BAB III

II. DASAR TEORI DAN KERANGKA PIKIR2.1. Dasar Teori2.1.1. Iklim dan Curah HujanDaerah Kalimantan Selatan termasuk dalam daerah yang beriklim tropis dengan dua musim yaitu musim kemarau dan musim hujan dengan curah hujan rata-rata 2849 mm/tahun.Tabel 2.1 - Curah HujanBulanCurah Hujan (mm)

Tahun

20132012201120102009

Januari235187245253352

Februari228181204155267

Maret253370188452263

April271295260323234

Mei195119270185121

Juni7213115733454

Juli2021246921983

Agustus1171167524293

September674610024374

Oktober13612396215132

Nopember244252291386207

Desember482311275364

sumber : Waste Water Management PT.ADARO INDONESIASuhu rata-rata setiap tahun sekitar 27C. Kelembaban udara rata-rata 82%, dimana variasi kelembaban dari bulan ke bulan relatif kecil. Lama penyinaran matahari 56%, dengan lama penyinaran tertinggi pada bulan Agustus dan terendah pada bulan November. Pada bulan November sampai Maret bertiup angin Musim Barat Laut ke arah Selatan yang membawa hujan, sedangkan bulan Juli sampai September angin bertiup dari Timur atau Tenggara yang merupakan angin kering.

2.1.2. Keadaan Geologi Daerah Penelitian2.1.2.1. Morfologi

Daerah penambangan PT. Adaro memiliki topografi perbukitan yang cukup landai sampai dataran yang memanjang dari Utara sampai Selatan. Perbukitan Tutupan mempunyai relief moderat dengan maksimum elevasi sekitar 200 meter di atas permukaan air laut dan di aliri sungai-sungai kecil. Bagian Barat dari perbukitan ini, topografinya curam sampai dataran datar yang luas. Pada daerah yang lebih rendah dipenuhi oleh sawah masyarakat, perkebunan karet dan padang rumput. Bagian Timur Tutupan antara deposit dengan coastal plain, terletak di pegunungan Meratus dengan elevasi antara 1.380-1.892 meter.2.1.2.2. Stratigrafi

Wilayah Ijin Usaha Pertambangan PT Adaro Indonesia secara regional termasuk dalam cekungan kutai. Cekungan Kutai ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu : Cekungan Barito yang terdapat di sebelah barat Pegunungan Meratus dan Cekungan Pasir yang terdapat di sebelah Timur Pegunungan Meratus. Secara khusus wilayah kerja penambangan PT Adaro Indonesia terletak pada Cekungan Barito yang terletak di tepi bagian timur Sub-cekungan Barito di dekat Pegunungan Meratus. Sub cekungan Barito merupakan bagian selatan cekungan Kutai yang berupa suatu cekungan luas dan meliputi Kalimantan bagian Selatan dan Timur selama zaman Tersier. Cekungan Barito terdiri dari empat formasi yang berumur eosin sampai plesitosen. Berdasarkan waktu terbentuknya, urutan stratigrafi formasi cekungan Barito adalah Formasi Tanjung, Formasi Berai, Formasi Warukin, dan Formasi Dohor.Formasi yang mengandung endapan batubara pada PT Adaro Indonesia adalah formasi Tanjung dan Warukin, dimana Stratigrafi cekungan Barito tersusun atas perselingan batu pasir, batubara dan batu lempung (gambar 2.1).

Gambar 2.1Stratigrafi Cekungan Barito2.1.2.3. Struktur Geologi

Bukit Tutupan dengan panjang sekitar 20 km tersebar dari timur laut ke barat daya. Bukit ini dibentuk oleh adanya pergerakan dua struktur sesar yang berdekatan satu dengan lainnya. Salah satu struktur sesar itu adalah struktur sesar Dahai tersebar sepanjang bagian barat kaki bukit Tutupan, yang awalnya ada di Desa Buliak di selatan dan terus berlanjut sampai timur laut diluar areal kontrak PT. Adaro Indonesia. Sesar ini diintepretasikan seperti terletak pada batas antara formasi Dahor di sebelah barat dan formasi Warukin di timur. Formasi Warukin terdorong diatas Formasi Dahor, adapun sesar lain adalah Tanah abang-Tutupan Timur mendorong sesar yang keluar sepanjang timur kaki bukit. Sesar tersebut meluas sepanjang selatan Dahai sampai ke lapangan minyak timur laut Tepian timur. Kejadian sesar ini telah dibuktikan lewat data seismik dan pengeboran pada sumur minyak. Tanah Abang-Tutupan Timur merupakan salah satu struktur antiklin yang saat ini masih ada dan terletak di bagian barat kaki bukit Tutupan.2.1.3. Kestabilan Lereng

Kestabilan lereng (slope stability) adalah suatu studi yang mempelajari tentang gaya-gaya yang bekerja pada lereng yang dapat menyebabkan sebuah lereng mantap (stabil) atau tidak mantap (labil).

Kestabilan lereng tergantung pada gaya penggerak (driving force) yaitu gaya yang menyebabkan kelongsoran dan gaya penahan (resisting force) yaitu gaya penahan yang melawan kelongsoran yang ada pada bidang gelincir tersebut. Secara umum kestabilan lereng biasanya dinyatakan dalam bentuk faktor keamanan yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

.... (2.1)Dimana :

FK = Faktor Keamanan

Menurut Bowles (1984), apabila dalam suatu lereng diperoleh :

Fk > 1,25 : berarti lereng dalam keadaan stabil.

Fk < 1,07 : berarti lereng dalam keadaan tidak stabil dan rawan terjadi

longsor.2.1.4. Faktor Keamanan Lereng

Banyak rumus yang diperkenalkan para ahli dalam perhitungan faktor keamanan lereng. Salah satu rumus dasar perhitungan Faktor Keamanan (Safety Factor, F) lereng (material tanah) yang diperkenalkan oleh Fellenius dan kemudian dikembangkan adalah : (Lambe & Whitman, 1969; Parcher & Means, 1974) :

. (2.2)

... (2.3)

... (2.4)

.. (2.5)

dimana :

faktor keamanan lereng (tak bersatuan)

panjang segmen bidang gelincir (meter)

gaya ketahanan geser / tahanan geser sepanjang L (ton/m2)

gaya dorong geser (ton/m2)

kohesi massa lereng (ton/m2)

sudut geser dalam massa lereng (derajat)

bobot massa di atas segmen L (ton)

beban luar (ton)

panjang garis ekuipotensial ke titik berat L (meter)

tekanan pori

sudut yang dibentuk oleh bidang gelincir dengan bidang horisontal (derajat)

Gambar 2.2Sketsa lereng dan gaya yang bekerja

Gambar 2.3Sketsa gaya yang bekerja pada satu sayatan2.1.5. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng

Kestabilan lereng selalu dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : geometri lereng, sifat fisik dan mekanik tanah/batuan, struktur geologi, kondisi air tanah, kedudukan lereng terhadap bidang perlapisan batuan, serta gaya-gaya dari luar yang bekerja pada lereng.2.1.5.1. Geometri Lereng

Geometri lereng terdiri dari kemiringan, tinggi, dan panjang. Sudut kemiringan lereng yang besar berarti kondisi lereng curam. Semakin besar sudut kemiringan lereng, maka semakin kecil kemantapan lerengnya. Demikian pula dengan ketinggian lereng, semakin tinggi lereng, maka kemantapan lereng semakin kecil. Dengan demikian untuk menghasilkan lereng yang mantap diusahakan agar kemiringan dan/atau tinggi lereng diperkecil.2.1.5.2. Struktur GeologiStruktur geologi batuan yang memengaruhi kemantapan lereng dapat berupa bidang perlapisan (bedding plane), sesar (fault), perlipatan (fold) dan kekar (joints). Struktur ini sangat memengaruhi kekuatan batuan karena bidang perlapisan dapat menjadi bidang luncur suatu longsoran. Struktur geologi batuan tersebut merupakan bidang-bidang lemah yang sangat potensial sebagai tempat merembesnya air yang akan mempercepat proses pelapukan dan pengisian celah rekahan sehingga memicu untuk terjadinya suatu longsoran. Orientasi bidang perlapisan dan kekar juga sangat menentukan tipe dari longsoran yang mungkin terjadi. Penentuan arah jurus dan kemiringan bidang lemah merupakan bagian yang penting dalam melengkapi data untuk analisis. Jika bidang lemah tersebut searah dengan kemiringan lereng akan sangat berpengaruh karena pada bidang tersebut mempunyai kekuatan geser yang paling kecil sehingga memungkinkan terjadinya longsoran. Pada kondisi lapangan, diatas atau dimuka lereng sering dijumpai adanya tension crack yang terisi air. SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 2.4

Regangan tarik pada longsoran bidangKeterangan :

tinggi lereng

berat blok

tekanan air dari bidang longsor

tekanan air dari tension crack

sudut lereng

sudut bidang longsor

kedalaman tension crack

panjang kolom air pada tension crackdimana :

faktor kemantapan lereng

kohesi pada bidang luncur

panjang bidang luncur (m)

sudut geser dalam batuan (derajat)

... (2.6)

...... (2.7)

.. (2.8)

jika tension crack diatas lereng (2.9)

jika tension crack dimuka lereng . (2.10)

.. (2.11)Jika terjadi getaran yang diakibatkan oleh adanya gempa, peledakan maupun aktivitas manusia lainnya, maka persamaan menjadi :

... (2.12)dimana :

percepatan getaran pada arah mendatar akibat gerakan gempa atau kendaraan2.1.5.3. Sifat Fisik Tanah/Batuan

Sifat fisik tanah/batuan dapat diperoleh dari hasil pengujian laboratorium, penentuan sifat fisik tanah merupakan pengujian tanpa merusak (non destruktif test). Sifat fisik tanah yang berpengaruh terhadap kemantapan lereng adalah :

Berat isi tanah

Berat isi tanah () adalah perbandingan antara berat dengan volume material. Berat isi ini berperan dalam menentukan besarnya beban yang menimbulkan tekanan pada permukaan bidang longsor. Kenaikan harga berat isi juga akan menambah beban yang diberikan pada lereng.

Porositas

Porositas adalah hasil bagi antara rongga-rongga yang saling berhubungan satu dengan yang lainnya pada material dengan volume totalnya. Porositas merupakan besaran yang menunjukkan kemampuan material untuk menyerap atau merembeskan air. Semakin tinggi angka porositasnya, batuan/tanah memiliki kemampuan lebih besar untuk menyerap air sehingga berat isi batuan/tanah akan lebih besar pula. Kenaikan harga porositas akan menimbulkan tekanan pori.

Permeabilitas

Permeabilitas adalah kemampuan dari suatu material untuk dilalui fluida seperti air. Semakin tinggi nilai permeabilitas berarti semakin mudah air merembes melalui pori batuan/tanah tersebut. Permeabilitas mempunyai hubungan yang erat dengan porositas yaitu batuan atau tanah dengan porositas tinggi, pori-pori akan sulit terisi air apabila nilai permeabilitasnya rendah.

Kadar air

Semakin besar kandungan air pada batuan/tanah pembentuk lereng, kemungkinan longsoran lereng akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena gaya penggerak semakin besar dan kuat geser batuan/tanah makin berkurang. Ini berarti lereng semakin tidak mantap.2.1.5.4. Sifat Mekanik Tanah/Batuan

Sifat mekanik yang dapat dijadikan masukan untuk menganalisis kemantapan lereng, adalah :2.1.5.4.1. Kohesi

Kohesi adalah kekuatan tarik menarik antara butir sejenis pada tanah, yang dinyatakan dalam satuan berat persatuan luas.

Makin besar nilai kohesi, maka kekuatan geser tanah akan semakin besar juga, sehingga dapat dibuat lereng dengan kemiringan yang besar pada faktor keamanan yang sama. Harga kohesi didapat dari hasil analisis di laboratorium, yaitu dengan pengujian geser langsung dan pengujian triaksial. SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 2.5Hubungan kuat geser pada tegangan normal

.... (2.13)dimana :

kekuatan geser tanah/batuan

kohesi tanah/batuan

sudut geser dalam

tegangan normal pada bidang kritis

Pada tanah yang tidak berkohesi, kekuatan gesernya hanya terletak pada gesekan antara butir tanah saja sedangkan tanah berkohesi dalam kondisi jenuh, maka dan karena tegangan air pori sangat berpengaruh pada kekuatan geser tanah.Hubungan kekuatan geser tanah/batuan dan tegangan normal sesuai dengan persamaan yaitu :

..... (2.14)dimana :

tegangan normal efektif,

kohesi tanah/batuan efektif dalam

tegangan air pori

sudut geser dalam efektif SHAPE \* MERGEFORMAT

(Sumber : Dr. L. D. Wesley, Mekanika Tanah, 1977)Gambar 2.6Perbedaaan antara sudut geser dalam dengan sudut geser dalam efektifParameter c dan pada persamaan (2.5) mempunyai nilai yang berbeda dengan dan pada persamaan (2.6). Pada prinsipnya dan seperti pada gambar 2.5.2.1.5.4.2. Sudut geser dalam (angle of internal friction)

Sudut geser dalam suatu batuan/tanah adalah sudut dimana batuan atau tanah dapat meluncur dengan bebas karena gaya beratnya sendiri. Untuk batuan yang sangat lapuk atau (tanah) nilai sudut geser dalam diidentikkan dengan nilai angle of refuse, yaitu sudut yang dibentuk oleh suatu material lepas.

Sudut geser dalam berbanding lurus dengan kuat geser batuan/tanah. Semakin besar sudut geser dalam berarti massa batuan atau tanah tersebut semakin mantap. Untuk mengetahui sudut geser dalam dari suatu tanah atau batuan dapat diuji di laboratorium, yaitu dengan pengujian geser langsung (direct shear test) dan pengujian triaksial (triaksial test).2.1.5.5. Pengaruh Air TanahPengaruh air tanah terhadap kekuatan tanah dapat mengurangi kemantapan lereng. Air tanah akan menjadikan ikatan antar molekul tanah menjadi semakin kecil sehingga akan menimbulkan adanya bidang gelincir pada lereng, disamping akan memperbesar antar molekul tanah menjadi semakin kecil sehingga akan menimbulkan adanya bidang gelincir pada lereng, disamping akan memperbesar berat lereng. Suatu lereng yang mengandung air tanah memiliki kemantapan lereng yang kecil dibandingkan lereng yang tidak mengandung air tanah, pada geometri lereng yang sama. Air tanah juga berfungsi sebagai pelarut dan media transportasi material pengisi celah rekahan tanah. Akibatnya, proses pelapukan akan semakin cepat dan menaikkan beban bagian yang akan longsor sehingga kekuatan geser tanah menjadi berkurang. Hal ini disebabkan adanya tegangan air pori yang dipikul oleh tegangan total pada bidang geser sehingga tegangan efektik akan menjadi berkurang.Hubungan antara tegangan air pori terhadap kekuatan geser dapat dilihat pada rumus 2.15 sebagai berikut :

.. (2.15)

Dimana :

Kuat geser material (kg/cm2)

Kohesi (kg/cm)

Tegangan normal (kg/cm)

Sudut geser dalam (derajat)

Tegangan air pori (kg/cm)2.1.5.6. Pengaruh Gaya-Gaya Dari LuarGaya-gaya yang bekerja pada lereng secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu gaya-gaya yang cenderung untuk menyebabkan material pada lereng untuk bergerak ke bawah dan gaya-gaya yang menahan pergerakan material pada lereng. Berdasarkan hal tersebut, Terzaghi (1950) membagi penyebab-penyebab terjadinya longsoran menjadi dua kelompok yaitu :a. Penyebab-penyebab eksternal yang menyebabkan naiknya gaya geser yang bekerja sepanjang bidang runtuh, antara lain yaitu : perubahan geometri lereng,

penggalian pada kaki lereng,

pembebanan pada puncak atau permukaan lereng bagian atas,

gaya vibrasi yang ditimbulkan oleh gempa bumi atau ledakan, dan

penurunan muka air tanah secara mendadak.

b. Penyebab-penyebab internal yang menyebabkan turunnya kekuatan geser material, antara lain yaitu : pelapukan,

keruntuhan progressive,

hilangnya sementasi material, dan berubahnya struktur material.2.2. Kerangka Pikir

Gambar 2.7Kerangka PikirPenjelasan gambar kerangka pikir :

a. Studi Pustaka, yaitu kegiatan yang dilakukan untuk mengumpulkan dan menyusun referensi yang berkaitan dengan penelitian yang akan dilakukan.b. Orientasi Lapangan, yaitu kegiatan survei pendahuluan yang dilakukan di lokasi penelitian.c. Pengumpulan Data, yaitu kegiatan mengumpulkan data penelitian yang berupa data primer dan data sekunder yang dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung di lokasi penelitian.d. Data primer, yaitu data yang diperoleh melalui pengukuran dan pengamatan secara langsung di lokasi penelitian.e. Data sekunder, yaitu data yang diperoleh dari lokasi penelitian yang berupa peta, curah hujan, kondisi geografis, dan sebagainya yang akan digunakan sebagai data penunjang dalam penyusunan laporan penelitian.f. Pemboran Inti, yaitu pemboran yang dilakukan untuk memperoleh conto tanah/batuan dalam bentuk inti (core), dari kedalaman 0 sampai kedalaman tertentu.g. Data core, yaitu data batuan/tanah yang didapat dari pengeboran inti berupa struktur batuan, kedalaman pengeboran, kadar air, lokasi pengeboran.

h. Uji triaksial (triaksial test), yaitu pengujian kuat tekan yang dilakukan di laboratorium terhadap sampel tanah/batuan (core) yang bertujuan untuk mengetahui kohesi, sudut geser dalam serta densitas tanah/batuan.i. Uji geser langsung (direct shear test), yaitu pengujian laboratorium terhadap sampel tanah/batuan (core) untuk mengetahui kohesi, sudut geser dalam serta densitas tanah/batuan.j. Kohesi, yaitu kekuatan tarik menarik antara butir sejenis pada tanah, yang dinyatakan dalam satuan berat persatuan luas.k. Sudut geser dalam suatu batuan/tanah, yaitu sudut dimana tanah/batuan dapat meluncur dengan bebas karena gaya beratnya sendiri.l. Densitas / berat isi tanah (density), yaitu perbandingan antara berat dengan volume material.m. Faktor keamanan, yaitu perbandingan antara gaya penahan terhadap gaya penggerak. Dalam perhitungan faktor keamanan lereng (slope stability), penulis akan melakukan perhitungan secara manual dengan metode Fellenius serta akan dibandingkan dengan perhitungan menggunakan software Geostudio 2007.n. Hasil analisis, yaitu hasil yang diperoleh dari perhitungan faktor keamanan lereng berdasarkan data-data yang didapat dari lokasi penelitian dengan menggunakan metode-metode perhitungan yang telah disiapkan.o. Hipotesis terbukti, yaitu ketika hipotesis yang telah dibuat dapat dibuktikan dengan hasil analisis.2.3. HipotesisSemakin besar kohesi, sudut geser dalam semakin kecil, maka faktor keamanan lereng semakin besar atau lereng semakin stabil.

(w

U

V

Zw

Z

w

((

((

H

V

U

W

((

((

(w

H

Zw

Z

Regangan tarik

Muka lereng

Bidang Luncur

Regangan tarik

Muka lereng

c (Kpa)

(Kpa)

S (Kpa)

Kuat Geser

EMBED Equation.3

Tegangan Normal

c

atau `

S

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Mulai

Studi Pustaka

Pengumpulan Data

Perhitungan Fk lereng

Fellenius

Geostudio

Hasil Analisis

Pengujian Laboratorium

Uji geser langsung (direct shear test)

Uji triaksial (triaksial test)

Kohesi efektif

Sudut geser dalam efektif

Penelitian Selesai

Density

Pengeboran inti

Core

Data Sekunder

Data Primer

Hipotesis Terbukti

Orientasi Lapangan

PAGE 29

_1478764429.unknown

_1478764710.unknown

_1478764944.unknown

_1478767995.unknown

_1478771879.unknown

_1478772174.unknown

_1478768086.unknown

_1478768702.unknown

_1478767494.unknown

_1478767572.unknown

_1478764979.unknown

_1478764741.unknown

_1478764813.unknown

_1478764724.unknown

_1478764516.unknown

_1478764563.unknown

_1478764576.unknown

_1478764545.unknown

_1478764475.unknown

_1478764494.unknown

_1478764445.unknown

_1478761571.unknown

_1478761672.unknown

_1478762270.unknown

_1478762292.unknown

_1478762408.unknown

_1478762457.unknown

_1478762477.unknown

_1478762306.unknown

_1478762281.unknown

_1478761717.unknown

_1478761787.unknown

_1478761693.unknown

_1478761628.unknown

_1478761650.unknown

_1478761599.unknown

_1478759291.unknown

_1478760595.unknown

_1478760959.unknown

_1478761491.unknown

_1478761540.unknown

_1478761468.unknown

_1478761257.unknown

_1478760659.unknown

_1478760920.unknown

_1478760635.unknown

_1478759599.unknown

_1478759930.unknown

_1478759757.unknown

_1478759468.unknown

_1476571769.unknown

_1478703152.unknown

_1478758142.unknown

_1478759004.unknown

_1478759212.unknown

_1478703223.unknown

_1478703264.unknown

_1478702871.unknown

_1478703035.unknown

_1476576220.unknown

_1476576224.unknown

_1476576225.unknown

_1476576218.unknown

_1476571449.unknown

_1476571724.unknown

_1476517993.unknown