EVALUASI KONDISI GEOLOGI TEKNIK DAN ANALISIS …...Gambar 3.8. Peta respon spektra percepatan 0.2 detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun (Tim Pusat Studi

i

EVALUASI KONDISI GEOLOGI TEKNIK DAN ANALISIS

KESTABILAN EKSKAVASI TEROWONGAN AIR NANJUNG

PROVINSI JAWA BARAT

TESIS

oleh

Ananto Wibowo

17/419597/PTK/11707

PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK GEOLOGI

DEPARTEMEN TEKNIK GEOLOGI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2019

ii

EVALUASI KONDISI GEOLOGI TEKNIK DAN ANALISIS

KESTABILAN EKSKAVASI TEROWONGAN AIR NANJUNG

PROVINSI JAWA BARAT

Tesis

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Master

Program Studi Magister Teknik Geologi

diajukan oleh

Ananto Wibowo

17/419597/PTK/11707

kepada

PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK GEOLOGI

DEPARTEMEN TEKNIK GEOLOGI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2019

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karuniaNya

sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tesis ini dengan judul ”Evaluasi

Kondisi Geologi Teknik dan Analisis Kestabilan Ekskavasi Terowongan Air

Nanjung Provinsi Jawa Barat“.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah berperan

dalam penulisan tesis ini, yakni kepada :

1. Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat yang telah

memberikan beasiswa jenjang S-2 di Magister Teknik Geologi UGM.

2. Balai Besar Wilayah Sungai Citarum yang telah memberikan izin

penelitian pada Proyek Pembangunan Terowongan Nanjung.

3. PT. Wijaya Karya JO PT. Adhi Karya selaku Kontraktor dan PT. Virama

Karya selaku Konsultan yang telah memberikan izin penelitian pada

Proyek Pembangunan Terowongan Nanjung.

4. Bapak I Gde Budi Indrawan, S.T., M.Eng., Ph.D., selaku dosen

pembimbing utama dan dosen pembimbing akademik yang telah

memberikan bimbingan, arahan dan masukan baik selama masa

perkuliahan dan dalam penyelesaian penyusunan penelitian ini.

5. Bapak Dr. Wawan Budianta, S.T., M.Sc selaku ketua penguji yang telah

memberikan koreksi, kritik dan saran dalam penelitian ini.

6. Bapak Dr. Ir. I Wayan Warmada selaku anggota penguji yang telah

memberikan masukan, kritik dan saran dalam penelitian ini.

vi

7. Orang tua dan istri yang senantiasa memberikan do’a, semangat dan

dukungannya sehingga penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik.

8. Filza Alezza Wisnuadi Zurdisputra selaku partner penelitian yang telah

banyak membantu dalam penyusunan tesis ini.

9. Teman-teman Magister Teknik Geologi angkatan 2017 pada umumnya

dan rekan sahabat minat studi Geologi Teknik Terowongan dan Ruang

Bawah Tanah angkatan 2017 pada khususnya.

10. Serta semua pihak yang telah memberikan dukungan dalam penyelesaian

tesis ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam tulisan ini,

untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun guna

menyempurnakan penelitian ini.

Yogyakarta, Juli 2019

Ananto Wibowo

NIM. 17/419597/PTK/11707

vii

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv

ABSTRAK .......................................................................................................... xvii

ABSTRACT ....................................................................................................... xviii

BAB I ...................................................................................................................... 1

I.1 Latar Belakang Penelitian ..................................................................... 1

I.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 3

I.3 Tujuan Penelitian .................................................................................. 4

I.4 Manfaat Penelitian ................................................................................ 4

I.5 Lingkup Penelitian ................................................................................ 5

I.5.1 Lokasi Penelitian ......................................................................... 5

I.5.2 Lingkup Pekerjaan ........................................................................ 7

I.6 Batasan Masalah ................................................................................... 8

I.7 Peneliti Terdahulu ................................................................................. 9

I.8 Keaslian Penelitian ............................................................................... 9

BAB II GEOLOGI REGIONAL DAERAH PENELITIAN................................. 10

II.1 Fisiografi ........................................................................................... 10

II.2 Stratigrafi Lokasi Penelitian .............................................................. 10

II.3 Geologi Teknik Regional .................................................................. 12

II.4 Potensi Kerentanan Gerakan Tanah .................................................. 13

BAB III DASAR TEORI ...................................................................................... 15

III.1 Pengertian Terowongan ................................................................... 15

III.2 Penyelidikan Geologi Teknik .......................................................... 17

viii

III.2.1 Pemetaan Geologi Teknik Permukaan .......................................... 18

III.2.2 Pengujian Sifat Indeks Dan Keteknikan Tanah dan Batuan di

Laboratorium ................................................................................ 21

III.2.2.1 Sifat Indeks Tanah dan Batuan ............................................. 21

III.2.2.2 Sifat Keteknikan Tanah dan Batuan ...................................... 25

III.2.3 Klasifikasi Tanah .......................................................................... 29

III.2.4 Klasifikasi Kualitas Massa Batuan ............................................... 33

III.2.4.1 Rock Quality Designation (RQD) ......................................... 33

III.2.4.2 Rock Mass Rating (RMR) ...................................................... 35

III.2.4.3 Geological Strength Index (GSI) .......................................... 40

III.2.4.4 Q Sistem ................................................................................ 48

III.2.4.5 Hubungan RMR dan GSI ...................................................... 49

III.2.4.6 Hubungan RMR dan Q Sistem .............................................. 51

III.3 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb ............................................... 51

III.4 Kriteria Keruntuhan Generalised Hoek Brown .............................. 52

III.5 Analisis Beban Gempa dengan Metode Pseudostatik...................... 53

III.5.1 Gempa Rencana untuk Terowowngan ..................................... 58

III.5.2 Persyaratan Respon Spectrum Desain ...................................... 58

III.5.2.1 Klasifikasi situs ..................................................................... 58

III.5.2.2 Faktor Amplifikasi ................................................................ 61

III.5.2.3 Penentuan spektrum respons desain Jembatan dan bangunan

pelengkapnya serta terowongan ................................................... 63

III.6 Kestabilan Lereng ......................................................................... 65

III.6.1 Faktor-Faktor Yang Berpengaruh Terhadap Kestabilan Lereng

...................................................................................................... 66

III.6.2 Metode Shear Strength Reduction ........................................... 68

ix

III.7 Metode Ekskavasi Bukaan Terowongan....................................... 69

III.8 Kestabilan Sistem Penyangga Terowongan .................................. 71

III.9 Perangkat lunak Rock Science 2 ................................................... 72

III.10 Hipotesis ....................................................................................... 74

BAB IV METODE PENELITIAN ....................................................................... 76

IV.1 Alat dan Bahan Penelitian ............................................................... 76

IV.2 Tahapan Penelitian ........................................................................... 76

IV.2.1 Pekerjaan Pendahuluan ............................................................ 76

IV.2.2 Pengumpulan Data ................................................................... 77

IV.2.3 Pengujian Laboratorium ........................................................... 82

IV.2.4 Analisis Data….. ...................................................................... 84

IV.2.5 Evaluasi Hasil…. ..................................................................... 89

IV.2.6 Pelaporan………. ..................................................................... 90

IV.3 Diagram alir penelitian .................................................................... 91

BAB V PENYAJIAN DAN HASIL ANALISIS .................................................. 92

V.1 Karakteriktik Geologi Teknik Daerah Penelitian .............................. 92

V.1.1 Morfologi Daerah Penelitian ..................................................... 92

V.1.2 Litologi………….. .................................................................. 100

V.1.3 Struktur Geologi ..................................................................... 110

V.1.4 Kualitas Massa Batuan di Daerah Penelitian .......................... 112

V.1.5 Satuan Karakteristik Geologi Teknik Batuan Permukaan ....... 133

V.2 Analisis Kestabilan Lereng pada Portal Terowongan ..................... 138

V.3 Analisis Metode Ekskavasi ............................................................. 139

V.4 Analisis Kestabilan Terowongan .................................................... 141

BAB VI PEMBAHASAN ................................................................................... 151

x

VI.1 Karakteristik Geologi Teknik Daerah Penelitian ........................... 151

VI.2 Evaluasi Kemiringan Lereng Pada Portal Terowongan ................. 153

VI.3 Evaluasi Metode Ekskavasi Pada Terowongan ............................. 158

VI.4 Evaluasi Sistem Penyangga Terowongan ...................................... 160

BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 177

VII.1 Kesimpulan ................................................................................... 177

VII.2 Saran ............................................................................................. 178

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 180

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lokasi Penelitian Terowongan Air Nanjung ..............................6

Gambar 2.1 Kondisi geologi daerah penelitian berdasarkan Peta Geologi

Regional ..................................................................................11

Gambar 2.2 Kondisi geologi teknik regional lokasi penelitian berdasarkan

bagian dari ...............................................................................12

Gambar 2.3 Bagian dari Peta Zonasi Kerentanan Gerakan Tanah di Provinsi

Jawa Barat ...............................................................................14

Gambar 3.1 Bentuk penampang terowongan (Arifin, 2009) ........................15

Gambar 3.2 Batas – batas Atterberg .............................................................24

Gambar 3.3 Peralatan untuk pengujian Atterberg Limit (Hardiyatmo, 2002)

.................................................................................................25

Gambar 3.4 Dimensi sampel untuk uji Index Point Load (ASTM D 5731-02)

.................................................................................................28

Gambar 3.5 Chart estimasi nilai gsi untuk batuan terkekarkan (Hoek And

Marinos, 2000) .........................................................................42

Gambar 3. 6 Kriteria keruntuhan Mohr – Coloumb .....................................52

Gambar 3.7 Peta percepatan puncak di batuan dasar (PGA) untuk probabilitas

terlampaui 7% dalam 75 tahun (Tim Pusat Studi Gempa

Nasional, 2017) .......................................................................55

Gambar 3.8. Peta respon spektra percepatan 0.2 detik di batuan dasar untuk

probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun (Tim Pusat Studi

Gempa Nasional, 2017) ...........................................................56

Gambar 3.9. Peta respon spektra percepatan 1 detik di batuan dasar untuk

probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun (Tim Pusat Studi

Gempa Nasional, 2017) ...........................................................57

Gambar 3.10. Spektrum respons desain, dibentuk menggunakan metode tiga

titik (AASHTO, 2012).............................................................63

Gambar 3.11 Grafik penilaian ekskavabilitas pada batuan (Pettifer and

Fookers, 1994) ........................................................................70

xii

Gambar 3.12 Persyaratan penyangga batuan menggunakan RMR dan Q

System (Lwin, 2009) ................................................................71

Gambar 3.13 Tipe elemen dua dimensi dalam FEM (Suhendro, 2000) .......73

Gambar 4.1 Geometri rencana Terowongan Air Nanjung (BBWS

Citarum,2017) .........................................................................86

Gambar 4.2 Diagram Alir Penelitian ............................................................91

Gambar 5.1 Peta Geomorfologi Daerah Penelitian ......................................93

Gambar 5.2 Kenampakan Satuan Dataran Batupasir ...................................95

Gambar 5.3 Kenampakan Satuan Perbukitan Berlereng Agak Curam (kamera

menghadap selatan) .................................................................96

Gambar 5.4 Kenampakan Satuan Perbukitan Berlereng Curam (kamera

menghadap utara) ....................................................................96

Gambar 5.5 Kenampakan Satuan Bukit Terisolir Berlereng Curam (kamera

menghadap barat) ....................................................................98

Gambar 5.6 Peta Pola Kelurusan Daerah Penelitian ....................................99

Gambar 5.7 Peta lintasan STA daerah penelitian .......................................102

Gambar 5.8 Diskripsi litologi pada core di NA 22 : (a) foto core batuan, (b)

tabel deskripsi litologi dan GSI .............................................103

Gambar 5.9 Satuan dasit pada STA 34 (kamera menghadap barat) ..........104

Gambar 5.10 Satuan andesit pada STA 23 (kamera menghadap barat) ....105

Gambar 5.11 Satuan batupasir tufan pada STA 8 (kamera menghadap utara)

...............................................................................................107

Gambar 5.12 Peta geologi daerah penelitian ..............................................108

Gambar 5.13 Profil sayatan geologi daerah penelitian ...............................109

Gambar 5.14. Kenampakan struktur geologi pada daerah penelitian berupa

sesar geser sinistral. Terdapat breksi sesar yang ditunjuk oleh

panah merah (kamera menghadap barat) ..............................112

Gambar 5.15. Peta lintasan pengamatan Geological Strength Index (GSI)

daerah penelitian ...................................................................114

Gambar 5.16. Penilaian GSI permukaan pada STA 20 dengan kualitas massa

batuan fair (kamera menghadap barat)..................................117

xiii

Gambar 5.17. Penilaian GSI permukaan pada STA 36 dengan kualitas massa

batuan good (kamera menghadap utara). ..............................118

Gambar 5.18. Peta Geological Strength Index (GSI) daerah penelitian .....119

Gambar 5.19. Sketsa penilaian GSI atau kualiatas massa batuan bawah

permukaan daerah penelitian .................................................130

Gambar 5. 20. Peta geologi teknik daerah penelitian .................................137

Gambar 5.21. Perkuatan dengan groutng sesuai desain perencanaan. .......142

Gambar 6.1 Profil geologi sepanjang terowongan .....................................151

Gambar 6.2. Profil GSI sepanjang terowongan ..........................................152

Gambar 6.3. Litologi pemodelan lereng alamiah. ......................................154

Gambar 6.4. Output pemodelan lereng alamiah .........................................155

Gambar 6.5. Litologi pemodelan lereng hasil penggalian sesuai desain

perencanaan ...........................................................................156

Gambar 6.6. Output pemodelan lereng hasil penggalian sesuai desain

perencanaan ...........................................................................157

Gambar 6.7 Titik plot penentuan metode ekskavasi di daerah penelitian ..159

Gambar 6.8. Titik plot penentuan sistem penyangga berdasarkan Q system di

daerah penelitian ...................................................................162

Gambar 6.9. Pemodelan dengan perkuatan grouting titik bor NA 6. .........163

Gambar 6.10. Hasil pemodelan dengan perkuatan grouting titik bor NA 6.

...............................................................................................164

Gambar 6.11 Hasil analisis pemodelan numerik roof displacement pada bore

hole NA 6 tanpa sistem penyangga ......................................165

Gambar 6.12 Hasil analisis pemodelan numerik roof displacement pada bore

hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan desain

rencana ..................................................................................166

Gambar 6.13. Hasil analisis pemodelan numerik roof displacement pada bore

hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan RMR .....167

Gambar 6.14. Hasil analisis pemodelan numerik roof displacement pada bore

hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan q system 168

xiv

Gambar 6.15 Roof displacement pada variasi sistem penyangga tanpa beban

gempa ....................................................................................169

Gambar 6. 16. Roof displacement pada variasi sistem penyangga dengan

beban gempa ..........................................................................169

Gambar 6.17. Hasil analisis pemodelan numerik invert displacement pada

bore hole NA 6 tanpa sistem penyangga ..............................170


bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan desain

rencana ..................................................................................171


bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan RMR

...............................................................................................172


bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan q system

...............................................................................................173

Gambar 6.21. Invert displacement pada variasi sistem penyangga tanpa beban

gempa ....................................................................................174

Gambar 6.22. Invert displacement pada variasi sistem penyangga dengan

beban gempa ..........................................................................174

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Penelitian terdahulu terkait lokasi penelitian dan topik penelitian .9

Tabel 3.1 Klasifikasi peta geologi teknik berdasarkan skalanya (Dearman,

1991) ............................................................................................18

Tabel 3.2 Klasifikasi kemiringan lereng (Zuidam, 1983) .............................20

Tabel 3.3. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem USCS (Das, 1995) ............31

Tabel 3.4. Kualitas massa batuan berdasarkan RQD (Deere dan Deerer,

1988) ............................................................................................34

Tabel 3.5. Indeks kekuatan material batuan utuh (UCS) (Bieniawski, 1989)

......................................................................................................36

Tabel 3.6. Indeks Rock Quality Designation (RQD) (Bieniawski, 1989) ..36

Tabel 3.7. Indeks spasi diskontinuitas (Bieniawski, 1989) .........................37

Tabel 3.8. Indeks kondisi bidang lemah/diskontinuitas (Bieniawski, 1989)

......................................................................................................37

Tabel 3.9. Kondisi bidang lemah/diskontinuitas pada kondisi air tanah

(Bieniawski,1989) .......................................................................38

Tabel 3.10. Pengaruh Orientasi Diskontinuitas Antara Strike Dip Massa

Batuan Terhadap Strike Terowongan (Bieniawski, 1989) ..........39

Tabel 3. 11. Orientasi diskontinuitas (Bieniawski, 1989) ............................39

Tabel 3.12. Kualitas massa batuan (Bieniawski, 1989) ..............................39

Tabel 3.13. Panduan penggalian dan sistem penyangga terowongan

dengan rentang 10 meter dengan sistem RMR (Bieniawski, 1989)

......................................................................................................40

Tabel 3.14. Estimasi nilai Uniaxial Compressive Strength di lapangan untuk

batuan utuh (Hoek dan Brown, 1998) .........................................43

Tabel 3. 15. Klasifikasi tingkat pelapukan pada massa batuan (ISRM, 1978)

......................................................................................................44

Tabel 3.16. Penentuan kondisi kekar (joint condition) jika terdapat infilling

(Bieniawski, 1989) .......................................................................44

xvi

Tabel 3.17. Penentuan kondisi kekar (joint condition) tanpa infilling

(Bieniawski, 1989) .......................................................................45

Tabel 3.18. Petunjuk estimasi nilai D (disturbance factor) (Hoek and Brown,

2002) ............................................................................................47

Tabel 3.19. Kualitas GSI massa batuan (Bieniawski, 1989) ........................48

Tabel 3.20. Klasifikasi masa batuan berdasarkan Q (Barton dkk.,1974) .....49

Tabel 3.21. Klasifikasi situs (AASHTO, 2012) ...........................................59

Tabel 3.22. Parameter dan metode pengujian yang digunakan untuk ..........60

Tabel 3.23. Faktor amplifikasi untuk PGA dan periode 0,2 detik (Fpga dan

Fa)(AASHTO, 2012) ...................................................................62

Tabel 3.24. Besarnya nilai faktor amplifikasi untuk periode 1 detik (Fv)

(AASHTO, 2012) .........................................................................62

Tabel 3.25. Perbandingan nilai SRF hasil metode SSR dan nilai SF metode

limit equilibrium ...........................................................................69

Tabel 5.1. Resume penilaian GSI batuan permukaan di 64 STA pada daerah

penelitian ....................................................................................115

Tabel 5.2. Hasil pengujian laboratorium sifat indeks tanah permukaan ....121

Tabel 5.3. Hasil pengujian sifat mekanika pada sampel tanah (soil) .........122

Tabel 5.4. Hasil sifat mekanika sampel batuan utuh permukaan menggunakan

metode point load ......................................................................123

Tabel 5.5. Data hasil pengujian sifat indeks dan mekanika pada sampel batuan

(intack rock) bawah pemukaan dan data sekunder ....................132

Tabel 5.6. material properties analisis kestabilan lereng portal terowongan

....................................................................................................138

Tabel 5.7. Angka keamanan (FS) berdasarkan analisis kestabilan lereng

menggunakan .............................................................................139

Tabel 5.8. Hasil analisis metode ekskavasi bukaan terowongan di daerah

penilitian ....................................................................................140

Tabel 5.9. Parameter propertis material analisis kestabilan terowongan di

daerah penelitian ........................................................................141

Tabel 5.10. Tabel hasil perhitungan penentuan nilai Z ..............................144

xvii

Tabel 5.11. Tabel hasil perhitungan penentuan nilai Em ...........................144

Tabel 5.12. Tabel hasil perhitungan penentuan nilai k ...............................144

Tabel 5.13. Properties of Rockbolt .............................................................145

Tabel 5.14. Properties of Shotcrete ............................................................145

Tabel 5.15. Properties of Wiremesh ...........................................................145

Tabel 5.16. Properties of Stell Arch / Steel Rib ..........................................145

Tabel 5.17. Properties of Forepoling .........................................................145

Tabel 5.18. Properties of Invert/Lining Tunnel .........................................146

Tabel 5.19. Sistem penyangga berdasarkan desain rencana .......................146

Tabel 5. 20. Sistem penyangga berdasarkan RMR .....................................147

Tabel 5.21. Sistem penyangga berdasarkan Q system ................................147

Tabel 5.22. Hasil analisis kestabilan roof displacement terowongan tanpa

beban gempa ..............................................................................149

Tabel 5.23. Hasil analisis kestabilan roof displacement terowongan dengan

beban gempa ..............................................................................149

Tabel 5.24. Hasil analisis kestabilan invert displacement terowongan tanpa

beban gempa ..............................................................................150

Tabel 5.25. Hasil analisis kestabilan invert displacement terowongan dengan

beban gempa ..............................................................................150

Tabel 6.1. Perkuatan penyangga pada setiap titik bor. ...............................162

xvii

ABSTRAK

Terowongan Air Nanjung berada di Desa Nanjung, Kecamatan Margaasih,

Kabupaten Bandung, Provinsi Jawa Barat. Tujuan pembangunan terowongan ini adalah

untuk mengurangi daerah terdampak genangan banjir di Bandung dan sekitarnya, terutama

di daerah Dayeuhkolot sehingga debit aliran sungai Citarum dapat dikelola. Penelitian ini

ditujukan untuk memahami kondisi geologi teknik daerah penelitian, menentukan

kemiringan lereng di atas portal terowongan, menentukan metode ekskavasi dan sistem

penyangga terowongan yang tepat.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini meliputi pekerjaan lapangan berupa

pemetaan geologi, pengukuran nilai Geological Strength Index (GSI) batuan permukaan

dan bawah permukaan, pekerjaan laboratorium terkait sifat keteknikan tanah dan batuan,

analisis metode ekskavasi bukaan terowongan menggunakan grafik penilaian

ekskavabilitas (Pettifier dan Fookes, 1994) serta analisis metode numerik menggunakan

perangkat lunak Rock Science 2 untuk analisis lereng dan kestabilan terowongan.

Hasil penelitian menunjukan daerah penelitian terdiri dari 5 satuan geologi teknik

antara lain : Satuan Batupasir Tufan Lapuk Tinggi, Satuan Batupasir Tufan Lapuk Sedang,

Satuan Dasit Lapuk Sedang, Satuan Dasit Lapuk Rendah, dan Satuan Andesit Lapuk

Rendah. Lokasi terowongan terletak pada Satuan Batupasir Tufan Lapuk Sedang.

Berdasarkan hasil penyelidikan bor inti maka dapat diketahui pada bagian inlet tersusun

atas batuan keras yaitu dasit dan pada bagian outlet tersusun oleh batuan lunak batupasir

tufan. Struktur geologi yang ditemukan berupa sesar geser sinistral namun tidak memotong

trase terowongan. Kemiringan lereng yang aman pada portal terowongan bagian inlet

direncanakan sebesar + 170 dan outlet sebesar + 340 dengan telah memperhitungkan beban

gempa. Metode penggalian bukaan terowongan yang sesuai pada daerah penelitian adalah

menggunakan cara hard digging dengan peralatan yang direkomendasikan yaitu CAT 245,

backhoe atau face sovel untuk batuan lunak batu pasir pada bagian outlet dan blasting untuk

batuan keras dasit pada bagian inlet. Sistem penyangga terowongan yang disarankan

berupa gabungan rockbolt, shotcrete, steel ribs dan invert dengan persentase rata-rata

pengurangan roof displacement sebesar 45,76 % pada saat kondisi tanpa beban gempa dan

49,33 % pada saat kondisi dengan beban gempa dan persentase rata-rata pengurangan

invert displacement sebesar 21,68 % pada saat kondisi tanpa beban gempa dan 24,38 %

pada saat kondisi dengan beban gempa dibandingkan terowongan tanpa penyangga.

Kata kunci : GSI, beban gempa, ekskavasi, lereng, sistem penyangga.

xviii

ABSTRACT

The Nanjung Water Tunnel is in Nanjung Village, Margaasih District, Bandung

Regency, West Java Province. The purpose of the construction of this tunnel is to reduce

the area affected by flooding in Bandung and its surroundings, especially in the area of

Dayeuhkolot so that the Citarum river flow can be managed. Therefore, this study is

conducted to figure out the technical geological condition in the area mentioned above, to

determine the tilt degree of the slope on the tunneling portal as well as to determine the

excavation method and the proper tunnel support system.

The methods used in this research include field works in the form of geological

mapping, measuring the value of Geological Strength Index (GSI) on surface and

subsurface rocks, laboratory works related to engineering properties of rocks and soil,

analysis of excavation methods of tunneling aperture using excavatability valuation charts

(Pettifier and Fookes, 1994) as well as analysis of numeric method using Rock Science 2

for slope analysis and tunnel stability analysis.

The results showed that the study area consisted of 5 engineering geological units,

including: High Weathered Tuffaceous Sandstone Unit, Medium Weathered Tuffaceous

Sandstone Unit, Medium Weathered Dasit Unit, Low Weathered Dasit Unit, and Low

Weathered Andesite Unit. The location of the tunnel is located in the Medium Weathered

Tuffaceous Sandstone Unit. Based on the results of the core drill investigation, it can be

seen that the inlet is composed of hard rock, namely dacite and in the outlet section

composed of soft tuffaceous sandstone rocks. The geological structure found is a synistral

sliding fault but does not cut through the tunnel. The safe slope of the inlet tunnel portal is

planned to be + 170 and outlet + 340 by calculating the earthquake load. The method for

excavating tunnel openings that is suitable in the study area is using a hard digging method

with recommended equipment, namely CAT 245, backhoe or face sovel for sandstone soft

rock at the outlet and blasting for dacite hard rock in the inlet section. The recommended

tunnel support system is a combination of rockbolt, shotcrete, steel ribs and invert with an

average percentage reduction of roof displacement of 45.76% when conditions without

earthquake loads and 49.33% when conditions with earthquake loads and average

percentages invert displacement reduction is 21.68% when conditions without earthquake

load and 24.38% when conditions with earthquake loads are compared to tunnels without

support.

Keywords: GSI, earthquake load, excavation, slope, support system.

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Penelitian

Salah satu penyebab terjadinya genangan air di Bandung dan sekitarnya

terutama di daerah Dayeuhkolot adalah terjadinya sedimentasi dan erosi pada

Sungai Citarum. Sedimentasi dan erosi ini telah menyebabkan banjir yang cukup

besar di daerah Bandung dan sekitarnya antara lain : banjir Rancaekek pada tahun

2016, banjir Pasteur dan Pagarsih pada tahun 2016 dan banjir Melong dan

Margaasih pada tahun 2016.

Kondisi morfologi dari Sungai Citarum di sekitar Curug Jompong

memperlihatkan arah aliran sungainya yang sangat berkelok dan patah membentuk

sudut +90 derajat yang menyebabkan terhambatnya aliran sungai yang ada di hulu

sehingga terjadi genangan banjir di daerah sekitarnya yang merupakan kawasan

industri dan padat penduduk. Untuk mengurangi daerah terdampak genangan banjir

di Bandung dan sekitarnya, terutama di daerah Dayeuhkolot, Terowongan Air

Nanjung direncanakan dibangun pada tahun 2018 sehingga debit aliran sungai yang

melewati Curug Jompong pada daerah aliran sungai Citarum dapat dikelola.

Terowongan Air Nanjung berada di Desa Nanjung, Kecamatan Margaasih,

Kabupaten Bandung, Provinsi Jawa Barat. Pembangunan terowongan ini akan

dilaksanakan oleh Balai Besar Wilayah Sungai Citarum, Direktorat Jenderal

Sumber Daya Air, Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat.

Terowongan ini terdiri dari 2 terowongan air yang berdampingan sepanjang 230

2

meter dengan inlet sepanjang 28 meter dan outlet sepanjang 100 meter sehingga

total panjang terowongan adalah 358 meter. Jarak antar terowongan dari as ke as

adalah 18 meter dan diameter terowongan adalah 8 meter. Kondisi topografi pada

daerah ini merupakan daerah dataran yang relatif landai dan dekat dengan daerah

industri dan permukiman. Metode konstruksi yang akan digunakan berupa

mechanical excavation untuk kondisi batuan lunak (soft rock) dan drill and blasting

untuk kondisi batuan keras (hard rock).

Dalam pembangunan terowongan, perencanaan pembangunan

Terowongan Air Nanjung dilaksanakan oleh konsultan perencanaan yaitu Oriental

Consultant Global Co.Ltd Joint Operation with Sinotech Engineering Consultants

Ltd, PT. Raya Konsult, PT. Wiratman, PT. Virama Karya, PT. Jasapatria

Gunatama, sedangkan sebagai konsultan pengawasan yaitu PT. Virama Karya

(Persero) telah melaksanakan penyelidikan kondisi geologi meliputi : klasifikasi

kualitas masa batuan dengan menggunakan metode Rock Mass Rating (RMR),

penyelidikan geoteknik dengan pengeboran sebanyak 22 titik disepanjang

terowongan dari inlet sampai dengan outlet serta pengujian laboratorium yang

meliputi index properties dan mechanical properties. Berdasarkan penenyelidikan

awal dari hasil bor, litologi daerah penelitian meliputi Tuffaceous Sandstone,

Tuffaceous Siltstone, Conglomerat Basal, dan Dacite yang memiliki banyak bidang

diskontinuitas dan memiliki tingkat pelapukan sedang sampai dengan tinggi. Pada

desain perancanaan belum dilakukan karakterisasi geologi teknik berdasarkan tanah

dan batuan, morfologi, struktur geologi, air tanah, dan penentuan kualitas massa

3

batuan permukaan dan bawah permukaan secara menyeluruh serta belum dilakukan

analisis pemodelan terowongan yang memperhitungkan beban gempa.

Melihat kondisi lapangan tersebut di atas, perlu dilaksanakan evaluasi

klasifikasi kualitas masa batuan dengan menggunakan metode Geological Strength

Index (GSI) yang cocok digunakan untuk kondisi batuan yang jelek serta memiliki

tingkat pelapukan yang tinggi. Selanjutnya perlu dilakukan evaluasi kondisi geologi

teknik yang meliputi analisis kestabilan lereng pada portal, analisis metode

penggalian terowongan, serta analisis kestabilan sistem penyangga terowongan

yang digunakan dengan memperhitungkan beban gempa demi kelancaran dan

keamanan proses pembangunan terowongan.

Sehubungan dengan permasalahan di atas serta penyusunan desain yang

belum mempertimbangkan kondisi geologi teknik yang meliputi morfologi, batuan

dan tanah, struktur air tanah, dan faktor kegempaan secara menyeluruh yang akan

mempengaruhi penentuan metode ekskavasi, jenis sistem penyangga, dan

kemiringan lereng portal pada terowongan, maka penelitian tentang evaluasi

kondisi geologi teknik pada Terowongan Air Nanjung sangat penting untuk

dilakukan.

I.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelititan ini adalah sebagai berikut :

a. Bagaimana kondisi geologi teknik daerah lokasi pembangunan

terowongan ?

b. Bagaimana geometri lereng portal terowongan yang aman ?

4

c. Apa metode penggalian yang tepat untuk pembangunan terowongan ?

d. Apa sistem penyangga yang tepat untuk pembangunan terowongan ?

I.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan sebagai berikut :

a. Menentukan karakteristik kondisi geologi teknik lokasi penelitian yang

meliputi : kemiringan lereng, jenis litologi, karakteristik batuan dan

tanah, struktur geologi, dan air tanah melalui pemetaan geologi teknik.

b. Menentukan kemiringan lereng yang aman pada portal terowongan

berdasarkan analisis kestabilan lereng dengan memperhitungkan faktor

gempa.

c. Menentukan metode penggalian yang tepat pada terowongan

berdasarkan kondisi geologi teknik lokasi penelitian.

d. Menentukan sistem penyangga terowongan yang tepat berdasarkan

analisis kestabilan terowongan dengan memperhitungkan faktor

gempa..

I.4 Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukan dan

gambaran terhadap owner yaitu Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan

Rakyat dan penyedia jasa yaitu kontraktor pelaksana mengenai metode penggalian

bukaan terowongan, kestabilan terowongan terkait dengan kemiringan lereng pada

portal terowongan, dan kestabilan terowongan terkait dengan sistem penyangga

5

pada bukaan terowongan dengan mempertimbangkan kondisi geologi teknik dan

faktor gempa .

I.5 Lingkup Penelitian

I.5.1 Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian adalah Terowongan Air Nanjung yang berada pada aliran

Sungai Citarum (Curug Jompong), Desa Nanjung, Kecamatan Margaasih,

Kabupaten Bandung, Provinsi Jawa Barat dengan koordinat 6°56'18.250" LS dan

107°31'57.763" BT pada daerah inlet serta 6°56'16.859" LS dan 107°31'49.352"

BT pada daerah outlet. Lokasi penelitian dapat dicapai dari Bandung dengan jarak

± 17,5 Km dengan waktu tempuh 40 menit perjalanan darat dengan menggunakan

kendaraan roda 4. Lokasi penelitian dapat dilihat sesuai Gambar 1.1.

6

Gambar 1.1 Lokasi Penelitian Terowongan Air Nanjung

7

I.5.2 Lingkup Pekerjaan

Lingkup pekerjaan yang akan dilakukan dalam penelitian ini agar tercapai

tujuan yang diharapkan, adalah sebagai berikut :

a. Melakukan studi pustaka sesuai topik penelitian yang berkaitan dengan geologi

regional, terowongan, metode-metode ekskavasi terowongan, sistem

penyangga pada terowongan, dan perangkat lunak Rock Science 2.

b. Melakukan pengumpulan data primer berupa pengambilan data geologi

permukaan, pengambilan sampel bawah permukaan pada bor inti dan di dalam

terowongan, pengambilan sampel tanah undisturbed pada lokasi inlet, outlet,

dan pada beberapa lokasi hasil pemetaan permukaan yang mewakili litologi,

serta pengukuran Geological Strength Index (GSI) pada bor inti dan permukaan.

c. Melakukan Pengumpulan data sekunder berupa data hasil pengamatan hasil bor

inti, hasil laboratorium batuan bawah permukaan, geometri terowongan, dan

Detail Engeneering Desain (DED) dari Balai Besar Wilayah Sungai Citarum.

d. Melakukan pengujian dan analisis laboratorium sampel tanah dan batuan

permukaan dan bawah permukaan.

e. Melakukan evaluasi terhadap kualitas massa batuan dengan metode Geological

Strength Index (GSI) baik permukaan dan bawah permukaan.

f. Membuat peta geologi teknik skala 1:10.000.

g. Melakukan analisis kestabilan lereng pada portal terowongan dengan metode

numerik menggunakan perangkat lunak Rock Science 2.

8

h. Melakukan analisis metode ekskavasi bukaan terowongan dengan metode

empiris berdasarkan grafik penilaian ekskavabilitas menurut Pettifer dan

Fookes (1994).

i. Melakukan analisis kestabilan sistem penyangga terowongan dengan

menggunakan metode numerik menggunakan perangkat lunak Rock Science 2.

I.6 Batasan Masalah

Pembatasan masalah dalam penelitian ini perlu dilakukan dengan tujuan

supaya penelitian lebih terfokus dan sesuai dengan topik penelitian. Adapun

pembatasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Pemetaan geologi teknik dengan luas daerah penelitian 2 km2 dengan

skala penelitian 1 : 10.000.

2. Data perencanaan terowongan menggunakan data yang sudah ada dari

Balai Besar Wilayah Sungai Citarum.

3. Evaluasi kestabilan terowongan dilakukan pada kondisi terowongan

setelah ekskavasi bukaan terowongan pada kondisi setelah dilakukan

pemasangan lining permanen.

4. Evaluasi kualitas masa batuan menggunakan Geological Strength Index

(GSI), Hoek (1994).

5. Standar kriteria keruntuhan batuan menggunakan Hoek Brown (2002).

6. Analisis numerik menggunakan perangkat lunak Rock Science 2 dan

RocLab (Rocscience, Inc).

9

7. Tanah dianggap homogen dan menggunakan model material Mohr

Coloumb.

8. Analisis tegangan dan regangan ditinjau secara 2D (plain strain).

I.7 Peneliti Terdahulu

Penelitian terdahulu yang telah dilaksanakan berkaitan dengan geologi

regional daerah penelitian, karakteristik kondisi geologi, kestabilan lereng, analisis

metode penggalian dan stabilitas terowongan dengan metode elemen hingga sesuai

Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Penelitian terdahulu terkait lokasi penelitian dan topik penelitian

No. Nama Peneliti

(Tahun) Judul/Topik Hubungan dengan penelitian ini

1

Silitonga (1973) Peta Geologi Regional

lembar Jawa bagian

barat, Pulau Jawa

Digunakan sebagai acuan kondisi

regional dalam penelitian ini.

2 Pusat Vulkanologi

dan Mitigasi

Bencana Geologi

(2009)

Peta Zona Kerentanan

Gerakan Tanah Provinsi

Jawa Barat

Digunakan sebagai acuan penentuan

zona kerentanan gerakan tanah dalam

penelitian ini.

3 Sutrisno (2016) Karakterisasi Geologi

Teknik Lokasi

Konstruksi Saluran

Pengelak Bendungan

Kuningan, Jawa Barat

Digunakan sebagai acuan aspek

geomorfologi, aspek sifat fisik dan

ketahanan tanah dan batuan, aspek

struktur geologi dan aspek hidrogeologi.

4 Imawan (2018) Analisis Stabilitas

Lereng dan Deformasi

Bagian Portal Twin

Tunnels pada

Pembangunan

Terowongan Nanjung

Jawa Barat

Digunakan sebagai acuan penentuan

Strenght Reduction Factor (SRF) untuk

kestabilan lereng dan deformasi pada

bagian portal terowongan Nanjung

dengan metode elemen hingga

menggunakan perangkat lunak Rock

Science 2.

I.8 Keaslian Penelitian

Penelitian mengenai Evaluasi Kondisi Geologi Teknik dan Analisis

Kestabilan Ekskavasi Terowongan Air Nanjung Provinsi Jawa Barat ini belum

pernah dilakukan sebelumnya.

10

BAB II

GEOLOGI REGIONAL DAERAH PENELITIAN

II.1 Fisiografi

Bemmelen (1949), membagi fisiografi Jawa Barat menjadi 4 bagian besar

zona fisiografi yaitu Zona Bogor, Zona Bandung, Dataran Pantai Jakarta dan Zona

Pegunungan selatan Jawa Barat.

Lokasi penelitian berada pada zona Bandung yang membentang dari

Pelabuhan Ratu melalui lembah Cimandri, dataran tinggi Cianjur, menerus ke Kota

Bandung, Garut, lembah Citanduy, dan berakhir di Sagara Anakan di muara sungai

Citanduy (Cilacap). Zona Bandung merupakan daerah gunung api yang sebagian

besar zona tersebut terisi oleh endapan vulkanik muda produk dari gunungapi

disekitarnya.

II.2 Stratigrafi Lokasi Penelitian

Berdasarkan peta geologi regional lembar Jawa bagian barat oleh Silitonga

(1973), Daerah penelitian terdiri dari Formasi endapan danau (Ql), Formasi

endapan tufa berbatu apung (pumiceous tuff) (Qty), Formasi Batuan terobosan

(instrusiver rocks) andesite (a), dan Formasi batuan terobosan (instrusiver rocks)

dacite. Kondisi stratigrafi daerah penelitian dapat dilihat sesuai gambar 2.1.

11

Gambar 2.1 Kondisi geologi daerah penelitian berdasarkan Peta Geologi Regional

lembar Jawa bagian barat, Pulau Jawa (Silitonga, 1973).

Dimana,

Ql : Endapan danau (lake deposite), dalam formasi ini

mengandung lempung, tufaan, batupasir tufaan, kerikil

tufaan. Mengandung konkresi-kongkresi gamping, sisa-sisa

tumbuhan, moluska air tawar dan tulang-tulang binatang

bertulang belakang.

Qyt : Endapan Tufa Berbatu apung (Pumiceous Tuff), formasi ini

terdiri atas pasir tufaan, lapilli, bom-bom, lava berongga dan

kepingan-kepingan andesit-basal padat yang bersudut dengan

banyak bongkah-bongkah dan patahan batuapung.

a : Batuan terobosan (instrusiver rocks) andesite

d : Batuan terobosan (instrusiver rocks) Dacite

12

Pb : Endapan Breksi Tufaan (Tuffaceous, Brecia, Lava, Sandstone

and Conglomerate). Formasi ini terdiri atas breksi bersifat

andesit, basal lava, batupasir tufaan dan konglomerat.

II.3 Geologi Teknik Regional

Berdasarkan peta Geologi Teknik Regional lembar Jawa Bagian Barat,

Pulau Jawa yang dikeluarkan oleh Badan Geologi, Kementerian ESDM, (2014)

lokasi penelitian berada pada kelompok geologi teknik kelompok aluvium (Al).

Kondisi geologi teknik regional lokasi penelitian dapat dilihat sesuai Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Kondisi geologi teknik regional lokasi penelitian bagian dari peta geologi teknik

Jawa Bagian Barat (Badan Geologi, Kementerian ESDM, 2014).

Menurut Van Bemelen (1949), kelompok aluvium (Al) adalah kelompok

endapan yang disususn oleh endapan pantai, sungai dan rawa yang berumur

Holosen serta aliran gunung kwarter. Untuk endapan pantai tanahnya berupa lanau

13

pasiran (Sc), lempung organic (Oc), pasir lanauan (Ms) mengandung fragmen

kerikil dan cangkang kerang, berwarna abu-abu kehitaman, sangat lunak-padat,

plastisitas tinggai-non plastis, kompresibilitas tinggi, permeabilitas rendah-tinggi,

kandungan air dan organic tinggi, dijumpai sisa-sisa tumbuhan, ketebalan endapan

ini antara 2 - 26 m, NSPT antara 0 – 2 pukukan, tekanan konus antara 10 – 20

kg/cm2 . Grup simbol dari endapan ini adalah MH, CH, OH, SP sampai SC. Untuk

endapan sungai yang berupa endapan sungai tua dan endapan dataran limpah banjir,

tanah penyusunnya terdiri dari lempung lanauan (Mc), lanau lempungan (Cm),

sisipan pasir lempungan (Ms), dan lempung organic (Oc) berwarna coklat

kemerahan – abu-abu kecoklatan, abu-abu kehitaman, sangat lunak-sangat kaku,

plastisitas sedang-tinggi sampai non plastis, permeabilitas kedap air sampai tinggi,

kompresibilitas tinggi, sifat mengembang tanah rendah-tinggi, nilai NSPT 1 - >60

pukulan, tekanan konus antara 1 - >150 kg/ cm2 . Grup simbol dari endapan ini

adalah MH, CH, OH, SP, SW.

II.4 Potensi Kerentanan Gerakan Tanah

Berdasarkan Peta Zona Kerentanan Gerakan Tanah Kabupaten Bandung

Provinsi Jawa Barat yang diterbitkan oleh Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana

Geologi Badan Geologi Departemen energi dan Sumber Daya Mineral (2009),

daerah penelitian terletak pada zona kerentanan gerakan tanah menengah sesuai

Gambar 2.3.

14

Gambar 2.3 Bagian dari Peta Zonasi Kerentanan Gerakan Tanah di Provinsi Jawa Barat

(PVMBG, 2009)

Pada zona gerakan tanah menengah dapat terjadi gerakan tanah terutama pada

daerah yang berbatasan dengan lembah sungai, gawir, tebing jalan atau jika lereng

mengalami gangguan. Gerakan tanah lama dapat aktif kembali akibat curah hujan

yang tinggi dan erosi yang kuat. Kisaran kemiringan lereng mulai dari landai (5 -

15 %) sampai curam hingga hampir tegak (50 - 70 %) , tergantung pada kondisi

fisik dan keteknikan batuan dan tanah pelapukan pembentukan lereng. Kondisi

vegetasi penutup kurang sampai sangat jarang.

Daerah penelitian berpotensi akan terjadi gerakan tanah apabila terjadi

gangguan pada lereng, maka didalam perencanaan kestabilan lereng pada portal

terowongan diperlukan penyelidikan tanah dan batuan yang mendetail serta analisis

kestabilan lereng secara rinci sehingga potensi bahaya gerakan tanah yang akan

terjadi terhadap konstruksi terowongan dapat dihindari.

15

BAB III

DASAR TEORI

III.1 Pengertian Terowongan

Menurut Himpunan Insinyur Sipil Jepang (2002), Terowongan adalah

struktur bawah tanah yang mempunyai panjang lebih dari lebar penampang

galiannya, dan mempunyai gradient memanjang kurang dari 15 %.

Menurut Arifin (2009), Terowongan adalah suatu lorong tertutup yang

menghubungkan dua sisi terbuka atau satu sisi terbuka dengan tujuan obyek tertentu

tertentu. Terowongan dengan dua sisi terbuka contohnya terowongan saluran air,

terowongan jalan raya, terowongan jalan kereta api dan lain lain yanhg intinya

menembus kedua sisi terbuka. Terowongan dengan satu sisi terbuka contohnya

adalah terowongan tambang. Dalam penelitian ini akan mengkaji terowongan

dengan dua sisi terbuka. Terdapat beberapa bentuk penampang terowongan yang

umum dipakai dalam konstruksi sesuai Gambar 3.1.

a. Bentuk lingkaran c. Bentuk oval

b. Bentuk tapal kuda d. bentuk bulat

Gambar 3.1 Bentuk penampang terowongan (Arifin, 2009)

16

Menurut Raharjo (2004), terdapat 3 jenis terowongan yang dibedakan

berdasarkan material yang digunakan dalam konstruksi terowongan yaitu :

1. Terowongan Gali Tutup (Cut and Cover)

Terowongan ini dibangun dengan cara menggali parit besar,

membangun struktur terowongan di dalam parit galian, dan ditimbun

kembali dengan material timbunan saat pemasangan struktur telah

selesai. Untuk material penyusun terowongan ini, digunakan beton pra

cetak yang disebut box culvert. Metode ini hanya dapat digunakan

apabila terowongan dibangun pada kedalaman tanah yang dangkal dan

penggalian dari permukaan tanah memungkinkan.

2. Terowongan Batuan (Rock Tunnel)

Konstruksi terowongan batuan dikerjakan pada batuan masif dengan

metode pengeboran atau peledakan. Konstruksi terowongan batuan

umumnya lebih mudah dikerjakan dibandingkan dengan terowongan

tanah lunak karena batuan memiliki kekakuan dan kestabilan yang lebih

tinggi sehingga perkuatan yang dibutuhkan lebih sederhana.

3. Terowongan Tanah Lunak (Soft Ground Tunnel)

Terowongan ini melalui lapisan tanah lunak seperti lempung, pasir, atau

batuan lunak. Jenis material ini cenderung mengalami keruntuhan saat

proses penggalian berlangsung, sehingga dibutuhkan suatu dinding atau

atap yang kuat sebagai pelindung. Teknik yang umum digunakan adalah

Shield Tunneling yang menggunakan Tunnel Boring Machine (TBM).

17

III.2 Penyelidikan Geologi Teknik

Menurut Dearman (1991), Pemetaan geologi teknik bertujuan untuk

mengetahui karakteristik komponen keteknikan dari suatu lingkungan geologi yang

dianggap penting untuk pekerjaan sipil dan dalam pemetaan geologi teknik terdapat

beberapa aspek yang harus diperhatikan meliputi: aspek geomorfologi, aspek

batuan dan tanah, aspek struktur geologi, aspek hidrogeologi. Peta geologi teknik

dapat diklasifikasikan berdasarkan tujuan, isi dan skala dengan penjelasan sebagai

berikut :

1. Peta geologi teknik berdasarkan tujuannya.

peta geologi teknik dapat dibedakan menjadi peta multipurpose dan

particular purpose peta multipurpose adalah peta yamg menyajikan data

dari berbagai aspek geologi teknik, sedangkan peta particular purpose

hanya menyajikan data dari salah satu aspek geologi teknik

2. Peta geologi teknik berdasarkan isinya.

peta geologi teknik dapat dibedakan menjadi peta komprehensif dan

peta tematik. Peta komprehensif merupakan peta yang menyajikan

informasi mengenai unsur-unsur dasar geologi teknik pada umumnya

meliputi batuan dan tanah, morfologi, air tanah, dan proses dinamik.

Sementara peta tematik merupakan peta yang menyajikan informasi

mengenai suatu masalah lingkungan geologi tertentu.

18

3. Peta geologi teknik berdasarkan skalanya.

peta geologi teknik dapat dibedakan menjadi peta skala besar (large

scale), menengah (medium scale), dan kecil (small scale) sesuai Tabel

3.1.

Tabel 3.1 Klasifikasi peta geologi teknik berdasarkan skalanya (Dearman, 1991)

Skala Ukuran Peta

Besar >1:5.000 Teknik

1:5000 – 1:10.000 Litologi

Menengah 1:10.000 – 1:1.000.000 Formasi Teknik

Kecil <1:100.000 Kelompok Teknik

Menurut Dearman (1991), peta geologi teknik idealnya dapat menampilkan

beberapa aspek sebagai berikut :

1. Kondisi tanah dan batuan meliputi sifat fisik maupun sfat mekanisnya

serta penyebarannya.

2. Data struktur geologi meliputi jenis struktur geologi dan

penyebarannya.

3. Kondisi geomorfologi meliputi kemiringan lereng pada lokasi pemetaan

titik longsor yang ada.

4. Kondisi hidrogeologi meliputi ketinggian muka air tanah.

III.2.1 Pemetaan Geologi Teknik Permukaan

Menurut Sobirin (1990), hal-hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan

pemetaan geologi teknik, diantaranya sebagai berikut :

a. Pemetaan geologi teknik dilakukan untuk mengetahui keadaan geologi

di permukaan saja, selanjutnya dilakukan korelasi dengan hasil

19

penyelidikan bawah permukaan (bor inti, geofisika dan penggalian)

sehingga diharapkan pemetaan geologi teknik yang dilaksanakan dapat

sesuai dengan kondisi sesungguhnya yang ada di lapangan.

b. Pemetaan geologi teknik dilakukan memanjang dengan batasan

pemetaan minimal 500 meter kiri dan 500 meter kanan dari lintasan

rencana terowongan. Apabila di sekitar terowongan diperkirakan

terdapat kondisi geologi yang dapat membahayakan pekerjaan

terowongan seperti sesar ataupun gerakan tanah lainnya maka pemetaan

geologi teknik dapat dilaksanakan dengan luasan area yang lebih besar.

Dalam penelitian ini, yang dilakukan dalam pemetaan geologi teknik

permukaan yaitu :

a. Pemetaan Singkapan Batuan

Pemetaan ini diawali dengan pembuatan peta lintasan (traverse) di sekitar

lokasi terowongan yang akan dibangun dengan luasan area pemetaan 2 km x 2 km,

selanjutnya pemetaan dilakukan dengan cara mengikuti peta lintasan yang telah

dibuat melalui jalan-jalan eksisting dengan jarak per lokasi pengamatan (STA) +

100 meter. Data-data yang akan diambil dalam pemetaan ini adalah :

1. Fasies Batuan, terdiri dari diskripsi jenis batuan, kemiringan dan jurus

batuan, sebaran kekar, struktur batuan, umur formasi.

2. Kualitas Batuan, terdiri dari identifikasi tingkat pelapukan, jenis kekar,

mineralisasi, alterasi, kekerasan batuan.

3. Struktur Geologi, terdiri dari identifikasi adanya perlipatan, patahan dan

kekar.

20

b. Morfologi

Ni’mah (2018), kondisi bentang alam suatu lokasi dapat diidentifikasikan

dari topografi maupun pengamatan langsung. Kondisi bentang alam maupun

morfologi lainnya yang perlu diperhatikan yaitu bentuk lembah, pola aliran sungai,

dan sudut kemiringan lereng. Kemiringan lereng merupakan aspek yang sangat

penting dan berkaitan dengan kestabilan lereng itu sendiri.

Klasifikasi kemiringan lereng yang digunakan sebagai parameter dalam

menilai tingkat kelerengan daerah penelitian yaitu klasifikasi oleh Zuidam (1983)

sesuai Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Klasifikasi kemiringan lereng (Zuidam, 1983)

Kelas lereng Karakteristik proses dan kondisi lapangan

Warna Derajat

(…o)

Persentase

(%) Kategori Deskripsi

0-2 0-2 Datar atau hampir

datar

Proses denudasional lemah dan erosi

tidak intensif. Hijau gelap

2-4 2-7 Landai Jika terjadi gerakan massa dengan

kecepatan rendah. Hijau cerah

4-8 7-15 Miring

Jika terjadi gerakan massa

dengan kecepatan rendah, rawan terjadi

erosi.

Kuning cerah

8-16 15-30 Agak curam Semua jenis gerakan massa bisa terjadi

(rayapan,longsor), rawan terjadi erosi. Kuning oranye

16-35 30-70 Curam

Proses denudasional intensif,

gerakan massa rayapan dan longsor dapat

terjadi, erosi cukup intensif.

Merah cerah

35-55 70-140 Sangat

Curam

Proses denudasi intensif, batuan

tersingkap, endapan tipis. Merah gelap

>55 >140 Curam ekstrim Proses denudasional sangat kuat,

batuan tersingkap, gerakan massa rock fall Ungu gelap

21

III.2.2 Pengujian Sifat Indeks Dan Keteknikan Tanah dan Batuan di

Laboratorium

Untuk mendapatkan sifat indeks dan keteknikan tanah dan batuan yang

diperlukan untuk pembuatan peta geologi teknik maka perlu dilakukan pengujian

laboratorium terhadap sampel tanah dan batuan hasil pemetaan yang telah

dilaksanakan.

Menurut Pratama (2015), pengujian di laboratoriun bertujuan untuk

mendapatkan propertis material yang tidak bisa didapatkan secara langsung di

lapangan. Propertis material yang didapat setelah melakukan pengujian

laboratorium dapat dijadikan analisis awal stabilisasi lereng dalam geoteknik

sebelum dilakukan pemodelan.

III.2.2.1 Sifat Indeks Tanah dan Batuan

a. Kadar Air

Pengujian kadar air bertujuan untuk mengetahui kadar air yang terkandung

dalam sampel tanah dan batuan yang diuji. Kadar air adalah perbandingan antara

berat air yang terkandung dalam tanah atau batuan dengan berat butiran tanah atau

kering yang dinyatakan dalam persen (%). Standar yang dapat digunakan untuk

pengujian ini adalah SNI 1965:2008 Cara uji penentuan kadar air untuk tanah dan

batuan di laboratorium atau ASTM D-2216-1998 Standard test method for

laboratory determination of water (moisture) content of soil and rock.

22

b. Berat Jenis

Pengujian berat jenis bertujuan untuk mengetahui berat jenis butiran tanah

atau batuan. Berat jenis adalah perbandingan antara berat volume tanah atau batuan

dengan berat volume air. Standar yang dapat digunakan untuk pengujian ini adalah

SNI 1964:2008 Cara uji berat jenis tanah.

c. Berat Isi

Pengujian berat isi bertujuan untuk mengetahui berat isi butiran tanah atau

batuan. Berat isi basah adalah perbandingan antara berat butiran tanah atau batuan

termasuk air dan udara dengan dengan volume total tanah atau batuan. Berat isi

kering adalah perbandingan antara berat butiran tanah atau batuan padat dengan

dengan volume total tanah atau batuan. Berat isi padat adalah perbandingan antara

berat butiran tanah atau batuan padat dengan dengan volume butiran tanah atau

batuan padat (tidak termasuk air dan udara). Standar yang dapat digunakan untuk

pengujian ini adalah SNI-03-3637-1994 Metode Pengujian Berat Isi Tanah Berbutir

Halus Dengan Cetakan Benda Uji.

d. Perhitungan Sifat Indeks

Menurut Price (2009), untuk penelitian geologi teknik dibutuhkan

perhitungan sifat indeks tanah dan batuan seperti : water content, bulk density, dry

density, solid density, specific gravity, void ratio, porosity, dan saturation. Rumus

untuk parameter tersebut adalah sebagai berikut :

▪ Density (ρ) 𝜌 =𝑀𝑎𝑠𝑠 (𝑀)

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉) (3.1)

▪ Unit weight (γ) 𝛾 =𝑊𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 (𝑊)

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉) (3.2)

23

▪ Spesific Garvity (G) 𝐺 =𝑊𝑠

𝑉𝑠𝛾𝑤 (3.3)

▪ Void ratio (e) 𝑒 =𝑉𝑣

𝑉𝑠 (3.4)

▪ Moisture content (m) 𝑚 =𝑊𝑤

𝑊𝑠∙ 100% (3.5)

▪ Degree of saturation(s) 𝑠 =𝑉𝑤

𝑉𝑣∙ 100% (3.6)

▪ Bulk unit weight (γb) 𝛾𝑏 =𝑊𝑠+𝑊𝑤

𝑉𝑠+𝑉𝑣 (3.7)

▪ Saturated unit weight (γsat) 𝛾𝑠𝑎𝑡 =𝑆𝑤

𝑉 (3.8)

▪ Dry unit weight (γd) 𝛾𝑑 =𝐷𝑤

𝑉 (3.9)

Dimana :

V= Volume, Vs= Volume of solids,Vv= Volume of voids,Vw=Volume of

Water, Ws=Weight of solids, Ww=Weight of water, γw=Unit weight of water

Sw=Saturated unit weight, Dw=Dry unit weight.

e. Atterberg Limit

Menurut Hardiyatmo (2002), suatu hal yang penting pada tanah berbutir

halus adalah sifat plastisitasnya. Plastisitas disebabkan oleh adanya partikel mineral

lempung pada tanah. Istilah plastisitas menggambarkan kemampuan tanah dalam

menyesuaikan perubahan bentuk pada volume yang konstan tanpa retak-retak atau

remuk.

Atterberg (1911), memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas

konsistensi dari tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan air

tanah. Batas-batas tersebut adalah batas cair (liquid limit), batas plastis (plastic

24

limit), dan batas susut (shrinkage limit). Kedudukan batas-batas konsistensi untuk

tanah kohesif sesuai Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Batas – batas Atterberg

dimana :

Batas cair (Liquid Limit / LL) : kadar air saat sifat tanah berada

pada batas plastis menjadi cair

Batas Plastis (Plastic Limit / PL) : kadar air saat sifat tanah berada

pada kondisi plastis

Batas Susut (Shringkage Limit / SL) : kadar air saat pengurangan

kadar air tidak menyebabkan

perubahan volume pada tanah

Indeks Cair (Liquidity Index/LI) :

𝐿𝐼 =𝑊− 𝑃𝐿

𝐿𝐿− 𝑃𝐼=

𝑊−𝑃𝐿

𝑃𝐼 (3.10)

dimana w = kadar air tanah asli

Indeks Plastis (Plasticity Index / PI) :

PI = LL – PL (3.11)

Solid Semi

Solid

Plastic Liquid

0 SL PL LL w (%)

LI < 0 LI = 0 0 < LI < 1 LI = 1 LI > 1

25

Plasticity Index / PI merupakan perbedaan antara batas cair dan batas

plastis suatu tanah. Peralatan yang digunakan untuk pengujian atterbeg

limit sesuai Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Peralatan untuk pengujian Atterberg Limit (Hardiyatmo, 2002)

Standar yang dapat digunakan untuk pengujian ini adalah SNI 1966:2008

mengenai Cara Uji Penentuan Batas Plastis dan Indeks Plasitsitas Tanah, SNI

1967:2008 mengenai Cara Uji Penentuan Batas Cair Tanah, SNI 3422:2008

mengenai Cara Uji Penentuan Batas Susut Tanah atau ASTM D-4318-00.

III.2.2.2 Sifat Keteknikan Tanah dan Batuan

Sifat keteknikan tanah yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah

parameter kohesi (c) dan sudut gesek dalam (ϕ) dengan melakukan uji kuat geser

langsung (direct shear strength).

Sifat keteknikan batuan yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah untuk

mengetahui kekuatan tekan batuan. 2 metode yang dapat digunakan adalah uji kuat

26

tekan tidak langsung yaitu Point Load Test dan uji kuat tekan secara langsung yaitu

Uniaxial Compression Strength (UCS). Pengujian Point Load Test dilakukan

dengan cara memberikan tekanan secara langsung kepada sampel batuan utuh pada

satu titik hingga batu mengalami keruntuhan. Pengujian Uniaxial Compression

Strength (UCS) dilakukan dengan cara menekan sampel batuan dalam betuk tabung

dengan perbandingan antara tinggi dan diameter (1/d) dengan menggunakan alat

tekan.

Parameter-parameter yang diperoleh dari hasil pengujian tersebut

digunakan untuk analisis dan desain kestabilan lereng serta perencanaan kestabilan

terowongan.

a. Uji Kuat Geser (Direct Shear Strength)

Menurut Hardiyatmo (2002), kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang

dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan sehingga apabila

tanah mengalami pembebanan maka akan ditahan oleh kohesi tanah yang

bergantung pada jenis tanah dan kepadatannya, gesekan antara butir-butir tanah

yang besarnya berbanding lurus dengan tegangan normal pada bidang gesernya.

Untuk menghitung kuat geser tanah, parameter yang dibutuhkan adalah kohesi (c)

atau gaya tarik menarik antara partikel dan sudut gesek dalam (ϕ) atau gaya gesek

antara butir tanah.

Kirteria keruntuhan Mohr – Coloumb digunakan untuk menggambarkan

keruntuhan geser dengan persamaan sebagai berikut :

𝜏𝑓 = 𝑐 + 𝜎𝑓 tan 𝜙 (3 .12)

27

dimana : c : kohesi (kN/m2);

ϕ : sudut gesek dalam (°);

σf : tegangan normal (kN/m2);

τf : tegangan geser (kN/m2);

Standar yang dapat digunakan untuk pengujian ini adalah SNI 3420:2016

mengenai Metode uji kuat geser langsung tanah tidak terkonsolidasi dan tidak

terdrainase dan SNI 2813:2008 mengenai Cara uji kuat geser langsung tanah

terkonsolidasi dan terdrainase.

b. Point Load Test

Point Load Test adalah pengujian yang dilakukan pada sampel batuan utuh

dengan tekanan pada satu titik hingga sampel mengalami kehancuran. Peralatan

untuk pengujian ini mudah untuk dibawa dan cepat dalam melakukan pengujian

sehingga cukup praktis untuk memprediksi kekuatan batuan di lapangan,

Menurut Broch & Franklin (1985), Persamaan untuk menghitung indeks

point load (Is) suatu sampel batuan adalah sebagai berikut :

𝐼𝑠 =𝑃

𝐷2 (3.13)

Dimana : Is = Point load strength index ( Index Franklin )

P = Beban maksimum sampai percontoh pecah

D = Jarak antara dua konus penekan

Menurut Bieniawski (1989), Point Load Strength index (Is) dapat

dikorelasikan menjadi kuat tekan (σt) dengan persamaan berikut:

σc= 18 – 23 Is (3.14)

28

Jika untuk sampel dengan diameter 50 mm diperoleh Point Load Strength

index (Is) = 1 Mpa maka index tersebut tidak lagi mempunyai arti sehingga

disarankan untuk menggunakan pengujian Uniaxial Compressive Strength (UCS)

untuk menentuan kekuatan (strength) batuan. Ukuran sampel yang digunakan

dalam pengujian ini mengacu pada standar pengujian indeks point load berdasarkan

ASTM D 5731-02 sesuai Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Dimensi sampel untuk uji Index Point Load (ASTM D 5731-02)

29

Dari uji ini akan didapatkan nilai point load strength index (Is) yang akan

menjadi patokan untuk menentukan nilai kuat tekan batuan (c).

c. Uniaxial Compressive Strength (UCS) Test

Menurut Bieniawski (1975), kuat tekan uniaxial merupakan salah satu uji

tekan dalam menentukan kekuatan batuan utuh (intack rock). Nilai UCS juga dapat

diperoleh dengan pendekatan nilai hasil uji point load yaitu point load strength

index (Is) sesuai persamaan berikut :

UCS = 24 x Is (3.15)

Dimana : UCS = Kuat Tekan (Mpa)

III.2.3 Klasifikasi Tanah

Klasifikasi tanah sistem Unified Soil Classification System (USCS)

diperkenalkan oleh A. Cassagrande pada tahun 1942 merupakan metode klasifikasi

tanah yang umum digunakan. Pada prinsipnya dalam sistem USCS, tanah

diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama yaitu :

1. Tanah berbutir kasar (coarse-grained soils), yaitu : tanah kerikil dan

pasir di mana kurang dari 50% berat total tanah lolos ayakan No. 200

(F200<50). Simbol untuk kelompok ini dimulai dengan huruf awal G

(G untuk Gravel) atau S (S untuk Sandy atau Sandy Soil).

2. Tanah berbutir halus (fine-grained soils), tanah di mana lebih dari 50%

berat total tanah lolos ayakan No. 200 (F200≥50). Simbol dari kelompok

ini dimulai dengan huruf awal M (M untuk Inorganic Silt), C (C untuk

30

Inorganic Clay), O (O untuk Organic Silts dan Clays), dan Pt (Pt untuk

gambut, muck, tanah dengan kadar organik yang tinggi).

Simbol lain yang digunakan untuk klasifikasi ini adalah :

W : well graded (tanah bergradasi baik)

P : poorly graded (tanah bergradasi buruk)

L : low plasticity, liquid limit < 50 (plastisitas rendah, LL<50)

H : high plasticity, liquid limit > 50 (plastisitas tinggi, LL>50)

Sistem USCS telah memberikan panduan mngenai klasifikasi tanah sesuai

Tabel 3.3.

31

Tabel 3.3. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem USCS (Das, 1995)

32

Tabel 3.3. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem USCS (Das, 1995 ) lanjutan

33

III.2.4 Klasifikasi Kualitas Massa Batuan

Menurut Bienawski (1989), klasifikasi kualitas massa batuan adalah suatu

kegiatan penyusunan objek ke dalam suatu kelompok berdasrakan karakteristiknya

dengan tujuan : mengeidentifikasi parameter yang dapat mempengaruhi sifat dari

massa batuan secara signifikan, mengelompokkan suatu formasi massa batuan ke

dalam suatu group yang memiliki kesamaan karakteristik dan mengelompokkan

menjadi beberapa kelas berdasarkan kualitasnya, menyediakan informasi dasar

untuk memahami karakteristik dari tiap kelas massa batuan, mengaitkan kondisi

massa batuan pada suatu tempat dengan kondisi massa batuan yang ditemukan

ditempat lain, memperoleh data kuantitatif dan arahan untuk proses desain rekayasa

teknik, dan menyediakan arahan untuk komunikasi antara ahli geologi dan ahli lain

agar dapat bekerja secara efektif.

Perkembangan metode klasifikasi kualitas massa batuan yang umum

digunakan untuk rekayasa keteknikan antara lain : 1. Rock Load Classification

Terzaghi (1946), 2. Stand- up Time Classification Lauffer (1958), 3. Rock Quality

Designation Deere et al. (1967), 4.Rock Structure Rating Wickham et al. (1972),

5 .Rock Mass Classification Bieniawski (1973), 6. Q-System Barton et al. (1974)

dan GSI Hoek (1994). Dalam penelitian ini akan dibahas metode penentuan

kualitas massa batuan dengan menggunakan RQD, RMR, GSI dan Q System.

III.2.4.1 Rock Quality Designation (RQD)

Menurut Deere dan Deere (1988), Metode Rock Quality Designation (RQD)

merupakan metode yang sederhana untuk memprediksi kualitas massa batuan yang

34

dapat dilhat dari pengamatan hasil pengeboran. Cara perhitungan Rock Quality

Designation (RQD) adalah dengan membandingan antara panjang bagian hasil

pengeboran (core pieces) yang lebih dari 10 centimeter terhadap total panjang dari

hasil pengeboran (core). Rumus Rock Quality Designation (RQD) adalah sebagai

berikut :

𝑅𝑄𝐷 =∑ 𝐿𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ 𝑜𝑓 𝑐𝑜𝑟𝑒 𝑝𝑖𝑒𝑐𝑒𝑠>10 𝑐𝑚 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ 𝑜𝑓 𝑐𝑜𝑟𝑒 𝑟𝑢𝑛× 100% (3.16)

Kualitas massa batuan berdasarkan Rock Quality Designation (RQD) dapat

ditentukan sesuai Tabel 3.4.

Tabel 3.4. Kualitas massa batuan berdasarkan RQD (Deere dan Deerer, 1988)

Kualitas Massa Batuan RQD (%)

Sangat lemah 0 – 25

Lemah 25 – 50

Sedang 50 – 75

Kuat 75 – 90

Sangat Kuat 90 – 100

Menurut Priest dan Hudson (1976), Rock Quality Designation (RQD) dapat

diperkirakan dengan mengamati atau melakukan pengukuran orientasi dan jarak

pada singkapan batuan di lapangan dengan rumus sebagai berikut :

𝑅𝑄𝐷 = 100𝑒−0.1𝜆(0.1𝜆 + 1) (3.17)

Dimana λ merupakan 1 dibandingkan dengan rerata spasi dari

diskontiunitas, dengan rumusan sebagai berikut :

𝜆 = 1

𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑛𝑔 𝑜𝑓 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑖𝑡𝑦 (𝑚) (3.18)

Menurut Palmstrom (1982), apabila tidak ditemukan inti bor maka nilai

Rock Quality Designation (RQD) secara tidak langsung dapat dihitung dengan

menggunakan metode volumetri kekar dengan rumus sebagai berikut :

35

𝑅𝑄𝐷 = 115 − 3,3 𝐽𝑣 (3.19)

Jv adalah total jumlah kekar per meter kubik massa batuan yang diperoleh

dengan rumus sebagai berikut :

𝐽𝑣 = ∑ (1

𝑆𝑖)𝐽

𝑖=1 (3.20)

Si adalah nilai rata-rata dari spasi kekar dalam meter dari sejumlah i set

kekar, dan J adalah jumlah dari set kekar.

III.2.4.2 Rock Mass Rating (RMR)

Menurut Bieniawski (1989) klasifikasi massa batuan dari metode Rock

Mass Rating (RMR) menggunakan 6 parameter yang didapatkan dari pengukuran

di lapangan ataupun pengamatan dari data hasil bor. 6 parameter yang digunakan

dalam klasifikasi massa batuan dari metode Rock Mass Rating (RMR) adalah

sebagai berikut :

a. Uniaxial Compressive Strength (UCS) material batuan utuh

b. Rock Quality Designation (RQD)

c. Spasi diskontinuitas

d. Kondisi diskontinuitas

e. Kondisi air tanah

f. Orientasi diskontinuitas

Nilai dari Rock Mass Rating (RMR) dapat diketahui dengan menghitung

nilai dari semua parameter tersebut.

a. Kuat tekan uniaksial (Uniaxial compressive strength (UCS))

36

Untuk menentukan Uniaxial compressive strength (UCS) dari material

batuan utuh (intact rock material) pada penelitian ini dilakukan melalui pengujian

terhadap sampel batuan di laboratorium.

Menurut Bieniawski (1979), untuk menentuan peringkat kuat tekan dari

meterial batuan utuh dapat digunakan klasifikasi sesuai Tabel 3.5.

Tabel 3.5. Indeks kekuatan material batuan utuh (UCS) (Bieniawski, 1989)

Deskripsi Kualitatif Kuat Tekan

(MPa)

Kuat Beban Titik

(MPa) Bobot

Kuat sekali >250 8 15

Sangat kuat 100-250 4-8 12

Kuat 50-100 2-4 7

Menengah 25-50 1-2 4

Lemah 10-25 Lebih baik menggunakan kuat

tekan uniaxial 2

Sangat lemah 2-10 Lebih baik menggunakan kuat tekan

uniaxial 1

Lemah sekali 1-2 Lebih baik menggunakan kuat

tekan uniaxial 0

b. Rock Quality Designation (RQD)

Tabel 3.6. Indeks Rock Quality Designation (RQD) (Bieniawski, 1989)

Sifat Kualitatif RQD Bobot

Sangat baik 90-100 20

Baik 75-90 17

Sedang 50-75 13

Buruk 25-50 8

Sangat buruk <25 3

c. Spasi diskontinuitas

Menurut Beniawski (1989), spasi diskontinuitas adalah jarak antara bidang

lemah dengan arah tegak lurus terhadap bidang lemah tersebut. Bentuknya bisa

37

berupa kekar, zona shear, patahan minor atau permukaan bidang lemah lainnya.

Terdapat lima klasifikasi spasi diskontinuitas sesuai Tabel 3.7.

Tabel 3.7. Indeks spasi diskontinuitas (Bieniawski, 1989)

Keadaan diskontinuitas Spasi (m) Bobot

Sangat lebar > 2 20

lebar 0,6 - 2 15

Sedang 0,2 - 0,6 10

Rapat 0,06 - 0,2 8

Sangat rapat < 0,06 5

d. Kondisi diskontinuitas

Menurut Beniawski (1989), kondisi diskontinuitas adalah kekasaran

permukaan diskontinuitas, kemenerusan, pelapukan batuan dan bidang lemah

tersebut, material pengisi. Terdapat lima klasifikasi kondisi diskontinuitas sesuai

Tabel 3.8.

Tabel 3.8. Indeks kondisi bidang lemah/diskontinuitas (Bieniawski, 1989)

Parameter Bobot

Panjang <1m

(6)

1-3m

(4)

3-10m

(2)

10-20m

(1)

>20m

(0)

Bukaan Tidak terbuka

(6)

<0,1mm

(5)

0,1-1mm

(4)

1-5mm

(1)

>5mm

(0)

Kasar Sangat kasar

(6)

Kasar

(5)

Agak kasar

(3)

Halus

(2)

Sangat

halus (0)

Pengisi Tidak ada

pengisi

(6)

Keras<5

(4)

Keras>5

(2)

Lunak<5

(2)

Lunak>5

(0)

Pelapukan Tidak lapuk

(6)

Sedikit

(5)

Menengah

(3)

Tinggi

(1)

Kuat sekali

(0)

38

e. Kondisi air tanah

Menurut Beniawski (1989), kondisi air tanah yang dijumpai pada

permukaan batuan dapat berupa kering, lembab, basah, menetes, dan mengalir.

Terdapat lima keadaan kondisi air tanah sesuai Tabel 3.9.

Tabel 3.9. Kondisi bidang lemah/diskontinuitas pada kondisi air tanah (Bieniawski,1989)

Inflow/10m panjang

terowongan (liter/menit) none <10 10-25 25-125 > 125

Tekanan air pada

kekar/tegasan utama

dominan

0 0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 >0,5

Keadaan umum kering lembab basah menetes mengalir

Bobot 15 10 7 4 0

f. Orientasi diskontinuitas

Menurut Singh dan Goel (2011), Orientasi diskontinuitas adalah arah jurus

dan kemiringan dari diskontinuitas massa batuan. Orientasi diskontinuitas dalam

kaitannya dengan aspek keselamatan akan sangat tergantung dengan metode

penggalian yang dilakukan. Orientasi diskontinuitas yang melibatkan strike dan dip

ini dapat diaplikasikan dalam tunnel drivage, slope face orientation, atau

foundation alignment.

Menurut Bieniwaski (1989), pengaruh orientasi diskontinuitas antara jurus

dan kemiringan massa batuan terhadap orientasi jurus pembangunan konstruksi

terowongan dapat ditunjukkan sesuai Tabel 3.10. dan Tabel 3.11.

39

Tabel 3.10. Pengaruh Orientasi Diskontinuitas Antara Strike Dip Massa Batuan

Terhadap Strike Terowongan (Bieniawski, 1989)

Strike tegak lurus sumbu terowongan Strike sejajar sumbu

terowongan

Tidak

beraturan Searah dip Berlawanan dip

Dip

40o

- 90o

Dip

20o

- 45o

Dip

45o- 90

o

Dip

20o- 45

o

Dip

20o- 45

o

Dip

45o- 90

o

Dip

45o- 90

o

Sangat baik Baik Sedang Buruk Sedang Sangat buruk Sedang

Tabel 3. 11. Orientasi diskontinuitas (Bieniawski, 1989)

Orientasi joint

konstruksi Sangat baik Baik Sedang Buruk Sangat buruk

Terowongan 0 -2 -5 -10 -12

Fondasi 0 -2 -7 -15 -25

Lereng 0 -5 -25 -50 -60

*rekomendasi menggunakan metode slope mass rating (SMR)

Berdasarkan nilai parameter- parameter di atas, maka dapat dihitung nilai

Rock Mass Rating (RMR) dan dapat dibuat klasifikasi massa batuan menjadi 5

(lima) kelas sesuai Tabel 3.12.

Tabel 3.12. Kualitas massa batuan (Bieniawski, 1989)

Nilai RMR 81 - 100 61 - 80 41 - 60 21 - 40 < 20

Kualitas massa

batuan Sangat baik baik sedang Buruk Sangat buruk

Bieniawski (1989) menyediakan panduan informasi metode pendukung

penggalian terowongan berdasarkan nilai Rock Mass Rating (RMR) yang dapat

diterapkan dengan penggalian konvensional maupun blasting sesuai Tabel 3.13.

40

Tabel 3.13. Panduan penggalian dan sistem penyangga terowongan dengan rentang 10

meter dengan sistem RMR (Bieniawski, 1989)

Kelas massa batuan Penggalian

Perkuatan

Baut batuan (20 mm

diameter dengan

grouting penuh)

Shotcrete Steel sets

Batuan sangat keras

RMR= 81 - 100

Penggalian penuh, 3 m

ke depan

Umumnya tidak membutuhkan perkuatan, dapat

menambahkan baut batuan secara tidak menerus

Batuan keras

RMR= 61 - 80

Penggalian penuh,

1.0-1.5 m ke depan

Perkuatan terpasang

20 m dari face

Baut batuan pada atap

dengan panjang 3 m,

spasi 2.5 m, dengan

tambahan wiremesh

50 mm pada atap

jika diperlukan

Tidak

diperlukan

Batuan sedang

RMR= 41 - 60

Heading dan

bench, 1.5-3 m ke

depan pada

heading.

Membutuhkan

perkuatan setelah

setiap peledakan.

Perkuatan terpasang

10 m dari face

Baut batuan menerus

dengan panjang

4 m, spasi 1.5-2 m

pada atap dan dinding

dengan tambahan

wiremesh pada atap

50-100 mm pada

atap dan 30 mm

pada dinding

Tidak

diperlukan

Batuan buruk

RMR= 21 - 40

Top heading dan

bench. 1.0-1.5 m ke

depan pada top

heading.

Pemasangan

perkuatan bersamaan

dengan penggalian

10 m dari face

Baut batuan menerus

dengan panjang

4-5 m, spasi 1-1.5 m


dengan tambahan

wiremesh

100-150 mm

pada atap dan

100 mm pada

dinding

Ribs ringan s.d.

sedang, spasi

1.5 m sesuai

yang

dibutuhkan

Batuan sangat buruk

RMR < 20

Multiple drift 0.5-

1.5 m ke depan pada

top heading.

Pemasangan

perkuatan bersamaan

dengan penggalian.

Shotcrete segera

setelah peledakan

Baut batuan menerus

dengan panjang

5-6 m, spasi 1-1.5 m


dengan tambahan

wiremesh. Baut batuan

pada invert

150-200 mm pada

atap, 150 mm

pada dinding dan

50 mm pada face

Ribs sedang s.d.

berat, spasi 0.75

m dengan steel

lagging dan

forcepoling jika

dibutuhkan.

Invert tertutup

III.2.4.3 Geological Strength Index (GSI)

Geological strength Index (GSI) diperkenalkan Hoek (1994), Hoek et al.

(1995), metode ini cocok digunakan untuk menentuan kualitas batuan berkondisi

buruk dengan pelapukan yang tinggi. Menurut Marinos et al. (2005), Geological

41

strength Index (GSI) tidak boleh diterapkan untuk batuan tanpa diskontinuitas,

serta batuan yang didominasi struktur orientasi (highly anisotropic). Menurut

Hoek (2007), Geological strength Index (GSI) batuan di bawah permukaan dapat

ditentukan melalui ekstrapolasi lubang bor. Investigasi lubang bor bersifat multiple

dan miring akan membantu interpretasi massa batuan. Geological strength Index

(GSI) sulit diterapkan untuk metode penggalian menggunakan blasting karena tidak

mudah membedakan permukaan batuan akibat kontrol ledakan terhadap

permukaan terusakkan sisa ledakan. GSI menggunakan Hoek-Brown Failure

Criterion untuk kuantifikasi struktur massa batuan dan kondisi kerusakan di atas

kekuatannya, dengan asumi batuan belum terganggu.

Menurut Hoek dan Marinos (2000), Geological strength Index (GSI) dapat

dilakukan dengan mengamati kondisi singkapan batuan meliputi 2 parameter utama

yaitu kondisi struktur (structure) dan kondisi permukaannya (surface condition)

sesuai Gambar 3.5.

42

Gambar 3.5 Chart estimasi nilai gsi untuk batuan terkekarkan (Hoek And Marinos, 2000)

Sebelum dilakukan pengujian di laboratorium, dapat dilakukan pengukuran

GSI batuan permukaan secara langsung di daerah penelitian dengan menggunakan

standar pengukuran kekuatan batuan di lapangan untuk mengestimasi kekuatan

43

massa batuan. Klasfikasi kekuatan massa batuan di lapangan dapat dilihat sesuai

Tabel 3.14.

Tabel 3.14. Estimasi nilai Uniaxial Compressive Strength di lapangan untuk batuan utuh

(Hoek dan Brown, 1998)

Tingkat Klasifikasi Identifikasi

Lapangan

UCS

(MPa)

Point

load Contoh

R0 lemah ekstrim mudah dengan kuku

jari < 1 0 tanah

R1 sangat lemah bisa digores dengan

pisau 1-5 0

batuan lapuk

tinggi, batuan alterasi,

serpih

R2 lemah sulit digores pisau 5-25 0

Batukapur,

batulempung, batulanau,

serpih, batugaram

R3 kuat sedang

tidak bisa

digores pisau, bisa

dipecah dengan palu

geologi

25-50 1-2 filit, sekis, batulanau

R4 kuat

> 1 pukulan

palu geologi untuk

pecah sampel

50-100 2-4 batugamping, marmer,

batupasir, sekis

R5 sangat kuat

banyak pukulan

palu geologi untuk

pecah sampel

100-250 4-10 amfibolit, batupasir,

basal, gabbro, gneis

R6 kuat ekstrim ekstrim keras > 250 > 10 basalt segar, rijang,

diabase, granit, kuarsit

Berdasarkan International Society for Rock Mechanics (ISRM), untuk

penilaian tingkat pelapukan pada massa batuan di lapangan dapat diklasifikasikan

menjadi 6 kondisi sesuai Tabel 3.15.

44

Tabel 3. 15. Klasifikasi tingkat pelapukan pada massa batuan (ISRM, 1978)

Kondisi Deskripsi Tingkat

Pelapukan

Segar Tidak terlihat tanda adanya material hasil lapukan batuan.

Perubahan warna sangat rendah pada permukaan diskontinuitas I

Lapuk rendah

Indikasi perubahan warna pada batuan dan permukaan

diskontinuitas. Perubahan warna terjadi pada seluruh material

batuan

II

Lapuk sedang Kurang dari setengah dari batuan hancur atau berubah menjadi

tanah III

Lapuk tinggi Lebih dari setengah dari batuan hancur atau berubah menjadi tanah IV

Lapuk sangat

tinggi

Seluruh material batuan hancur dan berubah menjadi tanah.

Struktur massa batuan masih dapat terlihat V

Tanah residu

Seluruh material batuan berubah menjadi tanah. Struktur massa

batuan dan kemas (fabric) telah terlapukan. Tanah hasil lapukan

belum signifikan tertransport.

VI

Menurut Bieniawski (1989), pada pengukuran GSI batuan bawah

permukaan, penentuan kondisi kekar mengacu pada klasifikasi penilaian joint

condition sesuai Tabel 3.16. dan Tabel 3.17.

Tabel 3.16. Penentuan kondisi kekar (joint condition) jika terdapat infilling (Bieniawski,

1989)

Kondisi

diskontinuitas

Permukaan

sangat kasar,

Tidak

menerus,

Tidak ada

retakan,

Batuan keras

tidak

terlapukkan

Permukaan

cukup kasar

Retakan < 1

mm,

Pelapukan

ringan

Permukaan

cukup kasar

Retakan < 1

mm,

Pelapukan

tinggi

Permukaan

licin atau

Pengisi <

5mm atau

retakan 1-5

mm

menerus

Pengisi

lunak > 5

mm atau

retakan > 5

mm

menerus

Panjang

diskontinuitas < 1 m 1 s.d. 3 m 3 s.d. 10 m 10 s.d. 20 m

Lebih dari

20 m

Skala 6 4 2 1 0

Retakan Tidak < 0,1 mm 0,1 – 1 mm 1 - 5 m Lebih dari

5 mm

Skala 6 5 4 1 0

Kekasaran Sangat kasar Kasar Agak kasar Halus Licin

Skala 6 5 3 1 0

Pengisi

retakan Tidak Keras < 5 mm Keras > 5 mm Lunak < 5 mm

Lunak > 5

mm

Skala 6 4 2 2 0

Pelapukan Tidak

terlapukkan

Pelapukan

ringan

Pelapukan

sedang

Pelapukan

tinggi

Pelapukan

sempurna

Skala 6 5 3 1 0

45

Tabel 3.17. Penentuan kondisi kekar (joint condition) tanpa infilling (Bieniawski, 1989)

Kondisi

diskontinuitas

Permukaan

sangat kasar,

Tidak

menerus,

Tidak ada

retakan,

Batuan keras

tidak

terlapukkan

Permukaan

cukup kasar

Retakan < 1

mm,

Pelapukan

ringan

Permukaan

cukup kasar

Retakan < 1

mm,

Pelapukan

tinggi

Permukaan

licin atau

Pengisi <

5mm atau

retakan 1-5

mm

menerus

Pengisi

lunak > 5

mm atau

retakan > 5

mm

menerus

Skala 30 25 20 10 0

Perhitungan GSI untuk pengukuran bawah permukaan, menggunakan rumus

menurut Hoek at all (2013) sebaagai berikut :

𝐺𝑆𝐼 = 1,5𝐽𝐶𝑜𝑛𝑑89 +𝑅𝑄𝐷

2⁄ (3.21)

Dimana :

GSI = Geological Strength Index

JCond = Joint Condition

RQD = Rock Quality Designation

Perhitungan yang dilakukan dalam penentuan kualitas massa batuan dengan

metode GSI, menggunakan kriteria keruntuhan Hoek and Brown (Hoek et all, 2002),

dengan rumusan sebagai berikut :

𝜎1′ = 𝜎3′ + 𝜎𝑐𝑖 (𝑚𝑏𝜎3′

𝜎𝑐𝑖+ 𝑠)

𝑎

(3.22)

𝑚𝑏 = 𝑚𝑖𝑒𝑥𝑝 (𝐺𝑆𝐼−100

28−14𝐷) (3.23)

𝑠 = 𝑒𝑥𝑝 (𝐺𝑆𝐼−100

9−3𝐷) (3.24)

𝑎 =1

2+

1

6(𝑒

−𝐺𝑆𝐼15⁄ − 𝑒

−203⁄ ) (3.25)

𝐸𝑚(𝐺𝑃𝐴) = (1 −𝐷

2) √

𝜎𝑐𝑖

100∙ 10

((𝐺𝑆𝐼−10)

40⁄ ) (3.26)

46

∅′ = 𝑠𝑖𝑛−1 [6𝑎𝑚𝑏(𝑠+𝑚𝑏𝜎3𝑛

′ )𝑎−1

2(1+𝑎)(2+𝑎)+6𝑎𝑚𝑏(𝑠+𝑚𝑏𝜎3𝑛′ )𝑎−1

] (3.27)

𝑐′ =𝜎𝑐𝑖[(1+2𝑎)𝑠+(1−𝑎)𝑚𝑏𝜎3𝑛

′ ](𝑠+𝑚𝑏𝜎′3𝑛)𝑎−1

(1+𝑎)(2+𝑎)√1+((6𝑎𝑚𝑏(𝑠+𝑚𝑏𝜎′3𝑛)𝑎−1)

((1+𝑎)(2+𝑎))⁄

(3.28)

Untuk terowongan :

𝜎′3𝑚𝑎𝑥

𝜎′𝑐𝑚= 0,47 (

𝜎′𝑐𝑚

𝛾𝐻)

−0,94

(3.29)

Untuk lereng :

𝜎′3𝑚𝑎𝑥

𝜎′𝑐𝑚= 0,72 (

𝜎′𝑐𝑚

𝛾𝐻)

−0,91

(3.30)

Dimana :

σ’1 = tegangan prinsipal mayor

σ’3 = tegangan prinsipal minor

σci = uniaxial compressive strength dari batuan utuh

m, s, a = konstanta material, dimana s = 1 jika batuan utuh

D = disturbance factor

GSI = Geological Strength Index

c = kohesi

ϕ = sudut gesek dalam

Em = modulus deformasi

H = kedalaman dari permukaan tanah (untuk terowongan)

H = ketinggian dari lereng (untuk slope)

47

Menurut Hoek dan Brown (2002), nilai estimasi D adalah nilai kerusakan

atau gangguan yang disebabkan oleh metode penggalian yang digunakan

(disturbance factor) sesuai Tabel 3.18.

Tabel 3.18. Petunjuk estimasi nilai D (disturbance factor) (Hoek and Brown, 2002)

48

Menurut Das dkk (2013), massa batuan dapat diklasifikasikan menjadi 5

(lima) kelas utama sesuai Tabel 3.19.

Tabel 3.19. Kualitas GSI massa batuan (Bieniawski, 1989)

Nilai GSI 95 - 76 75 - 56 55 - 36 35 - 21 < 20

Kualitas massa

batuan

Sangat Baik Baik Sedang Jelek Sangat Jelek

Sistem klasifikasi GSI memiliki kemampuan baik diterapkan pada

massa batuan berkondisi buruk akibat deformasi, dan suatu litologi khusus

tertentu.

III.2.4.4 Q Sistem

Menurut Siswanto (2018), Rock Mass Quality (Q System) merupakan sistem yang

memperhitungkan enam parameter: RQD, jumlah kekar, kekasaran kekar,

perubahan kekar, kondisi air pada kekar dan factor tekanan (Barton dkk.,1974).

Parameter dasar geoteknik menurut Barton (1988) adalah ukuran blok, kuat geser

minimum antar blok dan tekanan aktif. Parameter geoteknik dasar tersebut

ditunjukkan dengan rasio berikut ini (Grimstad dan Barton, 1993): 1) Ukuran

relative blok = RQD/Jn, 2) Kekuatan relatif friksi =Jr/Ja, dan 3) Tekanan aktif =

Jw/SRF.Penentuan kualitas massa batuan diperolehdari persamaan berikut (Barton

dkk.,1974):

𝑄 = [𝑅𝑄𝐷

𝐼𝑛] 𝑥 [

𝐽𝑟

𝐼𝑛] 𝑥 [

𝐽𝑤

𝑆𝑅𝐹] (3.31)

49

dimana: RQD = >10;

Jn = jumlah kekar;

Jr= nilai kekasaran kekar;

Ja = Nilai perubahankekar;

Jw = nilai air dan faktor reduksi;

SRF = pengurangan faktor-faktor tekanan pada patahan,

kekuatan/rasio tegangan dalam batuan besar yang

keras dan batu yang mengembang

(swelling/squizing).

Penggunaan Q-System secara khusus direkomendasikan untuk terowongan dengan

atap melengkung. Massa batuan telah diklasifikasikan ke dalam sembilan kategori

berdasarkan nilai Q yang bervariasi antara 0,001 dan 1000 sesuai Tabel 3.20.

Tabel 3.20. Klasifikasi masa batuan berdasarkan Q (Barton dkk.,1974)

Nilai Q Kelompok Klasifikasi

0-40 1 Baik

40-100 Sangat baik

100-400 Sangat baik sekali

400-1000 Sangat sangat baik sekali

0.1-1.0 Sangat buruk

1.0-4.0 2 Buruk

4.0-10.0 Sedang

0.001-0.01 3 Sangat sangat buruk sekali

0.01-0.1 Sangat buruk sekali

III.2.4.5 Hubungan RMR dan GSI

Menurut Hoek (2007), menjelaskan bahwa klasifikasi GSI dibuat untuk

menyempurnakan dan perpedoman dari metode RMR dalam estimasi kualitas

massa batuan yang rendah pada tahap awal pengembangan, maka parameter

GSI secara umum didasarkan RMR.

50

Hoek, et al (1998), membuat ilustrasi hubungan formulatif atau kuantitatif

antara sistem GSI dan RMR dalam menentukan kualitas massa batuan, yaitu

dimulai dari penggunaan bobot massa batuan RMR dari Bieniawski (1976), untuk

mengestimasikan nilai GSI. Pada kondisi ini massa batuan diasumsikan benar-

benar kering dan diberikan bobot 10 (sepuluh) untuk nilai air tanah. Orientasi

kekar diasumsikan sangat baik dan penyesuaian nilai orientasi set kekar menjadi 0

(nol). Bobot akhirnya disebut RMR76, dan kemudian digunakan dalam

mengestimasi nilai GSI. Jika nilai RMR76 > 18, maka :

GSI = RMR76 (3.32)

Untuk RMR76 < 18, klasifikasi Bieniawski (1976) tidak bisa digunakan

untuk mengestimasikan nilai GSI, sehingga kemudian harus menggunakan cara

lain, melalui nilai Q-system dari Barton et al. (1974).

Klasifikasi RMR Bieniawski (1989) mampu digunakan mengestimasi nilai

GSI seperti versi RMR tahun 1976. Pada keadaan ini nilai 15 (lima belas) diberikan

untuk bobot airtanah berkondisi kering, dan nilai penyesuaian orientasi kekar

sebesar 0 (nol). Sebagai catatan, nilai minimum yang diperoleh dari klasifikasi

RMR 1989 adalah sebesar 23 (dua puluh tiga), sehingga nilai tersebut sedikit lebih

tinggi daripada klasifikasi RMR 1976. Bobot akhir disebut RMR89, dan dapat

digunakan untuk mengestimasi nilai GSI. Jika nilai RMR89 > 23, maka:

GSI = RMR89 – 5 (3.33)

Untuk nilai RMR89 < 23, klasifikasi Bieniawski (1989) tidak boleh

digunakan untuk mengestimasi nilai GSI, sebagai alternatif lain bisa

menggunakan nilai Q - System dari Barton et al (1974).

51

III.2.4.6 Hubungan RMR dan Q Sistem

Bieniawski at all (1989) telah memberikan berbagai macam korelasi antara

RMR dan paramater-parameter lainnya, akan tetapi korelasi yang paling dapat

diterapkan adalah korelasi antara RMR dan Q, dengan rumus sebagai berikut :

𝑄 = 10𝑅𝑀𝑅−50

15 (3.34)

III.3 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb

Menurut Hardiyatmo (2002), kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang

dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Dengan dasar

pengertian ini, bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh :

1. Kohesi tanah yang bergantung pada jenis tanah dan kepadatannya, tetapi

tidak tergantung dari tegangan normal yang bekerja pada bidang geser,

2. Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus dengan

tegangan normal pada bidang gesernya.

Menurut Coulomb (1776), kriteria keruntuhan Mohr – Coloumb untuk

menggambarkan keruntuhan geser dapat dilihat pada persamaan sebagai berikut :

𝜏𝑓 = 𝑐 + 𝜎𝑓 tan 𝜙 (3 .35)

Dimana : c=kohesi (KN/m2), ϕ=sudut gesek dalam (°), σf=tegangan normal(KN/m2)

τf=tegangan geser (KN/m2)

Menurut Mohr (1910), menjelaskan bahwa keruntuhan suatu material sebagai

akibat dari kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser. Tegangan geser pada

52

bidang keruntuhan merupakan fungsi dari teganngan normal yang dinyatakan oleh

persamaan berikut ini :

𝜏𝑓 = 𝑓(𝜎𝑓) (3 .36)

Dimana : τf : tegangan geser saat terjadi keruntuhan

σf : tegangan normal saat terjadi keruntuhan

Keruntuhan geser tidak akan terjadi apabila kedua tegangan tersebut

(tegangan geser dan tegangan normal) berada pada titik P. Keruntuhan geser akan

terjadi apabila kedua tegangan tersebut (tegangan geser dan tegangan normal)

berada pada titik Q. Keruntuhan geser sudah terjadi apabila kedua tegangan tersebut

(tegangan geser dan tegangan normal) berada pada titik R sesuai Gambar 3.6.

Gambar 3. 6 Kriteria keruntuhan Mohr – Coloumb

III.4 Kriteria Keruntuhan Generalised Hoek Brown

Menurut Ardi (2018), Hoek dan Brown (1980) mengusulkan metode untuk

mendapatkan estimasi kekuatan massa batuan terkekarkan berdasarkan pada

penilaian ikatan antar struktur pada massa batuan dan kondisi permukaan struktur

53

geologi tersebut, yangdikenal sebagai Original Hoek-Brown criterionKriteria ini

dimulai dari kekuatan batuan utuh dan kemudian diperkenalkan faktor-faktor

untukmengurangi kekuatan tersebut berdasarkan pada karakteristik bidang

diskontinu di dalam massa batuan (joint). Pada tahun 1995 Hoek,dkk memasukkan

konsep Geological Strength Index (GSI) yang memberikan estimasi pengurangan

kekuatan massa batuan karena perbedaan kondisi geologi. Kriteria ini kemudian

dikenal sebagai Generalized Hoek-Brown criterion dengan persamaan berikut ini :

σ1´= σ3´+ σc [m𝑏σ3´

σ1´+ 𝑠]

𝑎

(3 .37)

dimana : σ1´: tegangan efektif maksimum saat runtuh

σ3´: tegangan efektif minimum saat runtuh

σci : kuat tekan UCS batuan utuh

mb : konstanta massa batuan Generalized Hoek-Brown

Adapun nilai UCS/sigci, GSI (Geological Strength Index), disturbance factor dan

konstanta mi digunakan untuk mendapatka konstanta mb, s, dan a yang digunakan

untuk menentukan kekuatan massa batuan berdasarkan kriteria runtuh Hoek-

Brown.

III.5 Analisis Beban Gempa dengan Metode Pseudostatik

Analisis beban gempa dalam penelitian ini menggunakan metode analisis

pseudostatik. Gaya-gaya akibat gempa dapat didekati menggunakan koefisien

seismic yang meliputi koefisien gaya gempa horizontal (kh) dan koefisien gaya

54

gempa vertical (kv) yang dikalikan dengan berat dari struktur (W) seperti pada

persamaan berikut ini :

F = kh x W (3 .38)

dimana , F : beban gempa (kN)

kh : koefisien gempa horizontal

W : berat struktur (kN)

Koefisien gempa yang diperhitungkan untuk analisis terowongan hanya pada arah

horizontal sebesar (kh) dikarenakan gempa dominan bekerja pada arah horizontal.

Untuk analisis kestabilan lereng, koefisien gempa digunakan sebesar 0.5x(kh)

mengacu pada SNI 8460:2017.

Menurut SNI 8640:2017, Dalam perencanaan terowongan parameter gempa

dapat menggunakan periode ulang gempa untuk jembatan. Terowongan harus

direncanakan agar memiliki kemungkinan kecil untuk runtuh tetapi dapat mengalami

kerusakan yang signifikan dan gangguan terhadap pelayanan akibat gempa dengan

kemungkinan terlampaui 7% dalam 75 tahun. Beban gempa pada struktur terowongan

dimasukkan sebagai beban respon percepatan struktur. Dalam menentukan respon

percepatan struktur, maka diambil koefisien respon percepatan pada saat 0.2 detik

dan 1 detik, selain itu perlu dilakukan pemeriksaan percepatan tanah dasar di lokasi.

Dalam penentuan nilai PGA, Ss, dan S1 dapat dilakukan dengan melakukan plotting

lokasi penelitian sesuai Gambar 3.7, 3.8, dan3.9.

55

Gambar 3.7 Peta percepatan puncak di batuan dasar (PGA) untuk probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun (Tim Pusat Studi Gempa Nasional, 2017)

56

Gambar 3.8. Peta respon spektra percepatan 0.2 detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun (Tim Pusat Studi Gempa Nasional,

2017)

57

Gambar 3.9. Peta respon spektra percepatan 1 detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun (Tim Pusat Studi Gempa Nasional, 2017)

58

III.5.1 Gempa Rencana untuk Terowowngan

Dalam perancangan kegempaan untuk terowongan mengacu pada

persyaratan-persayaratan perencangan kegempaan pada jembatan yaitu: Konstruksi

harus direncanakan agar memiliki kemungkinan kecil untuk runtuh tetapi dapat

mengalami kerusakan yang signifikan dan gangguan terhadap pelayanan akibat

gempa dengan kemungkinan terlampaui 7% dalam 75 tahun atau setara dengan

periode ulang 1.000 tahun; Bahaya gempa (seismic hazard) harus dikarakterisasi

menggunakan spektrum respons percepatan dan faktor situs untuk kelas situs yang

sesuai; Gaya gempa harus diasumsikan untuk dapat bekerja dari semua arah lateral;

Faktor modifikasi respons (R) yang sesuai harus digunakan di kedua arah sumbu

ortogonal bangunan bawah; Apabila digunakan analisis dinamik riwayat waktu,

maka faktor modifikasi respons (R) diambil sebesar 1 untuk seluruh jenis bangunan

bawah dan hubungan antarelemen struktur; Beban gempa diambil sebagai gaya

horizontal yang ditentukan berdasarkan perkalian antara koefisien respons elastik

(Csm) dan berat struktur ekuivalen yang kemudian dimodifikasi dengan faktor

modifikasi respons (R).

III.5.2 Persyaratan Respon Spectrum Desain

III.5.2.1 Klasifikasi situs

Penentuan spektrum respons desain harus ditentukan berdasarkan

klasifikasi situs proyek dengan menggunakan kriteria sesuai Tabel 3.21.

59

Tabel 3.21. Klasifikasi situs (AASHTO, 2012)

Klasifikasi

Situs

𝑽𝒔̅̅ ̅ (m/detik) �̅�𝑺𝑷𝑻 𝒂𝒕𝒂𝒖 �̅�𝑺𝑷𝑻𝒄𝒉

�̅�𝒖 (kPa)

SA (batuan keras) >1.500 N/A N/A

SB (batuan dasar) 750 sampai

1.500

N/A N/A

SC (tanah keras,

sangat padat, dan

batuan lunak)

350 sampai

750

>50 ≥100

SD (tanah sedang) 175 sampai

350

15 sampai 50 50 sampai

100

SE (tanah lunak) <175 <15 <50

Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih

dari 3 m dengan karakteristik sebagai berikut :

1. Indeks Plastisitas, PI > 20,

2. Kadar air, (w) ≥ 40%, dan

3. Kuat geser niralir, 𝑆�̅� < 25 kPa

SF (tanah khusus yang

membutuhkan

penyelidikan

geoteknik spesifik

dan analisis

respons spesifik -

situs)

Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah

satu atau lebih dari karakterisitik seperti :

- Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat

beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung

sangat sensitive, tanah bersementasi lemah

- Lempung sangat organic dan/atau gambut

(ketebalan, H>3m)

- Lempung berplastisitas tinggi (ketebalan, H>7.5

m dengan Indeks Plastisitas, PI>75)

- Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan

ketebalan H>35 m dengan 𝑆�̅� < 50 kPa

Keterangan N/A = tidak dapat dipakai

Keterangan:

NSPT = nilai rata-rata tahanan penetrasi standar lapangan rata-rata;

NSPTch = nilai rata-rata tahanan penetrasi standar untuk lapisan tanah

non kohesif;

v s = nilai rata-rata kecepatan gelombang geser (m/detik);

s u = nilai rata-rata kuat geser niralir lapisan (kPa).

60

Parameter kelas situs, yaitu nilai penetrasi standar (NSPT), nilai kecepatan

rambat gelombang regangan geser kecil (vs) dan nilai kuat geser niralir (su)

didapatkan berdasarkan tata cara pengujian yang berlaku sesuai Tabel 3.22.

Tabel 3.22. Parameter dan metode pengujian yang digunakan untuk

mendapatkan parameter kelas situs

No. Parameter yang didapatkan Metode pengujian

1 Nilai penetrasi standar (NSPT) SNI 4153:2008

2 Nilai kecepatan rambat gelombang

regangan geser kecil (vs)

ASTM D 5777 atau ASTM D 4428 atau ASTM

D 7400

3 Nilai kuat geser niralir (su) SNI 03-3420-1994 atau SNI 03-2487-1991

Penetapan kelas situs tanah keras (SC), tanah sedang (SD), dan tanah lunak

(SE) harus melalui penyelidikan tanah di lapangan dan di laboratorium, yang

dilakukan oleh otoritas yang berwenang atau ahli desain geoteknik bersertifikat

dengan minimal mengukur secara independen dua dari tiga parameter tanah.

Penetapan kelas situs batuan keras (SA) harus didukung dengan pengukuran

kecepatan gelombang geser yang dilakukan di lapangan atau pada profil batuan

yang bertipe sama pada formasi yang sama dengan derajat pelapukan dan retakan

yang setara atau lebih. Bila kondisi batuan keras diketahui menerus sampai

kedalaman 30 m, maka pengukuran kecepatan gelombang geser permukaan boleh

diekstrapolasi untuk mendapatkan vs. Penetapan kelas situs batuan dasar (SB) harus

ditentukan dari pengukuran lapangan atau diestimasi oleh seorah ahli geoteknik

atau ahli seismologi yang berkompeten dalam bidangnya, untuk batuan dengan

kondisi rekahan dan pelapukan sedang. Pengukuran kecepatan gelombang geser di

lapangan harus dilakukan untuk batuan yang lebih lunak dengan tingkat rekahan

atau pelapukan yang lebih lanjut, jika tidak dilakukan pengukuran, situs tersebut

diklasifikasikan sebagai kelas situs tanah keras (SC). Apabila salah satu dari dua

61

parameter menunjukkan kelas situs dengan kondisi yang lebih buruk, maka kondisi

tersebut harus diberlakukan. Untuk setiap situs yang tergolong Jenis Tanah Khusus

(site dengan kondisi tanah pasir lepas jenuh yang berpotensi mengalami likuifaksi,

tanah sangat lunak yang tebal, dsb.), maka harus dilakukan tes seismic downhole

atau tes seismik sejenis. Tes seismik downhole atau tes seismik sejenis ini harus

dilakukan sampai kedalaman minimal 30 meter dari permukaan tanah asli untuk

mendapatkan informasi profil kecepatan rambat gelombang geser (Vs). Tes seismik

yang dimaksudkan pada butir b) harus dilakukan minimum pada 2 (dua) titik

pengujian yang berbeda, dengan kedalaman minimum masing-masing titik 30

meter. Perencana harus menyampaikan perhitungan secara jelas mengenai tipe

kelas situs sesuai SNI yang berlaku. Perencana harus menyampaikan profil lapisan-

lapisan tanah sampai kedalaman minimum 30 meter, dimulai dari permukaan tanah

asli. Apabila pengeboran yang dilakukan melebihi 30 meter atau sampai kedalaman

maksimum pengeboran maka perencana harus menunjukkan bahwa tidak ada

kondisi lapisan tanah di kedalaman lebih dari 30 meter yang dapat menyebabkan

kelas situs memiliki kondisi yang lebih buruk. Untuk suatu lokasi pekerjaan yang

dipertimbangkan terklasifikasi antara lunak dan sedang, harus mengikuti kelas situs

tanah lunak (SE).

III.5.2.2 Faktor Amplifikasi

Faktor amplifikasi PGA dan periode 0,2 detik berdasarkan kelas situsnya

ditentukan berdasarkan Tabel 3.23.

62

Tabel 3.23. Faktor amplifikasi untuk PGA dan periode 0,2 detik (Fpga dan Fa)(AASHTO,

2012)

Kelas situs PGA ≤ 0.1 PGA = 0.2 PGA = 0.3 PGA = 0.4 PGA ≥ 0.5

Ss ≤ 0.25 Ss = 0.5 Ss = 0.75 Ss = 1.0 Ss ≥ 1.25

Batuan keras (SA) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

Batuan (SB) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Tanah keras (SC) 1.2 1.2 1.1 1.0 1.0

Tanah sedang (SD) 1.6 1.4 1.2 1.1 1.0

Tanah lunak (SE) 2.5 1.7 1.2 0.9 0.9

Tanah khusus (SF) SS SS SS SS SS Catatan: Untuk nilai-nilai antara dapat dilakukan interpolasi linear

Keterangan:

PGA = adalah percepatan puncak batuan dasar (SB) mengacu pada peta gempa

dengan periode ulang rencana sesuai persyaratan infrastruktur yang

digunakan;

Ss = adalah percepatan spektral respons horizontal di batuan dasar (SB) pada

periode 0,2 detik dengan periode ulang rencana sesuai persyaratan

infrastruktur yang digunakan;

SF = adalah lokasi yang memerlukan investigasi geoteknik dan analisis

respons spesifik-situs.

Faktor amplifikasi seismik pada periode 1,0 detik berdasarkan kelas

situsnya ditentukan sesuai Tabel 3.24.

Tabel 3.24. Besarnya nilai faktor amplifikasi untuk periode 1 detik (Fv) (AASHTO, 2012)

Kelas situs S1 ≤ 0.1 S1 = 0.2 S1 = 0.3 S1 = 0.4 S1 ≥ 0.5

Batuan keras (SA) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

Batuan (SB) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

Tanah keras (SC) 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3

Tanah sedang (SD) 2.4 2.0 1.8 1.6 1.5

Tanah lunak (SE) 3.5 3.2 2.8 2.4 2.4

Tanah khusus (SF) SS SS SS SS SS

Catatan: Untuk nilai-nilai antara dapat dilakukan interpolasi linear

63

Keterangan:

S1 adalah percepatan spektral respons horizontal di batuan dasar (SB) pada

periode 1,0 detik dengan periode ulang rencana sesuai persyaratan

infrastruktur yang digunakan;

SF adalah lokasi yang memerlukan investigasi geoteknik dan analisis

respons spesifik-situs.

III.5.2.3 Penentuan spektrum respons desain Jembatan dan bangunan

pelengkapnya serta terowongan

Spektrum respons yang dibangun adalah untuk rasio redaman 5% dan tidak

memasukkan penyesuaian goyangan tanah (ground motion) di dekatnya. Penentuan

kurva spektrum respons desain di permukaan tanah mengacu sesuai Gambar 3.10.

dan mengikuti persyaratan-persyaratan berikut ini.

Gambar 3.10. Spektrum respons desain, dibentuk menggunakan metode tiga titik

(AASHTO, 2012)

64

dengan:

As adalah Fpga PGA

SDS adalah FaSs

SD1 adalah FvS1

Keterangan:

Fpga = koefisien situs untuk percepatan puncak di batuan dasar mengacu

klasifikasi situs seperti diperlihatkan pada Tabel 55;

PGA = percepatan puncak horizontal di batuan dasar (SB);

Fa = koefisien situs untuk percepatan spektral periode 0,2 detik seperti

diperlihatkan pada Tabel 55;

Ss = percepatan spektral respons horizontal di batuan dasar (SB) pada

periode 0,2 detik;

Fv = koefisien situs untuk percepatan spektral periode 1,0 detik seperti

diperlihatkan pada Tabel 56;

S1 = percepatan spektral respons horizontal di batuan dasar (SB) pada

periode 1,0 detik.

Untuk periode kurang atau sama dengan T0, koefisien seismik elastik, Csm

ditentukan menggunakan Persamaan (3.39), (3.40) dan (3.41):

Csm = As + (SDS- As) (Tm/T0) ............................................................. (3.39)

T0 = 0,2Ts ......................................................................................... (3.40)

65

Ts = SD1/SDS ..................................................................................... (3.41)

Keterangan:

As = koefisien percepatan puncak gempa rencana;

SDS = koefisien percepatan respons spektral rencana periode 0.2 detik;

SD1 = koefisien percepatan periode 1 detik;

Tm = periode getar fundamental struktur (detik);

T0 = periode referensi yang digunakan untuk menentukan bentuk spektral

(detik).

Untuk periode lebih besar atau sama dengan T0 dan kurang dari atau sama

dengan Ts, koefisien seismik elastik, Csm, ditentukan dengan Persamaan (3.42).

Csm = SDS ........................................................................................ (3.42)

Untuk periode lebih besar dari Ts, koefisien seismik elastik, Csm,

didefinisikan dengan Persamaan (3.43).

Csm = SD1/Tm ................................................................................... (3.43)

III.6 Kestabilan Lereng

Menurut Terzaghi (1950), menyebutkan bahwa ada dua perubahan yang

dapat menyebabkan keruntuhan lereng yaitu perubahan eksternal yang

66

memperbesar gaya penggerak lereng dan perubahan internal yang menyebabkan

gaya penahan semakin kecil.

III.6.1 Faktor-Faktor Yang Berpengaruh Terhadap Kestabilan Lereng

Menurut Vallejo dan Ferrer (2011), faktor-faktor yang mempengaruhi

kestabilan lereng adalah stratigrafi dan litologi, struktur geologi, kondisi

hidrogeologi, dan kelerengan.

1. Stratigrafi dan litologi

Faktor stratigrafi dan litologi berkaitan dengan material penyusun suatu

lereng. Perbedaan jenis material penyusun akan berhubungan dengan jenis

ketidakstabilan yang akan terjadi, serta perbedaan litologi akan menunjukkan

perbedaan derajat kerentanan suatu lereng untuk runtuh.

Pada tanah, komposisi material penyusun cenderung bersifat homogeny

dibandingkan dengan pada massa batuan. Kondisi ketidakstabilan pada tanah

dipengaruhi oleh derajat kompaksi, sementasi, dan ukuran butir. Untuk massa

batuan, karakteristik dan analisis keruntuhan lebih bersifat kompleks karena

dipengaruhi oleh kehadiran perlapisan atau strata yang memiliki perbedaan

karakteristik dan kekuatan material.

2. Struktur Geologi

Struktur geologi berpengaruh terhadap kestabilan lereng terutama pada

massa batuan. Permasalahan kestabilan lereng terjadi karena kombinasi antara

struktur dan parameter geometri lereng seperti tinggi lereng, derajat lereng, dan

orientasi lereng. Struktur yang dijumpai pada massa batuan berupa bidang lemah

67

atau diskontinuitas yang terdiri atas permukaan perlapisan, kekar, sesar, dan

foliasi. Orientasi dan distribusi dari bidang diskontinuitas akan menghasilkan

kondisi jenis dan mekanisme dari ketidakstabilan lereng. Kehadiran bidang lemah

pada massa batuan, dengan kemiringan yang memotong muka lereng akan

membentuk potensi bidang runtuhan dan mengurangi kekuatan massa batuan yang

selanjutnya akan menghasilkan ketidakstabilan pada lereng.

3. Kondisi hidrogeologi

Kondisi hidrigeologi merupakan faktor yang dominan mempengaruhi

keruntuhan lereng. Kondisi ini dipengaruhi oleh efek air dipermukaan, termasuk

tekanan pori dan erosi dari material lereng. Kehadiran air (air hujan dan air tanah)

menyebabkan terjadinya penurunan kestabilan lereng dengan mengurangi kekuatan

tanah dan meningkatkan gaya pendorong ketidakstabilan. Pengaruh utama air pada

kestabilan lereng antara lain :

a. Mengurangi gaya penahan (resisting force).

b. Meningkatkan kekuatan geser lereng akibat tekanan air.

c. Meningkatkan berat material akibat pengaruh saturasi.

d. Melunakkan tanah akibat peningkatan kandungan air.

e. Terjadinya erosi internal akibat aliran air tanah.

f. Adanya pelapukan dan perubahan komposisi mineral batuan dan tanah.

4. Kelerengan

Kestabilan lereng akan semakin berkurang dengan semakin bertambahnya

ketinggian lereng karena menyebabkan semakin besar nilai perubahan tegangan

(stress) yang terjadi pada kaki lereng. Selain itu dengan semakin besarnya sayatan

68

pada geometri lereng, maka ketersingkapan struktur pun akan semakin besar yang

dapat menyebabkan terjadinya kelongsoran blok batuan. Tegangan (stress) yang

terkonsentrasi pada suatu area yang sempit akan melampaui kekuatan batuan,

sehingga batuan akan pecah dan memicu terjadinya longsor. Tegangan yang hadir

pada lereng ini disebabkan karena adanya perubahan beban (hilangnya beban) di

atas dan disamping bidang lereng.

III.6.2 Metode Shear Strength Reduction

Menurut Imawan (2018), metode analisis stabilitas lereng menggunakan

elemen hingga adalah metode Shear Strength Rerduction (SSR). Pada metode SSR,

faktor keaamanan didapat dengan membandingkan kuat geser tanah actual dengan

kuat geser tanah. Bidang kegagalan terbentuk secara otomatis melewati daerah-

daerah pada material yang kuat gesernya terlampaui oleh tegangan geser yang

bekerja. Metode SSR menghasilkan angka keamanan yang disebut Shear Strength

Rerduction (SSR).

Hammah, et al (2005) melakukan penelitian untuk membandingkan hasil

analisis stabilitas lereng antara metode Shear Strength Rerduction dengan metode

limit equilibrium. Hasil analisis menunjukkan bahwa metode SSR menghasilkan

nilai SRF yang tidak jauh berbeda dengan nilai safeti factor (SF) dari analisis limit

equilibrium sesuai Tabel 3.25.

69

Tabel 3.25. Perbandingan nilai SRF hasil metode SSR dan nilai SF metode limit

equilibrium

Nomor Model Metode yang digunakan Nilai SRF atau SF

Model 1

SSR

-Generalized Hoek-Brown 1,15

-Mohr-Coulomb 1,15

Limit Equilibrium

-Bishop’s simplified 1,153

-Spencer 1,152

Model 2

SSR

-Generalized Hoek-Brown 0,95

Limit Equilibrium

-Bishop’s simplified 0,934

-Spencer 0,963

III.7 Metode Ekskavasi Bukaan Terowongan

Pemilihan metode yang digunakan dalam penentuan cara penggalian pada

suatu batuan dalam penelitian ini mengacu pada grafik ekskavabilitas Pettifer dan

Fookes (1994). Pada grafik ekskavabilitas ini mempertimbangkan tipe dari

peralatan ekskavasi dan perdsyaratan parameter geologi teknik seperti indeks spasi

diskontinuitas (If) dan indeks kekuatan point load (Is(50)). Kedua parameter ini

dirasa mudah dalam pengamatannya baik di lapangan maupun di laboratorium.

Rumusan perhitungan yang digunakan adalah sebagai berikut :

𝐼𝑓 =3

𝐽𝑣 (3.44)

𝐽𝑣 =1

𝑆1+

1

𝑆2+

1

𝑆3 (3.45)

dimana :

If = indeks spasi diskontinutias

Jv = jumlah dari volumetric joint

S1, S2, S3 = spasi diskontinuitas dari joint set

70

Perhitungan point load index pada penelitian ini menggunakan standar yang

dikeluarkan oleh ASTM. Grafik penilaian metode ekskavasi berdasarkan nilai

indeks point load dan spasi diskontinuitas sesuai Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Grafik penilaian ekskavabilitas pada batuan (Pettifer and Fookers, 1994)

71

III.8 Kestabilan Sistem Penyangga Terowongan

Dalam konstruksi terowongan, sistem penyangga merupakan kekuatan

utama dalam menahan beban sehingga harus direncanakan dengan tepat agar

pembangunan terowongan tidak mengalami keruntuhan saat pelaksanaan

penggalian dan setelah operasional.

Menurut Lwin (2009), Dalam penentuan sistem penyangga dengan hasil

klasifikasi GSI, harus dilakukan korelasi terlebih dahulu antara klasifikasi GSI

dengan Klasifikasi RMR. Hasil dari kerolasi tersebut bisa digunakan acuan untuk

penentuan sistem penyangga dengan menggunakan grafik persyaratan penyangga

batuan menggunakan RMR dan Q System yang dapat dilihat pada Gambar 3.12.

berikut :

Gambar 3.12 Persyaratan penyangga batuan menggunakan RMR dan Q System (Lwin,

2009)

72

Keterangan Reinforcing Categories :

(1) Unsupported

(2) Spot bolting

(3) Sytematic bolting

(4) Systematic bolting with 40-100 mm unreinforced shotcrete

(5) Fiber reinforced shotcrete, 50-90 mm, and bolting



(8) Fiber reinforced shotcrete, >150 mm with reinforced ribs of shotcrete and bolting

(9) Cast concrete lining

Menurut Bieniawski (1989), RMR dan Q system dapat dikorelasikan dengan

rumus sebagai berikut :

𝑄 = 10𝑅𝑀𝑅−50

15 (3.46)

III.9 Perangkat lunak Rock Science 2

Menurut Imawan (2018), perangkat lunak Rock Science 2 merupakan

program elemen hingga 2D yang dapat digunakan pada tanah dan batuan, yang

digunakan secara luas dalam berbagai proyek keteknikan seperti desain penggalian,

kestabilan lereng, rembesan air tanah, analisis probabilitas, konsolidasi, dan analisis

dinamik yang berkesusaian. Salah satu keunggulan dari perangkat lunak Rock

Science 2 adalah analisis stabilitas lereng dengan metode shear strength reduction,

berbagai pilihan model material, pemodelan joint atau diskontinuitas, berbagai

elemen diskrit, dan data masukan yang diperlukan lebih mudah dipahami

73

disbanding beberapa program elemen hingga sejenis. Perangkat lunak Rock Science

2 terdiri dari 3 bagian yaitu bagian model untuk membuat pemodelan, bagian

compute untuk melakukan perhitungan, dan bagian interpret untuk melakukan

penampilan hasil.

Menurut Suhendro (2000), terdapat 3 tipe elemen 2 dimensi yang dapat

digunakan dalam penyelesaian permasalahan dengan menggunakan finite element

method yaitu elemen segitiga, elemen segiempat dan elemen quadrilateral. Tipe

elemen dua dimensi sesuai Gambar 3.13. berikut :

Gambar 3.13 Tipe elemen dua dimensi dalam FEM (Suhendro, 2000)

Untuk konstruksi yang struktur geometrinya tidak teratur seperti

terowongan bentuk elemen segitiga dan quadrilateral lebih tepat untuk digunakan

dalam pemodelan. Untuk konstruksi yang struktur geometrinya segi empat bentuk

elemen segiempat lebih tepat untuk digunakan dalam pemodelan.

Menurut Fathoni (2012), berdasarkan prinsip keseimbangan, dengan

metode ini akan diketahui besar perpindahan dari setiap titik simpul pada masing-

masing elemen, dimana perpindahan tersebut diekstensikan pada seluruh elemen

dalam media. Nilai perpindahan sangat dipengaruhi oleh nilai modulus deformasi

(E). Semakin tinggi nilai modulus deformasi semakin rendah nilai perpindahan.

74

Selain itu faktor yang sangat berpengaruh terhadap nilai perpindahan adalah

parameter kekuatan material yang terdiri dari kriteria keruntuhan (Generalised

Hoek-Brown dan Mohr-Coloumb) dan tipe material (elastis dan plastis). Jika tipe

material berupa material elastis maka parameter kriteria keruntuhan tidak

berpengaruh terhadap nilai perpindahan, sedangkan parameter yang sangat

berpengaruh adalah nilai modulus deformasi. Jika menggunakan tipe material

plastis, parameter kriteria keruntuhan yang digunakan cukup berpengaruh terhadap

nilai perpindahan.

III.10 Hipotesis

Adapun kesimpulan sementara (hipotesis) yang dapat ditarik berdasarkan

bahasan tinjauan pustaka dan pembahasan berdasarkan sub bab diatas adalah

sebagai berikut :

1. Kondisi geologi teknik daerah penelitian disekitar rencana terowongan

tersusun dari batupasir tufan yang merupakan jenis batuan lunak dan

dasit yang merupakan jenis batuan keras.

2. Daerah penelitian terletak pada zona kerentanan gerakan tanah

menengah, sehingga mempunyai potensi cukup besar akan terjadinya

longsoran pada portal terowongan apabila terkena gangguan pada lereng

saat penggalian portal. Untuk mengurangi resiko terjadinya longsor,

kemiringan lereng di atas portal dapat direncanakan kurang dari 35o.

3. Kondisi geologi teknik lokasi penelitian terdiri dari 2 jenis batuan yaitu

lunak dan keras sehingga metode penggalian yang tepat untuk

75

dilaksanakan adalah dengan mechanical excavation untuk batuan lunak

dan drilling disertai blasting untuk batuan keras.

4. Kondisi geologi teknik daerah penelitian memberikan kekuatan massa

batuan bukaan terowongan yang rendah pada portal di outlet yang

merupakan batuan lunak sehingga perlu dilakukan pemberian sistem

penyangga bukaan terowongan dengan menggunakan rock bolt,

wiremesh dan shotcrete dengan dengan intensitas kerapatan dan

ketebalan berbeda sesuai dengan kondisi geologi teknik pada setiap

bukaan terowongan.

76

BAB IV

METODE PENELITIAN

IV.1 Alat dan Bahan Penelitian

Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : peta

geologi lembar silitonga 1973 skala 1 : 250.000, peta topografi skala 1 : 10.000,

kompas geologi, gps, palu geologi, loupe dengan pembesaran 20 x, larutan hcl 0,1,

laptop, meteran dengan panjang 5 m, buku catatan lapangan, parang, kamera,

pakaian lapangan, tas lapangan, sepatu, printer, kertas hvs a4, perangkat lunak Rock

Science 2, dan lain-lain.

IV.2 Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini, secara umum

terdiri dari pekerjaan pendahuluan, pengumpulan data, pengujian laboratorium,

analisis data, evaluasi hasil dan pelaporan sesuai Gambar 4.2. Adapaun rincian

tahapan penelitian secara lengkap adalah sebagai berikut :

IV.2.1 Pekerjaan Pendahuluan

Pada tahap ini dilakukan kegiatan yang terkait dengan persiapan penelitian

diantaranya sebagai berikut :

a. Penentuan topik penelitian terkait dengan kondisi geologi teknik,

geometri, kemiringan lereng pada terowongan.

77

b. Studi pustaka terhadap penelitian terdahulu terkait topik penelitian dan

daerah penelitian yang dapat digunakan untuk melakukan interpretasi

awal kondisi geologi regional terkait fisiografi regional, stratigrafi

regional dan struktur regional daerah penelitian.

c. Penyusunan teori dan metode yang akan digunakan dalam penelitian

terkait terowongan, klasifikasi massa batuan, metode ekskavasi bukaan

terowongan, perangkat lunak yang digunakan untuk pemodelan

kestabilan lereng pada portal terowongan dan kestabilan sistem

penyangga batuan bukaan terowongan.

d. Penyusunan hipotesis terkait penelitian mengenai kondisi geologi,

metode ekskavasi bukaan terowongan, kestabilan lereng portal

terowongan dan kestabilan sistem penyangga batuan bukaan

terowongan dengan memperhitungkan faktor gempa.

e. Persiapan peralatan dan bahan penelitian dilapangan.

f. Pengurusan perijinan dari instansi terkait untuk melakukan tinjauan dan

penelitian lapangan.

IV.2.2 Pengumpulan Data

Tahapan pekerjaan pengumpulan data dibagi menjadi dua tahap yaitu

pengumpulan data primer dan pengumpulan data sekunder.

78

IV.2.2.1 Pengumpulan Data Primer

Data primer yang diambil secara langsung di daerah penelitian adalah

sebagai berikut :

1. Pengambilan data geologi permukaan.

Data geologi permukaan diamati secara langsung pada singkapan batuan

(outcrop) adalah sebagai berikut :

a. Litologi batuan untuk mengetahui satuan batuan yang ada pada daerah

penelitian;

b. Ketebalan perlapisan batuan untuk mengetahui ketebalan tiap lapisan satuan

batuan;

c. Ukuran butir;

d. Warna;

e. Struktur geologi berupa sesar dan atau bidang diskontinuitas massa batuan

berupa kekar, laminasi atau bidang perlapisan yang ada;

f. Pengamatan atau diskripsi kondisi morfologi daerah penelitian dilakukan

dengan perhitungan sudut kemiringan lereng berdasarkan peta topografi

yang sudah tersedia;

Setiap pengambilan sampel batuan dalam suatu STA, harus selalu dicatat

data koordinat, orientasi arah pengambilan sampel, tanggal pengambilan sampel

dan dilengkapi dengan dokumentasi batuan yang diamati. Pengambilan data

geologi permukaan dilakukan sebanyak 64 STA.

2. Pengukuran GSI batuan permukaan dan bawah permukaan.

a. GSI Batuan Permukaan

79

Pengukuran yang dilakukan pada batuan permukaan terdiri dari beberapa

aspek, diantaranya :

1. Penentuan tingkat kekuatan batuan di lapangan dengan menggunakan

estimasi penentuan strength based on field dalam RocLab (Rocscience,

Inc). Hal ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan batuan secara

kualitatif dilapangan, untuk selanjutnya tetap dilakukan uji kuat tekan

batuan menggunakan Point Load Index atau Unconfined Compressive

Strength (UCS) di laboratorium.

2. Penentuan tingkat derajat pelapukan berdasarkan International Society

for Rock Mechanics (ISRM, 1978). Hal ini dilakukan untuk menilai

kondisi pelapukan batuan yang diamati.

3. Penentuan nilai kualitas massa batuan permukaan berdasarkan

klasifikasi Geological Strength Index (GSI) (Hoek, 1994). Penilaian GSI

permukaan dilakukan dengan mengamati kondisi struktur pada batuan

yang diamati.

Pengukuran GSI batuan permukaan dilakukan sebanyak 64 STA.

b. GSI Batuan Bawah Permukaan

Pengukuran dilakukan dengan mengamati hasil pengeboran yang telah

dilaksanakan pada batuan bawah permukaan. Pengamatan terdiri dari

beberapa aspek sebagai berikut :

1. Penentuan jenis litologi batuan bawah permukaan setiap titik bor

dilengkapi dengan data kedalamannya;

80

2. Penilaian rating Joint Condition menurut Bieniawski (1989). Penilaian

ini dibagi menjadi dua kondisi, yaitu kondisi tanpa Infilling (isian

mineral pada kekar) dan kondisi dengan kehadiran Infilling;

3. Perhitungan nilai Rock Quality Designation (RQD) untuk setiap titik

bor;

4. Penentuan nilai kualitas massa batuan dalam angka GSI berdasarkan

klasifikasi GSI (Hoek, 1994). Hal ini dinilai berdasarkan rumus (3.40)

Pengukuran GSI batuan bawah permukaan yang dilakukan sebanyak 22 titik

bor.

3. Pengambilan sampel tanah dan batuan permukaan.

Pengambilan sampel tanah dan batuan di permukaan dilakukan pada

singkapan batuan pada daerah penelitian disekitar terowongan dengan luasan 2 x 2

km. Jumlah sampel tanah dan batuan yang diambil diperhitungkan sehingga

mewakili litologi yang ada serta cukup untuk dilakukan beberapa pengujian

laboratorium antara lain : sifat indeks, direct shear, point load, dan UCS.

IV.2.2.2 Pengumpulan Data Sekunder

Data sekunder yang dipakai dalam penelitian merupakan data dari Balai

Besar Wilayah Sungai Citarum yang berupa Detail Engineering Desain (DED),

hasil pengujian laboratorium, dan hasil pengamatan bor inti yang telah

dilaksanakan. Data tersebut digunakan sebagai data pelengkap untuk analisis

metode ekskavasi, analisis kestabilan lereng pada portal terowongan dan analisis

81

kestabilan batuan penyangga terowongan dalam penelitian ini. Data sekunder yang

dikumpulkan adalah sebagai berikut :

a. Hasil Pengamatan Bor Inti.

Data ini berupa dokumentasi foto kondisi core box hasil bor inti pada saat

setelah pengeboran dilakukan sehingga kondisi fresh rock hasil pengeboran

dapat dilihat dengan jelas sehingga dapat mendeskripsikan jenis litologi,

pengukuran RQD, dan Joint Condition sesuai kondisi lapangan dengan mudah.

Pada pekerjaan rencana desain terowongan sebelumnya telah dilakukan

perhitungan kualitas massa batuan bawah permukaan dengan Rock Mass Rating

(RMR), yang nantinya akan dievaluasi terhadap hasil GSI batuan bawah

permukaan pada terowongan 2 dengan menggunakan 7 titik bor yaitu : NA03,

NA06, NA08, NA13, NA16, NA 19, dan NA22.

b. Hasil Laboratorium Batuan Bawah Permukaan (Core)

Data yang didapatkan dari hasil laboratorium core ini berupa data sebagai

berikut : Index Properties; Ultrasonic Velocity; Indirect Tensile Strength;

Unconfined Compressive Strength; Triaxial

Data tersebut akan digunakan dalam penetuan parameter kekuatan kualitas

massa batuan bawah permukaan (core).

c. Geometri Terowongan

Data geometri terowongan berupa data dimensi rencana terowongan, jalur/trase

terowongan, desain linning terowongan. Data ini akan diperlukan dalam

analisis metode ekskavasi dan kestabilan sistem penyangga batuan bukaan

terowongan.

82

d. Kedalaman Air Tanah

Data kedalaman air tanah didapatkan dari data laporan hasil bor. Data ini akan

digunakan dalam analisis kestabilan lereng portal serta analisis sistem

penyangga batuan bukaan terowongan.

IV.2.3 Pengujian Laboratorium

Uji laboratorium yang dilakukan pada penelitian ini terdiri dari beberapa hal

diantaranya pengujian index properties tanah dan batuan, direct shear untuk uji

keteknikan tanah, point load index untuk uji keteknikan batuan permukaan, dan

Uniaxial Compressive Strength (UCS) untuk uji keteknikan batuan bawah

permukaan.

IV.2.3.1 Index Properties Tanah dan Batuan

Uji ini dilakukan dengan mencari sifat indek pada tanah dan batuan untuk

mendapatkan data dasar parameter desain. Uji sifat indeks yang dilakukan untuk

mendapatkan parameter yang terdiri dari kandungan air, densitas, specific gravity,

rasio pori, porositas, saturasi, batas cair, batas plastis dan indeks plastisitas.

Pengambilan sampel tanah dan batuan sesuai Gambar.5.7. Pada sampel tanah dan

batuan yang sama dilakukan pengujian minimal 3 (tiga) kali pengujian untuk

didapatkan nilai reratanya. Metode uji yang digunakan dapat mengacu pada standar

uji SNI 1966:2008. Mengenai Cara Uji Penentuan Batas Plastis dan Indeks

Plasitsitas Tanah, SNI 1965:2008 mengenai Cara Uji Penentuan Kadar Air untuk

Tanah dan Batuan di Laboratorium, SNI 1964-2008 mengenai Cara Uji Berat Jenis

83

Tanah, ASTM D 854. Test Method for Specific Gravity of Soils.

IV.2.3.2 Uji Sifat Keteknikan Tanah dengan Direct Shear

Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan kuat geser tanah setelah mengalami

konsolidasi akibat suatu beban dengan drainase 2 arah. Hasil pengujian ini akan

didapatkan parameter kohesi (c) dan sudut gesek dalam (ϕ). Sampel tanah yang

diuji dalam penelitian ini adalah sampel tanah pada lokasi rencana portal

terowongan. Metode Uji yang digunakan dapat mengacu pada standar uji SNI

3420:2016 mengenai Metode Uji Kuat Geser Langsung Tanah Tidak

Terkonsolidasi Dan Tidak Terdrainase.

IV.2.3.3 Uji Sifat Keteknikan Batuan dengan Point Load Index

Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai point load strength index

(Is) yang akan dikorelasikan untuk menentukan nilai kuat tekan batuan (c).

Pengujian ini dilakukan pada sampel batuan yang diambil pada setiap STA untuk

setiap kondisi batuan yang berbeda. Metode Uji yang digunakan dapat mengacu

pada standar uji ASTM D 5731-95 mengenai Standard Test Method for

Determination of the Point Load Strength Index of Rock.

IV.2.3.4 Uji Sifat Keteknikan Batuan dengan Uniaxial Compressive Strength

(UCS)

Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai kuat tekan uniaxial batuan

utuh (intack rock). Metode Uji yang digunakan dapat mengacu pada standar uji

84

ASTM (American Society for Testing and Material) D 2166 mengenai Standard

Test Methods for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil.

.

IV.2.4 Analisis Data

Setelah pengumpulan data lengkap, baik itu data primer dan data sekunder

serta telah didapatkan hasil dari pengujian laboratorium, selanjutnya dilakukan

analisis data terkait kestabilan lereng pada portal, metode ekskavasi dan kestabilan

sistem penyangga terowongan.

Tahap analisis data dalam penelitian ini, meliputi beberapa hal sebagai

berikut :

a. Evaluasi kualitas massa batuan permukaan

Melakukan evaluasi hasil pengukuran kualitas massa batuan dengan klasifikasi

GSI yang telah dilakukan di lapangan. Pengecekan kembali dalam penentuan

nilai kualitas massa batuan dalam angka GSI berdasarkan klasifikasi GSI

(Hoek, 1994).

b. Analisis parameter kekuatan massa batuan permukaan

Parameter kekuatan massa batuan permukaan didapatkan berdasarkan analisis

kualitas massa batuan dengan GSI, hasil pengujian laboratorium terkait sifat

indeks, direct shear, UCS. Analisis ini akan menggunakan perangkat lunak

RocLab (Rocscience, Inc) dengan input parameter klasifikasi Hoek-Brown

untuk intact rock berupa data UCS, GSI, mi, disturbance factor (D), estimasi

modulus intact (Ei) dengan pendekatan modulus ratio (MR) sehingga

didapatkan output Hoek-Brown Criterion berupa konstanta mb, s dan a. Dengan

85

mempertimbangan aplikasi desain yang akan digunakan apakah untuk

terowongan atau untuk lereng dengan input data berat jenis batuan, maka akan

diperoleh parameter Mohr-Coloumb berupa kohesi (c) dan sudut gesek dalam

(ϕ). Setelah dilakukan analisis tersebut diatas maka akan didapatkan paremeter

kekuatan massa batuan berupa tensile strength (σt), uniaxial compresive

strength (σc),l global strength (σm) dan deformation modulus (Em).

c. Pembuatan peta geologi teknik

Peta geologi teknik daerah penelitian dibuat dalam skala 1 : 10.000, dengan

berisi informasi terkait karakteristik geologi teknik. Pembuatan peta geologi

teknik berdasarkan peta geologi detail, sifat fisik tanah dan batuan serta sifat

keteknikan tanah dan batuan berdasarkan klasifikasi kekuatan massa batuan

dengan menggunakan GSI yang dikorelasikan dengan kondisi tingkat

pelapukan batuan di daerah penelitian.

d. Evaluasi kualitas massa batuan bawah permukaan.

Evaluasi kualitas massa batuan bawah permukaan dilakukan untuk

membandingkan kualitas massa batuan bawah permukaan antara hasil

pengukuran GSI dengan hasil RMR dari data sekunder. Hal ini penting

dilakukan, dikarenakan akan dipilih kualitas massa batuan bawah permukaan

yang relatif lebih rendah untuk selanjutnya akan dilakukan analisis penentuan

sistem penyangga batuan bukaan terowongan yang paling efektif dan aman.

e. Analisis parameter kekuatan massa batuan bawah permukaan.

Analisis parameter kekuatran massa batuan bawah permukaan memiliki urutan

yang sama dengan penetuan parameter kekuatan massa batuan di permukaan.

86

Tujuan dari analisis ini untuk mendapatkan parameter propertis material seperti

UCS intact rock, mb, s, a dana parameter stiffness berupa Modulus Young (E)

dan poisson ratio (υ). Hasil parameter ini akan digunakan dalam analisis

kestabilan sistem penyangga batuan bukaan terowongan.

f. Penentuan parameter perencanaan terowongan.

Data yang dibutuhkan dalam perencanaan terowongan dalam penelitian ini

adalah sebagai berikut :

1. Data geometri terowongan. Data ini didapatkan dari data sekunder sesuai

Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Geometri rencana Terowongan Air Nanjung (BBWS Citarum,2017)

87

2. Sistem Penyangga Terowongan

Untuk analisis digunakan sistem penyangga terowongan berdasarkan

desain perencanaan, metode RMR, dan metode Q System yang akan

digunakan perangkat lunak Rock Sciene 2.

3. Kemiringan lereng portal terowongan

Kemiringan lereng portal terowongan didapat dari potongan melintang peta

topografi daerah peneilitian lokasi rencana Terowongan Air Nanjung.

4. Propertis material

Propertis material didapatkan dari analisis parameter kekuatan massa batuan

baik pada permukaan maupun bawah permukaan.

5. Field stress properties

Field stress properties diperlukan untuk menggambarkan in situ stress yang

terjadi pada bukaan terowongan. Penentuan tegangan in situ ini berupa dua

arah tegangan dalam batuan dalam arah horisontal (σh) dan vertikal (σv).

Dalam penentuan σv dipengaruhi kedalaman overburden, sedangkan dalam

penetuan σh menggunaka stress ratio.

g. Analisis kestabilan lereng pada portal terowongan

Analisis kestabilan lereng menggunakan metode numerik dengan finite element

menggunakan perangkat lunak Rock Sciene 2. Dalam analisis kestabilan lereng

ini diperlukan data propertis material, data geometri lereng, data muka air tanah,

dan faktor gempa. Analisis perhitungan faktor keamanan stabilitas lereng

dilakukan dengan metode numerik untuk mendapatkan angka kemiringan

88

lereng dan Strenght Reduction Factor (SRF) pada portal terowongan yang

paling aman dan efisien.

h. Analisis metode ekskavasi bukaan terowongan

Analisis ini bertujuan untuk mendapatkan metode ekskavasi atau penggalian

bukaan terowongan sesuai kondisi geologi dan geologi tekni massa batuan

bukaan terowongan. Analisis dalam penelitian ini mengacu pada metode dari

Pettifier dan Fookes, 1994 dengan menggunakan Excavatability Assesment

Chart dimana penentuan metode ekskavasi didapat dengan penentuan point

load index (Is(50)) dan discontinuity spacing index pada bukaan batuan

terowongan.

i. Analisis kestabilan sistem penyangga terowongan

Analisis kestabilan sistem penyangga terowongan menggunakan metode

numerik dengan finite element menggunakan perangkat lunak Rock Science 2.

Dalam analisis ini diperlukan data seperti field stress, material propeties,

support system properties, geometri terowongan, struktur atau diskontinuitas

seperti sesar atau joint, kedalaman muka air tanah, dan faktor gempa. Analisis

kestabilan sistem penyangga akan menilai failure zone dengan menilai besaran

yielded element. Analisis akan dilakukan pada kondisi bukaan terowongan

sebelum dilengkapi sistem penyangga dan setelah diberi perkuatan dengan

beberapa kondisi perkuatan seperti jenis perkuatan yang berbeda dan tahapan

penggalian muka terowongannya.

89

IV.2.5 Evaluasi Hasil

a. Evaluasi hasil analisis kestabilan lereng pada portal terowongan.

Mengevaluasi hasil analisis kestabilan lereng sehingga didapatkan

kemiringan lereng paling efektif berdasarkan penilaian Safety Factor (SF)

atau dalam perangkat lunak Rock Science 2 disebut Stenght Reduction

Factor (SRF) > 1,5 kondisi tanpa memperhitungkan beban gempa dan >

1,1 kondisi dengan memperhitungkan beban gempa mengacu SNI

8460:2017 yang berarti kemiringan lereng memiliki nilai faktor keamanan

yang aman karena melebihi nilai kritisnya.

b. Evaluasi hasil analisis metode ekskavasi.

Mengevaluasi hasil analisis metode ekskavasi sehingga didapatkan metode

penggalian bukaan terowongan yang paling efektif. Ekskavasi akan

ditentukan menggunakan metode terbaik diantara beberapa metode yang

ada seperti easy digging, hard digging, easy ripping, hard ripping, very

hard ripping, extremely hard ripping or hydraulic breaking atau blasting

berdasarkan grafik ekskavabilitas (Pettifer dan Fokes, 1994).

c. Evaluasi hasil analisis sistem penyangga terowongan.

Mengevaluasi hasil analisis dengan membandingkan beberapa metode

penentuan sistem penyangga terowongan yang digunakan dalam desain

perencanaan, metode RMR, dan metode Q System dengan

memperhitungkan faktor gempa maupun tidak sehingga didapatkan sistem

penyangga terowongan yang paling efektif.

90

IV.2.6 Pelaporan

Sistematika pelaporan mengacu kepada standar penulisan tesis di

Departemen Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, dimana

semua tahapan ditulis secara sistematis, runtut dan jelas sehingga mulai

pembahasan terkait permasalahan, metode dan dasar penelitian, analisis data hingga

solusi terhadap pemasalahan tersaji secara lengkap.

91

IV.3 Diagram alir penelitian

Gambar 4.2 Diagram Alir Penelitian

Pengumpulan Data

Analisis

Pendahuluan

Pelaporan

92

BAB V

PENYAJIAN DAN HASIL ANALISIS

Dalam bab ini akan dijelaskan data dan hasil analisis tentang karakteristik

geologi teknik, hasil analisis kemiringan lereng daerah penelitian, metode ekskavasi

dan penentuan sistem penyangga terowongan.

V.1 Karakteriktik Geologi Teknik Daerah Penelitian

Pada sub bab karakteristik geologi teknik daerah penelitian dihasilkan dari

pengumpulan data lapangan dan analisis data tersebut, dimana aspek-aspeknya

antara lain karakteristik litologi, stratigrafi, struktur geologi, morfologi, kualitas

massa batuan.

V.1.1 Morfologi Daerah Penelitian

Pembentukan karakteristik geomorfologi pada daerah penelitian dikontrol

oleh proses endogenik dan eksogenik. Proses endogenik yang mempengaruhi

daerah penelitian adalah litologi dan struktur geologi, sedangkan proses eksogenik

yang mempengaruhi adalah erosi oleh air hujan dan aliran sungai.

Pembagian satuan geomorfologi berdasarkan pada parameter klasifikasi

kemiringan lereng oleh Van Zuidam (1983) dan data pola kelurusan untuk

mengeatahui morfogenesa pada daerah penelitian sesuai Gambar 5.1 .

93

Gambar 5.1 Peta Geomorfologi Daerah Penelitian

94

Berdasarkan parameter di atas, daerah penelitian dibagi menjadi 3 satuan

geomorfologi meliputi satuan dataran alluvial, satuan perbukitan berlereng agak

curam – curam, dan satuan bukit terisolir berlereng agak curam – curam.

a. Satuan dataran batupasir

Satuan dataran batupasir memiliki karakteristik lereng dengan

kemiringan datar hingga landai dengan sudut kemiringan lereng adalah 0 –

7° berdasarkan klasifikasi van Zuidam (1983). Titik terendah pada satuan

ini berada pada elevasi 640 mdpl dan titik tertinggi 680 mdpl dengan

persentase luas satuan terhadap total satuan pada daerah penelitian sebesar

77,6%.

Litologi paling dominan yang ada pada satuan geomorfologi ini

adalah batupasir tufaan dengan kondisi lapuk sedang – tinggi. Proses yang

mempengaruhi morfologi ini adalah proses erosi air permukaan dan

transportasi oleh sungai. Satuan dataran batu pasir pada daerah penelitian

sesuai Gambar 5.2.

95

Gambar 5.2 Kenampakan Satuan Dataran Batupasir

b. Satuan perbukitan berlereng agak curam – curam

Satuan ini memiliki karakteristik dengan kemiringan lereng agak

curam – curam dengan sudut kemiringan lereng adalah 8 - 35° berdasarkan

klasifikasi van Zuidam (1983). Titik terendah pada satuan geomorfologi ini

berada pada elevasi 680 mdpl dan titik tertinggi pada elevasi 776 mdpl

denga persentase luas satuan terhadap luas total daerah penelitian adalah

19,1%. Litologi penyusun satuan geomorfologi ini berupa andesit yang

terbentuk oleh intrusi dengan tingkat pelapukan yang dominan adalah

rendah – sedang.

Satuan perbukitan berlereng agak curam – curam ini mempunya

pelamparan memanjang dengan arah timur laut – barat daya searah dengan

arah kelurusan utama yang ada pada daerah penelitian dan merupakan

implikasi akibat adanya sesar geser sinistral berarah timur laut – barat daya.

96

Proses eksogenik yang mengontrol pembentukan satuan ini adalah

pelapukan dan erosi oleh air permukaan. Satuan perbukitan berlereng agak

curam – curam pada daerah penelitian sesuai Gambar 5.3 dan Gambar 5.4.

Gambar 5.3 Kenampakan Satuan Perbukitan Berlereng Agak Curam (kamera menghadap

selatan)

Gambar 5.4 Kenampakan Satuan Perbukitan Berlereng Curam (kamera menghadap utara)

97

c. Satuan bukit terisolir berlereng agak curam – curam

Satuan ini memiliki karakteristik lereng dengan kemiringan agak

curam – curam dengan sudut kemiringan lereng adalah 8 - 35° berdasarkan

klasifikasi van Zuidam (1983). Titik terendah satuan geomorfologi ini

berada pada elevasi 680 mdpl dan titik tertinggi pada elevasi 744 mdpl

denga persentase luas satuan terhadap luas total daerah penelitian adalah

3,3%. %. Litologi penyusun satuan geomorfologi ini berupa andesit yang

terbentuk oleh intrusi dengan tingkat pelapukan yang dominan adalah

rendah.

Satuan ini berada pada bagian selatan daerah penelitian dengan bentuk

berupa kerucut bukit terisolir. Kontrol proses eksogenik yang membentuk

geomorfologi ini adalah erosi dan pelapukan.

Berdasarkan aspek geomorfologi yang sudah dibahas di atas dapat

diketahui kaitannya dengan aspek geologi teknik bahwa pembangunan

konstruksi Terowongan Air Nanjung hanya melewati satu satuan

geomorfologi yaitu satuan dataran batupasir. Satuan bukit terisolir berlereng

agak curam – curam pada daerah penelitian sesuai Gambar 5.5.

98

Gambar 5.5 Kenampakan Satuan Bukit Terisolir Berlereng Curam (kamera menghadap

barat)

Morfologi dapat dipengaruhi juga oleh adanya pola kelurusan pada daerah

penelitian. Pada daerah tersebut akan terdapat morfologi sungai, lembah, kelurusan

bukit. Peta pola kelurusan dapat dilihat pada gambar 5.6.

99

Gambar 5.6 Peta Pola Kelurusan Daerah Penelitian

100

V.1.2 Litologi

Penentuan litologi batuan dilakukan secara langsung di lapangan dengan

metode pengamatan megaskopis dan pengambilan sampel data untuk pengamatan

mikroskopis atau secara petrografi.

Dari pengamatan megaskopis batuan di lapangan dengan jumlah stasiun titik

amat sebanyak 64 STA, dimana 3 STA ditemukan litologi berjenis lapilli tuff, 3

STA andesit, 29 STA batupasir tufan, dan ditemukan dasit terdapat pada 29 STA.

Peta lintasan yang menggambarkan persebaran stasiun titik amat yang berada di

lapangan dapat dilihat pada Gambar 5.7.

Pada daerah penelitian tidak ditemukan batas yang jelas antara batupasir tufan

dengan andesit maupun dasit. Persebaran lapilli tuff yang sangat sedikit sehingga

satuan batuan hanya terdapat 3 satuan yaitu satuan dasit, satuan andesit, dan satuan

batupasir tufan. Untuk memperjelas hubungan antar satuan batuan dan untuk

menentukan kualitas massa batuan bawah permukaan diperlukan deskripsi litologi

batuan pada core hasil pengeboran (data sekunder) pada jalur terowongan pengelak.

Terdapat 22 titik bor / core (NA) yang diambil dari atas 2 terowongan,

kemudian dilakukan pengamatan/diskripsi dan pengambilan core tersebut, namun

untuk korelasi diskripsi namun untuk korelasi hubungan satuan batuan bawah

permukaan menggunakan 8 titik bor yaitu NA 03, NA 06, NA 08, NA 11, NA 13,

NA 16, NA 19, NA 22. Dari pengamatan titik bor tersebut menunjukan dari NA 03

– NA 13 didominasi oleh perlapisan batupasir tufan yang terdapat sisipan batupasir

kerikilan tufan dan beberapa batulanau tufan. Semakin mendekati inlet (NA 16, NA

101

19, NA 22) ditemukan dasit yang semakin tebal. Sehinnga menunjukan litologi

penyusun bawah permukaan di sekitar konstruksi terowongan pengelak didominasi

oleh dasit, batupasir tufan, dan batupasir kerikilan. Hasil diskripsi core pada salah

satu titik bor sesuai Gambar 5.8.

102

Gambar 5.7 Peta lintasan STA daerah penelitian

103

(a)

(b)

Gambar 5.8 Diskripsi litologi pada core di NA 22 : (a) foto core batuan, (b) tabel deskripsi

litologi dan GSI

104

Berdasarkan hasil peninjauan lapangan yang tekah dialakukan pada batuan

permukaan, maka pada lokasi daerah sekitar pembangunan terowongan pengelak

disusun oleh tiga satuan batuan yang berurutan dari yang tertua hingga yang

termuda yaitu satuan andesi, satuan dasit, dan satuan batupasir tufan. Diskripsi

terkait satuan batuan pada daerah penelitian adalah sebagai berikut :

1. Satuan intrusi dasit

Satuan ini berdasarkan klasifikasi IUGS (1973) tentang batuan beku. Dasit

memiliki warna putih kecoklat-coklatan pada kondisi segar dan pada kondisi lapuk

abu-abu kecoklatcoklatan, ukuran kristal <1-3 mm, fenokris : 1-3 mm, massa dasar

: <1 mm, tekstur berdasarkan kristalinitas : holokristalin, tekstur berdasarkan

granularitas porfiroafanitik, tekstur berdasarkan hubungan kristal euhedral,

memiliki struktur masif. Komposisi batuan ini antara lain fenokris terdapat mineral

plagioklas yang lumayan melimpah 35 % - 65 %, kuarsa dengan kelimpahan 20 %

- 30 %, selain susunan kompisi mineral utama tersebut terdapat biotit, hornblende

dengan kelimpahan 5-8%. Massa dasar pada dasit terdiri dari mineral felsic.

Singkapan satuan dasit sesuai Gambar 5.9.

Gambar 5.9 Satuan dasit pada STA 34 (kamera menghadap barat)

105

2. Satuan intrusi andesit

Satuan andesit ini berdasarkan klasifikasi IUGS (1973) tentang batuan beku.

Andesit memiliki warna abu-abu kecoklat-coklatan, ukuran kristal <1-3 mm,

fenokris : 1-3 mm, massa dasar : <1 mm, tekstur berdasarkan kristalinitas :

holokristalin, tekstur berdasarkan granularitas porfiroafanitik, tekstur berdasarkan

hubungan kristal euhedral, memiliki struktur masif. Komposisi batuan ini antara

lain fenokris terdapat mineral plagioklas yang lumayan melimpah 60 % - 70 %,

kuarsa dengan kelimpahan 5 % - 15 %, selain susunan kompisi mineral utama

tersebut terdapat biotit dengan kelimpahan 5 %, hornblende dengan kelimpahan 5

%. Massa dasar pada andesit terdiri dari mineral mafik. Singkapan satuan andesit

sesuai Gambar 5.10.

Gambar 5.10 Satuan andesit pada STA 23 (kamera menghadap barat)

106

3. Satuan batupasir tufan

Satuan ini menggunakan klasifikasi berdasarkan klasifikasi Schmid (1981)

memiliki nama tuffaceous sandstone, dengan kenampakan lapangan memiliki

warna abu-abu keputih-putihan hingga abu-abu kecoklat-coklatan, memiliki

struktur sedimen berlapis, tekstur batuan berdasarkan ukuran butir pasir halus

sampai pasir sedang, tingkat kebundaran subangular, sortasi sedang, kemas tertutup

(grain supported fabric). Batuan yang tersingkap pada satuan ini sebagian besar

memiliki tingkat pelapukan sedang (moderately weathered) hingga tinggi (highly

weathered). Batupasir tufan memiliki komposisi dari fragmen terdiri dari

kuarsa,plagioklas, dengan kelimpahan (5-20 %), litik batuan beku dengan

kelimpahan 10-20 %), material vulkanik dengan kelimpahan (20%-30%)

sedangkan matriksnya terdiri dari material sedimen berukuran pasir halus.

Selain terdapat litologi batulanau tufan, juga ditemui litologi batulanau tufan

yang menyisip di sedikit tempat titik amat. Batulanau tufan memiliki warna coklat

keputih-putihan, dengan struktur berlapis dan laminasi, tekstur batuan berdasarkan

ukuran butir lanau (1/16 mm – 1/256 mm), sortasi baik, kemas tertutup (grain

supported fabric). Litologi ini memiliki komposisi kuarsa, litik tuff, dan material

sedimen berukuran lanau. Karena hanya ditemukan di sedikit tempat maka tidak

terlalu mempengaruhi dari penamaan satuan batuan. Singkapan satuan batupasir

tufan sesuai Gambar 5.11.

107

Gambar 5.11 Satuan batupasir tufan pada STA 8 (kamera menghadap utara)

Sebaran satuan batuan di daerah peneltitian digambarkan pada peta

geologi daerah penelitian dengan skala 1:10.000 sesuai Gambar 5.12., serta

sayatan profil geologi sesuai Gambar 5.13.

108

Gambar 5.12 Peta geologi daerah penelitian

109

Gambar 5.13 Profil sayatan geologi daerah penelitian

110

Berdasarkan rekonstruksi dalam profil geologi pada Gambar 5.13. dapat

diketahui bahwa daerah sekitar terowongan pengelak saluran air Nanjung memiliki

3 satuan batuan. Dimana aspek stratigrafi juga dapat dibantu oleh data deskripsi dan

korelasi core.

Urutan satuan batuan dari tertua hingga termuda antara lain dari paling bawah

secara bersamaan satuan andesit dan satuan dasit, dimana kedua satuan ini

terbentuk melalui intrusi. Dari data core dapat terlihat dimana ditemukan sampel

dasit pada bagian paling bawah namun tidak ditemukan andesit, karena berada di

bagian selatan lokasi penelitian. Berjarak cukup jauh dari pengambilan core yang

berada di kontruksi terowongan pengelak. Kedua satuan intrusi ini dapat tersingkap

meskipun umurnya yang lebih tua dimungkinkan karena faktor resistensi batuan

yang tinggi akan proses eksogenik seperti pelapukan dan erosi. Kemudian diatas

satuan ini terendapkan secara tidak selaras satuan batupasir tufan, yang melampar

cukup luas di daerah penelitian. Satuan batupasir tufan memiliki umur kuarter, data

dari pengamtan core dimana litologi ini terdapat di atas satuan dasit menjelaskan

bahwa satuan ini memiliki umur yang lebih muda dari satuan dasit dan satuan

andesit.

V.1.3 Struktur Geologi

Berdasarkan peta pola kelurusan sesuai Gambar 5.6, pada bagian

tengahterdapat kelurusan yang membentang dari arah timur laut – barat daya dan

terpotong oleh kelurusan barat – timur. Kelurusan ini menandakan adanya struktur

geologi beruapa sesar geser yang kemudian menjadi bidang lemah.

111

Berdasarkan hasil pengamatan di lapangan, diketahui bahwa kontrol struktur

pada daerah penelitian ikut berperan dalam pembentukan morfologi. Morfologi

kelokan sungai, lembah, dan bukit pada daerah penelitian merupakan hasil proses

geodinamik yang mengakibatkan adanya beda ketinggian serta membeloknya jalur

sungai secara tiba-tiba. Pada bagian tengah daerah penelitian terdapat Sungai

Citarum yang mengalami pembelokan secara tiba-tiba dari arah selatan menuju ke

arah barat dimana hal ini dapat menjadi bukti pendukung adanya struktur geologi

yang berkembang pada daerah penelitian.

Sesar yang ditemukan pada daerah penelitian berupa sesar geser sinistral

dengan arah N224°E/85°. Sesar geser sinistral ini memotong batuan dasit yang

berada pada bedrock sungai dan membelokkan arah Sungai Citarum dari timur

menuju barat daya. Orientasi sesar yang ditemukan mempunyai arah yang sama

dengan pola kelurusan utama yaitu timur laut – barat daya sehingga data tersebut

mendukung untuk membetuktikan bahwa terdapat sesar geser sinistral berarah

timur laut – barat daya pada daerah penelitian. Kenampakan breksi sesar sesuai

Gambar 5.14.

112

Gambar 5.14. Kenampakan struktur geologi pada daerah penelitian berupa sesar geser

sinistral. Terdapat breksi sesar yang ditunjuk oleh panah merah (kamera menghadap barat)

V.1.4 Kualitas Massa Batuan di Daerah Penelitian

Pengukuran kualitas massa batuan di daerah penelitian didapatkan

berdasarkan aspek nilai Geological Strength Index (GSI) batuan permukaan, nilai

Geological Strength Index (GSI) batuan bawah permukaan dari data pengamatan

core, sifat indeks keteknikan tanah dan batuan permukaan serta sifat indeks

keteknikan batuan bawah permukaan.

Geological Strength Index (GSI) Batuan Permukaan

Penilaian nilai GSI batuan permukaan didapatkan dari pemetaan langsung di

lapangan pada 64 stasiun titik amat. Gambar lintasan pengamatan nilai GSI dapat

dilihat di Gambar 5.15. Nilai tersebut dimasukkan klasifikasi Hoek and Marinos

(2000) tentang Geological Strength Index (GSI) dimana dilihat dari aspek

113

pelapukan batuan dan struktur batuan kemudian dimasukkan klasifikasi. Untuk

pembuatan satuan nilai GSI berdasarkan klasifikasi Das, 2013 terbagi menjadi 5

satuan massa atuan, antara lain tingkat very poor (0-20), tingkat poor (21-

40),tingkat fair (41-55), good (56-75) dan tingkat very good (75-100). Resume

penilaian GSI batuan permukaan dapat dilihat pada Tabel 5.1.

114

Gambar 5.15. Peta lintasan pengamatan Geological Strength Index (GSI) daerah penelitian

115

Tabel 5.1. Resume penilaian GSI batuan permukaan di 64 STA pada daerah penelitian

STA Litologi

Geological Strength Index

Rock Surface Condition Rockmass

Structure Rating

Kualitas

Massa

Batuan

1 Dasit Moderately weathered Blocky 50 – 55 Fair

2 Batupasir tufan moderately weathered disturbed/seamy 40 – 45 Fair

3 Dasit moderately weathered Blocky 50 – 55 Fair




7 Batupasir tufan highly weathered Disintegrated 20 – 25 Poor











18 Batupasir tufan moderately weathered disturbed/seamy 40 - 45 Fair




22 Andesit slighly weathered Blocky 70 – 75 Good



25 Dasit moderately weathered Blocky 55 – 60 Good

26 Dasit slighly weathered Blocky 65 – 70 Good














40 Dasit Highly weathered Blocky 45 – 50 Fair

116

Lanjutan Tabel 5.2. Resume penilaian GSI batuan permukaan di 64 STA pada daerah

penelitian



43 Lapilli tuff slighly weathered disturbed/seamy 40 – 45 Fair



46 Lapilli Tuff slighly weathered disturbed/seamy 40 – 45 Fair


48 Lapilli Tuff moderately weathered disturbed/seamy 40 – 45 Fair




52 Batupasir tufan slighly weathered Very Blocky 55 – 60 Good



55 Batupasir Tufan moderately weathered Very Blocky 45 – 50 Fair



58 Batupasir Tufan highly weathered Disintegrated 20 -25 Poor

59 Batupasir Tufan highly weathered Disintegrated 20 – 25 Poor


61 Batupasir Tufan highly weathered Disintegrated 20 - 25 Poor




Diskripsi penilaian setiap kelas GSI batuan permukaan adalah sebagai berikut :

1. Tingkat poor dengan nilai GSI 21-40

Tingkat kualitas massa batuan poor berdasarkan klasifikasi Geological

Strength Index (Hoek dan Marinos, 2000) memiliki rentang nilai antara 21 sampai

40, berada pada satuan batuan batu pasir tufan. Dimana tingkat pelapukan yang

terjadi di zona ini pelapukan tinggi (highly weathered) dengan tingkat pelapukan

yang terjadi di batuan induk sebesar 75% - 90% menjadi tanah. Pada kualitan massa

batuan ini batuan yang ditemukan di lapangan memiliki struktur disintegrated dan

117

blocky. Batuan memiliki sifat fragmen yang runcing dan cenderung mudah hancur.

Selain itu juga butiran pada batuan cenderung rounded

2. Tingkat fair dengan nilai GSI 41-55

Tingkat kualitas massa batuan fair berdasarkan klasifikasi Geological


55, berada pada satuan batuan batu pasir tufan dan dasit. Dimana tingkat pelapukan

yang terjadi di zona ini pelapukan sedang (moderately weathered) dan tinggi

(highly weathered) dengan tingkat pelapukan yang terjadi di batuan induk sebesar

75% - 90% menjadi tanah. Pada kualitan massa batuan ini batuan yang ditemukan

di lapangan memiliki struktur blocky/disturbed - very block. Batuan memiliki sifat

angular block. Penampakan batuan dengan tingkat GSI fair sesuai Gambar 5.16

Gambar 5.16. Penilaian GSI permukaan pada STA 20 dengan kualitas massa batuan fair

(kamera menghadap barat).

118

3. Nilai GSI 56-75 (good)

Tingkat kualitas massa batuan fair berdasarkan klasifikasi Geological


75, berada pada satuan batuan andesit dan dasit. Dimana tingkat pelapukan yang

terjadi di zona ini pelapukan rendah (slighly weathered) dengan tingkat pelapukan

yang terjadi di batuan induk sebesar 0% - 25% menjadi tanah dan ciri terdapat

perubahan warna. Pada kualitan massa batuan ini batuan yang ditemukan di

lapangan memiliki struktur block - very block. Massa batuan memiliki hubungan

well interlocking terbentuk dari balok 3 set bidang diskontinuitas. Penampakan

batuan dengan tingkat GSI fair sesuai Gambar 5.17

Gambar 5.17. Penilaian GSI permukaan pada STA 36 dengan kualitas massa batuan good

(kamera menghadap utara).

Dari tingkat nilai GSI yang diperoleh dari pengamatan 64 stasiun titik amat

di daerah penelitian pada peta lintasan sehingga zona penyebaran nilai GSI sesuai

Gambar 5.18.

119

Gambar 5.18. Peta Geological Strength Index (GSI) daerah penelitian

120

Sifat Keteknikan Batuan Utuh (intact rock) dan Tanah Permukaan

Pada subbab ini menjelaskan hasil pengujian laboratorium sifat keteknikan

dari batuan utuh (intact rock) dan tanah permukaan yang meliputi sifat indeks dan

sifat mekanika. Sampel batuan utuh yang diuji dari lapangan berjumlah 10 batuan

yang dipreparasi terlebih dahulu, sedangkan sampel tanah permukaan yang diuji

berjumlah 9 sampel. Sampel batuan yang diambil untuk diuji sifat mekaniknya dan

sampel tanah yang diuji sifat indeks, sifat mekanikanya dapat dilihat pada peta

lintasan Gambar 5.7

Pengujian sifat indeks tanah yang dilakukan meliputi densitas bulk (ρb),

densitas kering (ρb), kandungan air (w), specific grafvity (Gs), porositas (n), rasio

pori (e) dilakukan pada semua jenis dan tanah.

Sifat mekanika yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi dua,

yaitu untuk batuan menggunakan parameter kuat tekan batuan menggunakan point

load untuk didapatkan nilai UCS (Uniaxial Compressive Strength) batuan,

sedangkan untuk tanah akan menggunakan parameter kuat geser yang berupa

kohesi dan sudut gesek dalam menggunakan pengujian metode geser langsung

(direct shear). Hasil pengujian sifat indeks tanah sesuai Tabel 5.2, untuk pengujian

laboratorium mekanika tanah sesuai tabel 5.3. Hasil pengujian sifat mekanika

batuan yaitu metode point load sesuai tabel 5.4.

121

Tabel 5.3. Hasil pengujian laboratorium sifat indeks tanah permukaan

No Kode Sampel

Sifat Indeks

ρb ρsat ρd γ γsat γd w n Sg e S

gr/cm3 Mg/m3 gr/cm3 Mg/m3 gr/cm3 Mg/m3 MN/m3 MN/m3 MN/m3 % % %

1 UDS inlet 1 1.336 1.336 1.510 1.510 0.852 0.852 0.013 0.015 0.008 56.70 65.84 2.49 1.93 73.37

2 UDS 8 Bk 1.300 1.300 1.630 1.630 1.000 1.000 0.013 0.016 0.010 24.60 61.60 2.70 1.60 41.40

3 UDS outlet 2 1.100 1.100 1.520 1.520 0.843 0.843 0.011 0.015 0.008 32.00 67.60 2.65 2.10 40.47

4 UDS 5 Ps 1.100 1.100 1.560 1.560 0.900 0.900 0.011 0.015 0.009 25.00 66.16 2.61 1.96 33.44

5 UDS 9 Ps 1.200 1.200 1.550 1.550 1.028 1.028 0.012 0.015 0.010 19.20 51.33 2.14 1.05 39.09

6 UDS Outlet 3 1.100 1.100 1.540 1.540 0.900 0.900 0.011 0.015 0.009 24.60 63.22 2.48 1.72 35.61

7 UDS 6 BK 1.200 1.200 1.650 1.650 1.000 1.000 0.012 0.016 0.010 17.00 64.58 2.89 1.82 26.83

8 UDS Inlet 3 1.200 1.200 1.540 1.540 0.900 0.900 0.012 0.015 0.009 31.90 64.52 2.50 1.82 43.87

9 UDS 7 Bk 1.257 1.257 1.640 1.640 1.000 1.000 0.012 0.01 0.010 21.40 62.63 2.81 1.68 35.85

Keterangan : ρb = bulk density ; ρsat = saturated density ; ρd = dry density ; γ = unit weight ; γsat = saturated unit weight ; γd = dry unit

weight ; w = water content ; n = porosity ; sg = specific gravity ; e = void ratio ; S = saturation degree

122

Tabel 5.4. Hasil pengujian sifat mekanika pada sampel tanah (soil)

No Kode Sampel

Distribusi Ukuran Butir Direct Shear

Gravel Sand Silt Clay Cu Cc Jenis Tanah c ф

% % % % ASTM ASTM kPa o

1 UDS inlet 1 3.02 88.82 5.33 2.83 4.4960 0.5932 SW-SM Well-graded sand with silt 59.990 11.110

2 UDS 8 Bk 2.74 46.5 28.37 22.39 12.8926 1.0025 ML

Sandy Silt

3 UDS outlet 3 8.13 76.42 11.10 5.72 17.074 2.2646 SM Silty Sand 56.490 12.01

4 UDS 5 Ps 0.27 76.46 17.58 3.76 2.2965 0.9215 SM Silty Sand

5 UDS 9 Ps 0 51.65 34.46 13.89 18.0897 1.4948 SM Silty Sand

6 UDS Outlet 2 1.32 50.51 31.50 16.67 18.2222 0.3615 SM Silty Sand 58.120 33.390

7 UDS 6 BK 0.68 84.50 9.38 5.45 9.5972 1.2273 SM Silty Sand

8 UDS Inlet 3 0.09 56.69 28.56 14.66 23.8298 2.235 SM Silty Sand 54.66 14.92

9 UDS 7 Bk 0 66.98 20.72 12.33 37.5111 2.2130 SM Silty Sand

123

Tabel 5.5. Hasil sifat mekanika sampel batuan utuh permukaan menggunakan metode point load

No. L W D Volume P A De2 De Is F Is(50) UCS

SAMPEL Test mm mm mm mm3 kN mm2 mm2 mm MPa MPa MPa

01NJG 1 20 30 25 15000 0.2 750 955.4 30.9 0.21 0.8 0.17 3.20

2 20 30 25 15000 0.1 750 955.4 30.9 0.10 0.8 0.08 1.60

3 20 30 25 15000 0.15 750 955.4 30.9 0.16 0.8 0.13 2.40

02NJG 1 25 30 40 30000 1.5 1200 1528.7 39.1 0.98 0.9 0.88 16.69

2 25 30 40 30000 1.7 1200 1528.7 39.1 1.11 0.9 1.00 18.92

3 25 30 40 30000 1.5 1200 1528.7 39.1 0.98 0.9 0.88 16.69

03NJG 1 25 40 30 30000 0.15 1200 1528.7 39.1 0.10 0.9 0.09 1.67

2 20 30 20 12000 0.1 600 764.3 27.6 0.13 0.8 0.10 1.90

3 20 30 20 12000 0.1 600 764.3 27.6 0.13 0.8 0.10 1.90

04NJG 1 25 40 30 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

2 25 40 30 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

3 25 40 30 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

05NJG 1 25 40 30 30000 1 1200 1528.7 39.1 0.65 0.9 0.59 11.13

2 20 30 25 15000 0.8 750 955.4 30.9 0.84 0.8 0.67 12.81

3 25 40 30 30000 1 1200 1528.7 39.1 0.65 0.9 0.59 11.13

06NJG 1 25 30 40 30000 6 1200 1528.7 39.1 3.93 0.9 3.51 66.76

2 20 20 30 12000 4.8 600 764.3 27.6 6.28 0.8 4.81 91.39

3 20 20 30 12000 4.5 600 764.3 27.6 5.89 0.8 4.51 85.68

07NJG 1 25 30 40 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

124

Lanjutan Tabel 5.6. Hasil sifat mekanika sampel batuan utuh permukaan menggunakan metode point load

2 25 30 40 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

3 25 30 40 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

08NJG 1 20 25 30 15000 0.1 750 955.4 30.9 0.10 0.8 0.08 1.60

2 20 25 30 15000 0.1 750 955.4 30.9 0.10 0.8 0.08 1.60

3 20 25 30 15000 0.1 750 955.4 30.9 0.10 0.8 0.08 1.60

09NJG 1 25 30 40 30000 20 1200 1528.7 39.1 13.08 0.9 11.71 222.54

2 25 30 40 30000 5 1200 1528.7 39.1 3.27 0.9 2.93 55.63

3 25 30 40 30000 18 1200 1528.7 39.1 11.78 0.9 10.54 200.28

10NJG 1 25 30 40 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

2 25 30 40 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

3 25 30 40 30000 0.1 1200 1528.7 39.1 0.07 0.9 0.06 1.11

125

Geological Strength Index (GSI) Batuan Bawah Permukaan

Kualitas massa batuan di bawah permukaan daerah kontruksi terowongan

pengelak didapatkann dari pengukuran nilai GSI dari core pemboran di jalur

terowongan pengelak. Nilai GSI didapatkan dari kondisi nilai kondisi kekar (joint

condition) dan nilai rock quality designation (RQD). Untuk pencarian nilai kondisi

kekar dilihat dari adanya infilling atau tidak (Bieniawski, 1989). Nilai rock quality

designation (RQD) didapatkan dari panjang core >10 cm dibagi panjang total dikali

100% (Deere dan Miller, 1996).

Untuk mengetahui kualitas massa batuan daerah penelitian dilakukan

pengamatan titik bor di atas terowongan 2 yang berjumlah 8 titik bor, yaitu NA 03,

NA 06, NA 08, NA 13, NA 16, NA 19, NA 22. Titik bor NA 03 berada pada sisi

outlet terowongan, semakin ke arah titik bor NA 22 semakin ke arah sisi inlet

terowongan. Dari titik bore (core) NA 03 sampai NA 13 ditemukan batuan sedimen

seperti, batupasir tufan, batulanau tufan, batukerikilan tufan, mulai titik bore (core)

NA 16 sampai NA 22 ditemukan jenis batuan beku yaitu dasit. Pemilihan 7 titik

core karena 7 titik bor ini yang mempresentasikan keadaan batuan bawah

permukaan di terowongan 2 (tunnel 2). Kualitas GSI massa batuan bawah

permukaan berdasarkan klasifikasi dalam Das dkk (2013) pada core hasil

pengeboran terdapat 3 (tiga) kelas massa batuan, yaitu : poor (21-40), fair (41-55)

dan good (56-75). Hasil dari penilaian GSI batuan setiap core pada setiap

kedalaman dapat dilihat pada Lampiran II.

126

A. NA 03

Pada titik bor NA 03 ini dilakukan pemboran sedalam 20 meter, pelaksanaan

pemboran pada titik bor ini tidak terlalu dalam karena berada pada sisi outlet dari

terowongan pengelak. Nilai Geological Strength Index (GSI) memiliki kisaran nilai

dari 44 sampai 87,5. Pada kedalaman 0 m sampai 6 m terlihat berupa tanah sehingga

tidak memiliki nilai GSI. Karena nilai GSI yang bervariasi setiap meternya

kemudian dicari rata-rata nilai GSI sehingga dapat dimasukkan dalam kualitas

massa batuan dengan tingkat sedang (fair) dan tingkat baik (good). Sehingga pada

kedalaman 6 m sampai 8 m memiliki nilai GSI = 53 termasuk tingkat kualitas massa

batuan sedang (fair). Pada kedalaman 8 m sampai 20 m memiliki nilai GSI = 74

termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan baik (good). Hasil penilaian GSI

secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran II.1.

B. NA 06

Pada titik bor NA 06 ini dilakukan pemboran cukup dalam yaitu sampai pada

kedalaman 35 meter. Nilai Geological Strength Index (GSI) memiliki kisaran nilai




massa batuan dengan tingkat buruk (poor), tingkat sedang (fair) dan tingkat baik

(good). Sehingga pada kedalaman 3 m sampai 7 m memiliki nilai GSI = 32

termasuk tingkat kualitas massa batuan buruk (poor). Pada kedalaman 8 m sampai

14 m memiliki nilai GSI = 54,9 termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan

sedang (fair). Pada kedalaman 15 m sampai 35 m memiliki nilai GSI = 69,3

127

termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan baik (good). Hasil penilaian GSI

secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran II.2.

C. NA 08






massa batuan dengan tingkat buruk (poor) dan tingkat baik (good). Sehingga pada

kedalaman 7 m sampai 23 m memiliki nilai GSI = 66,1 termasuk tingkat kualitas

massa batuan baik (good). Pada kedalaman 23 m sampai 25 m memiliki nilai GSI

= 15 termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan buruk (poor). Pada kedalaman

25 m sampai 35 m memiliki nilai GSI = 68,2 termasuk dalam tingkat kualitas massa

batuan baik (good). Hasil penilaian GSI secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran

II.3.

D. NA 13




tidak memiliki nilai GSI. Pada titik bor NA 13 ini terdapat 3 tingkat kualitas massa

batuan, yaitu tingkat buruk (poor), tingkat sedang (fair) dan tingkat baik (good).

Sehingga pada kedalaman 5 m sampai 8 m memiliki nilai GSI = 30 termasuk tingkat

kualitas massa batuan buruk (poor). Pada kedalaman 8 m sampai 17 m memiliki

128

nilai GSI = 64,7 termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan baik (good). Pada

kedalaman 17 m sampai 27 m memiliki nilai GSI = 53,9 termasuk dalam tingkat

kualitas massa batuan sedang (fair). Pada kedalaman 27 m sampai 35 m memiliki

nilai GSI = 73,8 termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan baik (good). Hasil

penilaian GSI secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran II.4.

E. NA 16





batuan, yaitu tingkat sedang (fair) dan tingkat baik (good). Sehingga pada


massa batuan baik (good). Pada kedalaman 10 m sampai 20 m memiliki nilai GSI

= 48,05 termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan sedang (fair). Pada

kedalaman 20 m sampai 35 m memiliki nilai GSI = 61,3 termasuk dalam tingkat

kualitas massa batuan baik (good). Hasil penilaian GSI secara lengkap dapat dilihat

pada Lampiran II.5.

F. NA 19





batuan, yaitu tingkat sedang (fair) dan tingkat baik (good). Sehingga pada

129


massa batuan sedang (fair). Pada kedalaman 14 m sampai 30 m memiliki nilai GSI

= 74,9 termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan baik (good). Hasil penilaian

GSI secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran II.6.

G. NA 22

Pada titik bor NA 22 ini dilakukan pemboran dangkal yaitu sampai pada

kedalaman 20 meter. Titik bor ini hanya dibor dangkal karena berdekatan dengan

inlet atau pintu masuk dari saluran air sungai. Nilai Geological Strength Index (GSI)

memiliki kisaran nilai dari 30 sampai 84. Pada kedalaman 0 m sampai 2 m terlihat

berupa tanah sehingga tidak memiliki nilai GSI. Pada titik bor NA 22 ini terdapat 2

tingkat kualitas massa batuan, yaitu tingkat sedang (fair) dan tingkat baik (good).

Sehingga pada kedalaman 2 m sampai 4 m memiliki nilai GSI = 51 termasuk tingkat

kualitas massa batuan sedang (fair). Pada kedalaman 4 m sampai 20 m memiliki

nilai GSI = 70,5 termasuk dalam tingkat kualitas massa batuan baik (good). Hasil

penilaian GSI secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran II.7.

Nilai GSI bawah permukaan setiap titik bor (core) tiap meternya memiliki

nilai GSI yang bervarisai, bahkan pada litologi yang sama dapat memiliki nilai GSI

yang berbeda atau pada litologi yang sama memiliki tingkat kualitas massa batuan

yang berbeda. Sehingga dalam penelitian dalam penentuan GSI batuan bawah

permukaan dibedakan dalam setiap litologinya, penilaian GSI ini akan digunakan

dalam pemodelan kestabilan terowongan. Pembagian litologi dan kualitas massa

batuan berdasarkan nilai GSI bawah permukaan daerah terowongan terdiri dari 8

jenis antara lain : Batupasir tufan kualitas poor, Batupasir tufan kualitas fair,

130

Batupasir tufan kualitas good, Batulanau tufan kualitas fair, Batulempung kualitas

fair, Konglomerat kualitas fair, Batupasir kerikilan kualitas poor, Batupasir

kerikilan kualitas fair, Dasit kualitas good. Sketsa litologi yang dibagi dengan

penilaian GSI dapat dilihat sesuai Gambar 5.19.

Gambar 5.19. Sketsa penilaian GSI atau kualiatas massa batuan bawah permukaan daerah

penelitian

Sifat Keteknikan Batuan Utuh (intact rock) Bawah Permukaan

Sifat keteknikan batuan utuh (intact rock) bawah permukaan didapatkan dari

pengujian laboratorium yang meliputi sifat indeks dan sifat mekaniknya. Selain itu

sifat keteknikan didapatkan dari data sekunder yang dilakukan pengujian oleh

konsultan yaitu PT. Virama Karya. Pengujian sifat indeks batuan utuh bawah

131

permukaan yang dilakukan meliputi densitas bulk (ρb), densitas kering (ρb),

kandungan air (w), specific grafvity (Gs), porositas (n), rasio pori (e) dilakukan pada

sampel core dan batuan pada terowongan.

Untuk penentuan sifat mekanika batuan, didapatkan dari pengujian dengan

metode Unconfined Comprossive Strength. Pengujian ini untuk mendapatkan nilai

kuat tekan uniaksial, poisson ratio, dan modulus elastisitas. Nilai modulus young,

kohesi, sudut gesek didapatkan dari data sekunder yang dilakukan pengujian oleh

konsultan. Hasil pengujian sifat indeks dan mekanika batuan bawah permukaan

dapat dilihat pada Tabel 5.5.

132

Tabel 5.7. Data hasil pengujian sifat indeks dan mekanika pada sampel batuan (intack rock) bawah pemukaan dan data sekunder

No Kode Sampel

Bulk

Unit

Weight

Saturated

Unit

Weight

Dry

Unit

Weight

Natural

Water

Content

Porosity

(n)

Specific

Gravity

(Sg)

Void

Ratio

( e )

Young's

Modulus

(Intack

Rock)

Poison

Ratio UCS

MN/m3 MN/m3 MN/m3 % % MPa MPa

1 NA20 Pasir Tufan 0.024 0.025 0.023 1.855 17.898 2.916 0.218 46.230 0.060 0.970

2 T196 0.027 0.026 0.021 6.522 16.629 2.943 0.381 236.360 0.220 1.010

3 NA08 DS 1 0.014 0.02 0.01 24.05 50.78 2.31 1.03 213.78 0.30 2.55

4 NA13 DS 1 0.013 0.01 0.01 25.70 43.48 1.92 0.77 711.96 0.29 11.38

5 NA13 DS 2 0.013 0.02 0.01 26.57 53.92 2.34 1.17 48.15 0.28 0.53

6 NA13 DS 3 0.013 0.01 0.01 51.54 63.40 2.39 1.73 25.69 0.29 0.30

7 NA16 DS 1 0.016 0.02 0.01 6.21 41.21 2.54 0.70 445.22 0.30 3.81

8 NA22 DS 1 0.025 0.03 0.02 1.76 8.18 2.72 0.09 2490.89 0.33 11.81

9 NA08 DS 3 0.017 0.02 0.02 10.93 37.75 2.53 0.61 80.71 0.30 0.87

10 T197 0.029 0.03 0.03 14.54 5.68 2.64 0.06 175.00 0.14 1.29

11 NA03 DS 2 0.012 0.01 0.01 26.95 58.61 0.93 1.42 21.87 0.27 0.26

12 NA21 0.024 0.02 0.02 3.58 16.63 2.61 16.63 30.77 0.24 0.40

13 NA06 0.022 0.02 0.02 4.40 45.46 2.94 0.83 283.33 0.06 4.16

14 NA19 DS 1 0.015 0.02 0.01 16.05 45.33 2.37 0.83 423.65 0.29 5.16

15 NA19 DS 2 0.025 0.03 0.03 1.30 5.42 2.70 0.06 828.66 0.31 6.76

16 NA20 Dacite 0.027 0.03 0.03 1.17 16.63 2.78 16.63 2082.86 0.10 26.74

17 NA22 DS 2 0.025 0.03 0.02 2.41 8.88 2.77 0.10 2873.35 0.33 19.73

18 NA22 DS 3 0.025 0.03 0.03 1.10 5.24 2.71 0.06 2608.57 0.33 24.03

19 NA17 DS 3 0.015 0.02 0.01 17.30 44.25 2.40 0.79 16.48 0.28 0.18

20 T195 0.030 0.02 0.03 44.33 27.56 2.89 0.38 23.75 0.18 0.31

133

V.1.5 Satuan Karakteristik Geologi Teknik Batuan Permukaan

Berdasarkan aspek-aspek yang dibahas yang telah dibahas meliputi aspek

geomorfologi, aspek litologi, struktur, sifat keteknikan, kualitas massa batuan

beradasarkan nilai GSI dan tingkat pelapukan batuan. Sehingga didapatkan 5 satuan

geologi teknik pada daerah penelitian antara lain :

A. Satuan Batupasir Tufan Lapuk Tinggi

Terdiri dari batupasir tufan memiliki warna abu-abu keputih-putihan

hingga abu-abu kecoklat-coklatan, memiliki struktur sedimen berlapis, tekstur

batuan berdasarkan ukuran butir pasir halus sampai pasir sedang, tingkat

kebundaran subangular, sortasi sedang, kemas tertutup (grain supported

fabric). Batuan yang tersingkap pada satuan ini sebagian besar memiliki tingkat

pelapukan tinggi (highly weathered). Selain itu terdapat litologi sisipan

batulanau tufan.

Tanah residu di atasnya memiliki jenis Silty Sand (ASTM, 2000) yang

berwarna cokelat kekuning-kuningan. Satuan ini memiliki kandungan air (w) :

16,2 % – 18,3 %, densitas total (bulk) 1,2 gr/cm3, densitas kering : 1 - 1,1

gr/cm3, specific gravity 2,14 gr/cm3, rasio pori (e) : 1,05, porositas (n) : 51,33%,

dan derajad saturasi (S) : 39,09%. Nilai kekuatan intact rock pada satuan ini :

point load index (Is50) 0,09-0,1 MPa, dan nilai UCS 1,67 – 1,69 MPa.

134

B. Satuan Batupasir Tufan Lapuk Sedang

Terdiri dari batupasir tufan memiliki warna abu-abu keputih-putihan

hingga abu-abu kecoklat-coklatan, memiliki struktur sedimen berlapis, tekstur

batuan berdasarkan ukuran butir pasir halus sampai pasir sedang, tingkat

kebundaran subangular, sortasi sedang, kemas tertutup (grain supported

fabric). Batuan yang tersingkap pada satuan ini sebagian besar memiliki tingkat

pelapukan sedang (moderately weathered). Selain itu terdapat litologi sisipan

batulanau tufan.

Tanah residu di atasnya memiliki jenis Well-Graded Sand With Silt dan

Silty Sand (ASTM, 2000) yang berwarna cokelat kekuning-kuningan. Satuan

ini memiliki kandungan air (w) : 24,6 % – 56,7 %, densitas total (bulk) 1,1 -

1,4 gr/cm3, densitas kering : 0,8 – 0,9 gr/cm3, specific gravity 2,48 – 2,69

gr/cm3, rasio pori (e) : 1,72 – 2,1, porositas (n) : 63,22 – 67,7%, dan derajad

saturasi (S) : 33,44 – 73,37%. Nilai kekuatan intact rock pada satuan ini : point

load index (Is50) 0,06 – 0,17 Mpa, dan nilai UCS 1,11 – 3,2 MPa.

C. Satuan Dasit Lapuk Sedang

Satuan ini memiliki warna abu-abu keputih-putihan, coklat keputih-

putihan, ukuran kristal <1-3 mm, fenokris : 1-3 mm, massa dasar : <1 mm,

tekstur berdasarkan kristalinitas : holokristalin, tekstur berdasakran


memiliki struktur masif. Batuan yang tersingkap pada satuan ini sebagian besar

memiliki tingkat pelapukan sedang (moderately weathered). Selain itu juga

ditemui litologi pada sedikit singkapan berupa lapilli tuff.

135

Tanah residu di atasnya memiliki jenis Sandy Silt (ASTM, 2000) yang


23,6 % – 24,8 %, densitas total (bulk) 1,3 gr/cm3, densitas kering : 1 gr/cm3,

specific gravity 2,7 gr/cm3, rasio pori (e) : 1,76, porositas (n) : 61,6 %, dan

derajad saturasi (S) : 41,4 %. Nilai kekuatan intact rock pada satuan ini : point

load index (Is50) 0,59 – 0,88 MPa, dan nilai UCS 11,13 – 16,69 MPa.

D. Satuan Dasit Lapuk Rendah

Satuan ini memiliki warna putih kecoklat-coklatan , ukuran kristal <1-3

mm, fenokris : 1-3 mm, massa dasar : <1 mm, tekstur berdasarkan kristalinitas

: holokristalin, tekstur berdasakran granularitas porfiroafanitik, tekstur

berdasarkan hubungan kristal euhedral, memiliki struktur masif. Batuan yang

tersingkap pada satuan ini sebagian besar memiliki tingkat pelapukan rendah

(silghly weathered).

Tanah residu di atasnya memiliki jenis Silt Sand (ASTM, 2000) yang


14,1 % – 18,4 %, densitas total (bulk) 1,2 gr/cm3, densitas kering : 1 gr/cm3,

specific gravity 2,89 gr/cm3, rasio pori (e) : 1,82, porositas (n) : 64,58 %, dan

derajad saturasi (S) : 26,53 %. Nilai kekuatan intact rock pada satuan ini : point

load index (Is50) 3,51 – 4,81 MPa, dan nilai UCS 66,76 – 91,39 MPa.

E. Satuan Andesit Lapuk Rendah

Satuan andesit lapuk rendah ini memiliki warna abu-abu kecoklat-

coklatan, ukuran kristal <1-3 mm, fenokris : 1-3 mm, massa dasar : <1 mm,

136

tekstur berdasarkan kristalinitas : holokristalin, tekstur berdasakran


memiliki struktur masif. Batuan yang tersingkap pada satuan ini memiliki

tingkat pelapukan rendah (silghly weathered).

Tanah residu di atasnya memiliki jenis Silt Sand (ASTM, 2000) yang


20,4 % – 22,3 %, densitas total (bulk) 1,2 – 1,3 gr/cm3, densitas kering : 1

gr/cm3, specific gravity 2,81 gr/cm3, rasio pori (e) : 1,68, porositas (n) : 62,63

%, dan derajad saturasi (S) : 35,85 %. Nilai kekuatan intact rock pada satuan

ini : point load index (Is50) 2,93 – 11,71 MPa, dan nilai UCS 55,63 – 222,54

MPa.

Persebaran zonasi satuan karakteristik geologi Teknik pada daerah

penelitian sesuai Gambar 5.20.

137

Gambar 5. 20. Peta geologi teknik daerah penelitian

138

V.2 Analisis Kestabilan Lereng pada Portal Terowongan

Analisis kestabilan lereng dilakukan pada bagian portal inlet dan outlet

terowongan 2. Analisis kestabilan lereng menggunakan perangkat lunak Rock

Science 2 dengan menggunakan metode Strength Reduction Factor (SRF), dengan

batasan faktor keamanan (FS) tanpa beban gempa yang diijinkan yaitu sebesar 1,5

untuk kondisi lereng batuan yang bersifat permanen dan 1,3 untuk kondisi lereng

batuan yang bersifat sementara. Input parameter berupa : 1. data geometri lereng

portal inlet dan outlet terowongan 2 yang diperoleh dari Balai Besar Wilayah

Sungai Citarum, 2. Nilai koefisien gempa dengan menggunakan metode

pseudostatik untuk kestabilan lereng diperoleh sebesar 0.22 g dari perhitungan yang

mengacu pada SNI 8460:2017., 3. Sifat keteknikan tanah dan batuan yang diperoleh

dari sampel hasil pengeboran yang telah diuji di laboratorium antara lain : nilai GSI,

bulk density, saturated density, dry density, nilai UCS, young madulus (E), poisson

ratio, kohesi (C), dan sudut gesek dalam (ϕ) sesuai Tabel. 5.6.

Tabel 5.8. material properties analisis kestabilan lereng portal terowongan

Litologi GSI

Kualitas

Massa

Batuan

Bulk

Unit

Weight

Saturated

Unit

Weight

Dry

Unit

Weight

Young's

Modulus

Poison

Ratio UCS C ф

MN/m3 MN/m3 MN/m3 MPa MPa MPa

Batupasir

Tufan 26.00 Poor 0.025 0.026 0.022 8.970 0.140 0.990

Batupasir

Tufan 48.00 Fair 0.014 0.017 0.012 6.870 0.300 0.297

Batupasir

Krikilan 51.00 Fair 0.018 0.020 0.017 115.290 0.175 4.658

Dacite 73.13 Good 0.026 0.026 0.025 1652.060 0.268 19.315

Concrete

Tunnel 0.024 0.2

Tanah 0.012 0.016 0.009 12.263 0.300 0.057 17.858

139

Dalam analisis kestabilan lereng ini akan membandingkan faktor keamanan

(FS) kondisi lereng alamiah dan lereng setelah mengalami penggalian terowongan

sesuai desain dengan memperhitungkan beban gempa maupun tidak

memperhitungkan beban gempa sehingga kita dapat mengetahui pengaruh

pembangunan terowongan terhadap lereng alamiah, apakah akan memberikan

dampak yang lebih baik atau akan memperendah nilai angka keamanan dari lereng

tersebut. Hasil analisis kestabilan lereng menggunakan perangkat lunak Rock

Science 2 pada daerah penelitian sesuai Tabel.5.7.

Tabel 5.9. Angka keamanan (FS) berdasarkan analisis kestabilan lereng menggunakan

Perangkat lunak Rock Science 2

Lereng Kondisi

Angka Keamanan (FS)

Keterangan Tanpa

beban gempa

Dengan

beban gempa

Inlet

Lereng

alamiah 3.86 1.92 Kemiringan lereng + 17°

Lereng hasil

penggalian 3.35 1.85

Desain lereng sesuai dengan

lereng alami tanpa bench yang

dipotong tegak lurus pada portal

Outlet

Lereng

alamiah 2.27 1.40 Kemiringan lereng + 34°

Lereng hasil

penggalian 3.67 2.41

Desain lereng sesuai dengan

lereng alami tanpa bench yang

dipotong tegak lurus pada portal

Pembahasan secara lebih lanjut tentang kestabilan lereng pada portal

terowongan akan dijelaskan pada Bab VI (Pembahasan).

V.3 Analisis Metode Ekskavasi

Analisis terkait metode ekskavasi dilakukan pada bukaan terowongan untuk

mengetahui metode penggalian yang paling efisien. Parameter yang digunakan

dalam menentukan metode ekskavasi ini adalah parameter sifat mekanika batuan

140

yaitu point load yang dikorelasikan dengan kondisi diskontinuitas batuan berupa

kekar-kekar yang terdapat di daerah penelitian. Penentuan metode ekskavasi pada

penelitian mengacu kepada grafik ekskavabilitas (Pettifer dan Fokes, 1994). Hasil

dalam analisis ini akan didapatkan metode penggalian dan tipe dari peralatan

ekskavasi pada bukaan terowongan dengan mempertimbangkan parameter geologi

teknik yaitu indeks spasi diskuntinuitas (If) dan indeks kekuatan point load (Is(50)).

Hasil dari analisis metode ekskavasi bukaan terowongan di daerah penelitian dapat

dilihat pada Tabel 5.8.

Tabel 5.10. Hasil analisis metode ekskavasi bukaan terowongan di daerah penilitian

Berdasarkan hasil analisis dari beberapa STA yang terdapat variasi jumlah

kekar dan nilai point loadnya, dimana kemudian diplot dalam grafik ekskavabilitas

maka dapat disimpulkan bahwa metode ekskavasi yang dapat dilakukan pada

bukaan terowongan di daerah studi adalah menggunakan metode blasting pada

bagian inlet yang tersusun oleh batuan keras dasit dan hard digging pada bagian

outlet yang tersusun dari batuan lunak batupasir. Secara lebih detail mengenai hal

ini akan diuraikan pada Bab VI (Pembahasan).

No STA Litologi Jv If

Point

Load

Metode

Ekskavasi

1 1 Dasit S1 1.300 1.350 = 1.325

2 36 Dasit S1 1.000 1.000 1.000 = 1.000

3 18 Batupasir tuffan S1 0.120 0.115 = 0.118 8.511 0.353 0.060 Hard diging

4 16 Batupasir tuffan S1 0.030 0.025 0.270 = 0.108

S2 0.040 0.030 0.035 = 0.035

5 6 Batupasir tuffan S1 0.120 0.104 = 0.112

S2 0.160 0.180 = 0.170

6 60 Batupasir tuffan S1 0.400 0.350 0.092 = 0.281

S2 0.450 0.400 = 0.425

S3 0.130 0.150 = 0.140

1.000

Blasting

13.059 0.230 0.100 Hard diging

0.880 Blasting

14.811 0.203 0.100 Hard diging

37.802 0.079 0.170 Hard diging

3.000

Spasi (m)

0.755 3.975 0.590

141

V.4 Analisis Kestabilan Terowongan

Pertama yang dilakukan adalah menganalisis kualitas massa batuan bawah

permukaan dari hasil bor dengan menggunakan metode Geological Strength Index

(GSI). Selanjutnya hasil dari penilaian GSI bawah permukaan dikorelasikan

menjadi RMR dan Q System. Propertis material batuan yang digunakan sebagai

input parameter dengan menggunakan perangkat lunak Rock Science 2 berupa sifat

indeks dan mekanika batuan utuh seperti berat jenis (γsat), UCS, nilai GSI, litologi

(mi), disturbance faktor (D=0), dan Modulus Young dan poisson ratio. Untuk

batuan menggunakan kriteria keruntuhan generalized Hoek-Brown sehingga

didapatkan parameter (mb, s, a) dan modulus deformasi dari rock mass. Untuk tanah

menggunakan kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb. Parameter propertis material

yang digunakan dalam penelitian sesuai Tabel 5.9.

Tabel 5.11. Parameter propertis material analisis kestabilan terowongan di daerah penelitian

No Kode Sampel

Saturated

Unit

Weight

Young's

Modulus

(Intack

Rock)

Young's

Modulus

(Rock

mass)

Poison

Ratio UCS GSI mb s a

MN/m3 MPa MPa MPa

1 Batupasir

Tufan Poor 0.03 141.30 8.97 0.14 0.99 26.00 1.21 0.0003 0.53

2 Batupasir

Tufan fair 0.02 462.87 186.39 0.30 6.96 54.75 3.41 0.0067 0.50

3 Batupasir

Tufan Good 0.02 752.49 396.86 0.30 4.11 71.75 6.20 0.0433 0.50

4 Konglomerat

Fair 0.02 127.85 39.27 0.22 1.08 50.00 3.52 0.0039 0.51

5 Batulanau

Tufan fair 0.01 21.87 5.94 0.27 0.26 48.00 1.40 0.0067 0.50

6 Batupasir

Krikilan Poor 0.02 30.77 1.84 0.24 0.40 25.00 1.17 0.0002 0.53

7 Batupasir

Krikilan Fair 0.02 353.49 115.29 0.18 4.66 51.00 2.95 0.0043 0.51

8 Dacite Good 0.03 2098.36 1652.06 0.27 19.32 73.13 9.53 0.0498 0.50

9 Batulempung

Fair 0.02 20.11 5.46 0.23 0.24 48.00 0.62 0.0031 0.51

10 Grouting 0.017 291.12 - 0.34 3.53 - - - -

11 Concrete

Tunnel 0.024 27.33 - 0.2 - - - - -

142

Analisis sistem penyangga terowongan dilakukan dengan membandingkan

sistem penyangga berdasarkan kondisi terowonga tanpa perkuatan yang telah

diperkuat dengan grouting, perkuatan desain awal, perkuatan metode RMR, dan

perkuatan metode Q-System.

Perkuatan dengan grouting sebelumnya dilaksanakan untuk memperkuat

kondisi tanah dan batuan diatas terowongan sesuai Gambar 5.21.

Gambar 5.21. Perkuatan dengan groutng sesuai desain perencanaan.

Dalam analisis diperlukan data seperti field stress, material propeties, support

system properties, geometri terowongan, beben gempa, dan kedalaman muka air

tanah. Analisis kestabilan sistem penyangga akan menilai failure zone dengan

143

menilai besaran total displacement yang terjadi pada atap terowongan dan yielded

element. Analisis akan dilakukan pada kondisi bukaan terowongan sebelum

dilengkapi sistem penyangga dan setelah diberi perkuatan dengan

memperhitungkan beban gempa maupun tidak memperhitungkan beban gempa.

Field stress properties diperlukan untuk menggambarkan in situ stress yang

terjadi pada bukaan terowongan. Penentuan tegangan in situ ini berupa dua arah

tegangan dalam batuan dalam arah horisontal (σh) dan vertikal (σv). Dikarenakan

tidak dilakukannya pengukuran tegangan in situ secara langsung dilapangan, maka

dalam penentuan σv dan σh, ditentukan dengan pendekatan bahwa σv dipengaruhi

kedalaman overburden, sedangkan dalam penetuan σh menggunakan stress ratio.

Penentuan besaran nilai k (stress ratio) bedasarkan persamaan Sheorey 1994

dengan menggunakan parameter kedalaman z (m) dan modulus rock mass Em

(Hoek and Diederichs, 2006) sehingga didapatkan nilai stress ratio (k) sebesar 0.3

yang akan digunakan dalam simulasi pemodelan perkuatan sistem penyangga

terowongan. persamaan Sheorey 1994 sesuai persamaan 3.40, persamaan Hoek and

Diederichs, 2006 sesuai persamaan 3.41. Hasil perhitungan nilai Z dapat dilihat

pada Tabel 5.10. Hasil perhitungan nilai Em dapat dilihat pada Tabel 5.11. Hasil

perhitungan nilai k dapat dilihat pada Tabel 5.12.

𝐾 = 0.25 + 7𝐸ℎ(0.001 +1

𝑧) (3.40)

dimana, K=Stress ratio, Eh=Modulul horisontal, z=Kedalaman

𝐸𝑟𝑚 = 𝐸𝑖(0.02 +1−

𝐷

2

1+𝑒((

60+15𝐷−𝐺𝑆𝐼11

))) (3.41)

144

dimana, 𝐸𝑟𝑚 = Modulus rock mass, 𝐸𝑖 = Modulus, D=Faktor penggalian

Tabel 5.12. Tabel hasil perhitungan penentuan nilai Z

No Titik Bor

Kedalaman

Terowongan

(m)

1 NA 6 22

2 NA 8 33

3 NA 13 33

4 NA 16 33

5 NA 19 23

6 NA 22 13

Kedalaman rata-rata 26

Tabel 5.13. Tabel hasil perhitungan penentuan nilai Em

No Litologi Kondisi

σci

(UCS) Ei (GPa) Rockmass Class Em (GPa)

Mpa measured

(Gpa)

Ei =

MR*σci GSI RMR Q

Hoek and

Diederichs

(2006)

1 Batupasir tufan

poor Poor 0.990 0.0090 0.198 26 31 0.05 0.001

2 Batupasir tufan

fair Fair 6.964 0.1864 1.915 55 60 4.47 0.075

3 Batupasir tufan

good Good 4.112 0.3969 1.439 72 77 60.72 0.303

4 Batulpasir

krikilan poor Poor 0.400 0.0018 0.080 25 30 0.05 0.000

5 Batulpasir

krikilan fair Fair 4.658 0.1153 1.281 51 56 2.51 0.038

6 Batulempung fair Fair 0.243 0.0055 0.061 48 53 1.58 0.001

7 Batulanau tufan

fair Fair 0.260 0.0059 0.098 48 53 1.58 0.002

8 Konglomerat

Fair Fair 1.081 0.0393 0.378 50 55 2.15 0.012

9 Dacite good Good 19.315 1.6521 8.692 73 78 74.99 1.301

Nilai rata-rata 0.193

Tabel 5.14. Tabel hasil perhitungan penentuan nilai k

Parameter

Hoek and

Diederichs

(2006)

z (m) 26

Em (GPa) 0.2

k (Sheorey, 1994) 0.3

145

Support system properties diperlukan untuk memodelkan perkuatan sistem

penyangga terowongan dalam analisis numerik mengunakan perangkat lunak Rock

Science 2. Support system properties yang digunakan dalam penelitian ini sesuai

dengan desain awal, yang juga digunakan untuk metode RMR dan Q-System yaitu

berupa properties rock bolt, forepoling, shotcrete, wiremesh, steel rib dan lining

tunnel sesuai Tabel 5.13. s.d. Tabel 5.18.

Tabel 5.15. Properties of Rockbolt

Length Diameter

Typical

Tensile

Strength

Young's

Modulus

Poisson's

Ratio

Bond

Shear

Stiffness

Yield

Strength

m mm kN MN/m/m MPa

4 25 178 200000 0.25 12000 588

Tabel 5.16. Properties of Shotcrete

Young's

Modulus Poisson's

Ratio

Uniaxial

Compressive

Strength

Thickness Tensile

Strength

MPa MPa (cm) MPa

20311 0.15 19.0 25 0.024

Tabel 5.17. Properties of Wiremesh

Type Material Diameter

Sectional Area

Momen of Inertia

Young's Modulus

Poisson's Ratio

Spacing

mm m2 mm4 Mpa (cm)

Canada SS400 6 0.0000283 0.000063620 200000 0.25 15

Tabel 5.18. Properties of Stell Arch / Steel Rib

Type Material Dimension

Sectional

Area

Momen of

Inertia

Young's

Modulus Poisson's

Ratio

Spacing

mm m2 cm4 MPa (cm)

H-beam SS400 H-

150x150x7x10 0.00163 0.0000062 200000 0.25 100

H-beam SS400 H-

200x200x8x12 0.00191 0.0000128 200000 0.25 100

Tabel 5.19. Properties of Forepoling

Length Diameter Unit Weight Young's Modulus Poisson's Ratio

m mm Mn/m3

4 42.1 0.033 50103.3 0.28

146

Tabel 5.20. Properties of Invert/Lining Tunnel

Thickness Young's

Modulus Poisson's Ratio

Uniaxial

Compressive

Strength

Tensile Strength

m MPa MPa MPa

0.6 27081 0.2 40.0 3

Sistem penyangga untuk berbagai kondisi sesuai Tabel 5.19 s.d. Tabel 5.21.

Tabel 5.21. Sistem penyangga berdasarkan desain rencana

No Titik

Bor

Nilai

RMR

Rock

mass

Quality

Sistem penyangga Desain rencana berdasarkan Klasifikasi RMR

1 NA 06 58.48 Fair

Rockbolt : L=4m, s=1,2 m in crown and wall, diameter 2,5 cm

wiremesh : in crown & wall

Shotcrete : t = 25 cm in crown and wall (K225)

Steel Ribs : H Beam H-200 in crown and wall, Spasi = 1 m

Forepoling : L=3m, s=0,6 m, diameter 4.21 cm, sudut 20'

Invert/Lining : t = 60 cm (K400)

2 NA 08 56.9 Fair






3 NA 13 57 Fair






4 NA 16 55.06 Fair






5 NA 19 65.75 Good







6 NA 22 62.68 Good







147

Tabel 5. 22. Sistem penyangga berdasarkan RMR

No Titik

Bor

Nilai

RMR

Rock

mass

Quality

Sistem penyangga berdasarkan Klasifikasi RMR

1 NA 06 58.48 Fair

Rockbolt : L=4m, s=1,5 m in crown and wall

wiremesh : in crown

Shotcrete : t = 100 mm (crown), t= 30 mm (wall)


2 NA 08 56.9 Fair


wiremesh : in crown



3 NA 13 57 Fair


wiremesh : in crown



4 NA 16 55.06 Fair


wiremesh : in crown



5 NA 19 65.75 Good

Rockbolt : L=3 m, s=2,5 m in crown

wiremesh : in crown

Shotcrete : t = 50 mm (crown)


6 NA 22 62.68 Good

Rockbolt : L=3 m, s=2,5 m in crown

wiremesh : in crown

Shotcrete : t = 50 mm (crown)


Tabel 5.23. Sistem penyangga berdasarkan Q system

No Titik

Bor Nilai Q

Sistem

Rock

mass

Quality

Sistem penyangga berdasarkan Klasifikasi Q system

1 NA 06 3.68 Poor

Rockbolt : L=2.8 , s=2 m in crown and wall

Shotcrete : t = 45 mm


2 NA 08 2.88 Poor

Rockbolt : L=2.8 , s=1.85 m in crown and wall



3 NA 13 2.93 Poor




4 NA 16 2.17 Poor





5 NA 19 11.22 Good Rockbolt : L=2.8 , s=2.4 m in crown and wall


6 NA 22 7.00 Fair Rockbolt : L=2.8 , s=2.25 m in crown and wall


148

Hasil analisis penentuan sistem penyangga terowongan dan hasil analisis

kestabilan terowongan pada setiap titik bor pada lokasi bukaan terowongan dapat

dilihat pada Tabel 5.22 sampai Tabel 5.25, sedangkan semua hasil pemodelan dapat

dilihat pada Lampiran VII. Untuk penjelasan lebih detail mengenai analisis

kestabilan terowongan akan diuraikan pada Bab VI (Pembahasan).

149

Tabel 5.24. Hasil analisis kestabilan roof displacement terowongan tanpa beban gempa

Tabel 5.25. Hasil analisis kestabilan roof displacement terowongan dengan beban gempa

(%) (m) (%) (%) (m) (%) (%) (m) (%)

1 NA 6 0.0390 319 0.0375 285 34 10.66 0.0015 3.85 0.0390 279 40 12.54 0.0000 0.00 0.0390 279 40 12.54 0.0000 0.00

2 NA 8 0.0105 180 0.0015 196 -16 -8.89 0.0090 85.71 0.0015 201 -21 -11.67 0.0090 85.71 0.0045 189 -9 -5.00 0.0060 57.14

3 NA 13 0.0040 291 0.0040 217 74 25.43 0.0000 0.00 0.0030 206 85 29.21 0.0010 25.00 0.0040 211 80 27.49 0.0000 0.00

4 NA 16 0.0143 86 0.0072 87 -1 -1.16 0.0071 49.65 0.0095 81 5 5.81 0.0048 33.57 0.0086 81 5 5.81 0.0058 40.21

5 NA 19 0.0054 63 0.0010 51 12 19.05 0.0044 81.48 0.0010 47 16 25.40 0.0044 81.48 0.0010 47 16 25.40 0.0044 81.48

6 NA 22 0.0026 13 0.0012 10 3 23.08 0.0014 53.85 0.0015 9 4 30.77 0.0011 42.31 0.0015 9 4 30.77 0.0011 42.31

17.67 11.36 0.0039 45.76 21.50 15.34 0.0034 44.68 22.67 16.17 0.0029 36.86

Roof

Displacement

(m)

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Roof

Displacement

Rata-rata pengurangan roof displacement dan yielded element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Roof

Displacement

Roof

Displacement

(m)

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Roof

Displacement

No Bor hole

Perbandingan Roof Displacement tanpa Beban Gempa

Tanpa Penyangga (m) Desain Rencana RMR Q-System

Roof

Displacement

(m)

Yielded

Element

Roof

Displacement

(m)

Yielded

Element

(%) (m) (%) (%) (m) (%) (%) (m) (%)

1 NA 6 0.0490 1086 0.0420 987 99 9.12 0.0070 14.29 0.0450 999 87 8.01 0.0040 8.16 0.0480 989 97 8.93 0.0010 2.04

2 NA 8 0.0135 628 0.0080 455 173 27.55 0.0055 40.74 0.0060 443 185 29.46 0.0075 55.56 0.0060 453 175 27.87 0.0075 55.56

3 NA 13 0.0300 450 0.0120 504 -54 -12.00 0.0180 60.00 0.0135 496 -46 -10.22 0.0165 55.00 0.0090 499 -49 -10.89 0.0210 70.00

4 NA 16 0.0200 341 0.0140 343 -2 -0.59 0.0060 30.00 0.0175 345 -4 -1.17 0.0025 12.50 0.0150 339 2 0.59 0.0050 25.00

5 NA 19 0.0085 214 0.0030 215 -1 -0.47 0.0055 64.71 0.0027 216 -2 -0.93 0.0058 68.24 0.0027 215 -1 -0.47 0.0058 68.24

6 NA 22 0.0120 167 0.0017 169 -2 -1.20 0.0104 86.25 0.0015 168 -1 -0.60 0.0105 87.50 0.0036 154 13 7.78 0.0084 70.00

35.50 3.74 0.0087 49.33 36.50 4.09 0.0078 47.83 39.50 5.64 0.0081 48.47Rata-rata pengurangan roof displacement dan yielded element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Roof

Displacement

Roof

Displacement

(m)

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Roof

Displacement

Roof

Displacement

(m)

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Roof

Displacement

Roof

Displacement

(m)

Yielded

Element

No Bor hole

Perbandingan Roof Displacement dengan Beban Gempa


Roof

Displacement

(m)

Yielded

Element

150

Tabel 5.26. Hasil analisis kestabilan invert displacement terowongan tanpa beban gempa

Tabel 5.27. Hasil analisis kestabilan invert displacement terowongan dengan beban gempa

(%) (m) (%) (%) (m) (%) (%) (m) (%)

1 NA 6 0.0570 319 0.0475 285 34 10.66 0.0095 16.67 0.0540 279 40 12.54 0.0030 5.26 0.0540 279 40 12.54 0.0030 5.26

2 NA 8 0.0225 180 0.0225 196 -16 -8.89 0.0000 0.00 0.0225 201 -21 -11.67 0.0000 0.00 0.0225 189 -9 -5.00 0.0000 0.00

3 NA 13 0.0320 291 0.0180 217 74 25.43 0.0140 43.75 0.0180 206 85 29.21 0.0140 43.75 0.0180 211 80 27.49 0.0140 43.75

4 NA 16 0.0068 86 0.0060 87 -1 -1.16 0.0008 11.11 0.0060 81 5 5.81 0.0008 11.11 0.0063 81 5 5.81 0.0005 6.67

5 NA 19 0.0036 63 0.0026 51 12 19.05 0.0010 27.78 0.0030 47 16 25.40 0.0006 16.67 0.0030 47 16 25.40 0.0006 16.67

6 NA 22 0.0026 13 0.0018 10 3 23.08 0.0008 30.77 0.0021 9 4 30.77 0.0005 19.23 0.0020 9 4 30.77 0.0007 25.00

17.67 11.36 0.0043 21.68 21.50 15.34 0.0031 16.00 22.67 16.17 0.0031 16.22

Pengurangan Invert

Displacement

Invert

Displacement

(m)

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Invert

Displacement

Rata-rata pengurangan invert displacement dan yielded element

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Invert

Displacement

Invert

Displacement

(m)

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

No Bor hole

Perbandingan Invert Displacement tanpa Beban Gempa


Invert

Displacement

(m)

Yielded

Element

Invert

Displacement

(m)

(%) (m) (%) (%) (m) (%) (%) (m) (%)

1 NA 6 0.0595 1086 0.0510 987 99 9.12 0.0085 14.29 0.0570 999 87 8.01 0.0025 4.20 0.0540 989 97 8.93 0.0055 9.24

2 NA 8 0.0180 628 0.0240 455 173 27.55 -0.0060 -33.33 0.0260 443 185 29.46 -0.0080 -44.44 0.0240 453 175 27.87 -0.0060 -33.33

3 NA 13 0.0300 450 0.0180 504 -54 -12.00 0.0120 40.00 0.0180 496 -46 -10.22 0.0120 40.00 0.0180 499 -49 -10.89 0.0120 40.00

4 NA 16 0.0080 341 0.0060 343 -2 -0.59 0.0020 25.00 0.0075 345 -4 -1.17 0.0005 6.25 0.0075 339 2 0.59 0.0005 6.25

5 NA 19 0.0035 214 0.0027 215 -1 -0.47 0.0008 22.86 0.0030 216 -2 -0.93 0.0005 14.29 0.0030 215 -1 -0.47 0.0005 14.29

6 NA 22 0.0080 167 0.0018 169 -2 -1.20 0.0062 77.50 0.0023 168 -1 -0.60 0.0058 71.88 0.0020 154 13 7.78 0.0060 75.00

35.50 3.74 0.0039 24.38 36.50 4.09 0.0022 15.36 39.50 5.64 0.0031 18.57

Pengurangan Invert

Displacement

Invert

Displacement

(m)

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Invert

Displacement

Rata-rata pengurangan invert displacement dan yielded element

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

Pengurangan Invert

Displacement

Invert

Displacement

(m)

Yielded

Element

Pengurangan

Yielded Element

No Bor hole

Perbandingan Invert Displacement dengan Beban Gempa


Invert

Displacement

(m)

Yielded

Element

Invert

Displacement

(m)

151

BAB VI

PEMBAHASAN

VI.1 Karakteristik Geologi Teknik Daerah Penelitian

Kondisi geologi teknik pada daerah penelitian terdiri atas 3 satuan batuan

yaitu satuan dasit, satuan andesit, dan satuan batupasir tufan. Lokasi pembangunan

terowongan berada pada satuan batupasir tufan. Berdasarkan hasil penyelidikan bor

inti maka dapat diketahui pada bagian inlet tersusun atas batuan keras yaitu dasit

dan pada bagian outlet tersusun oleh batuan lunak batupasir tufan sesuai Gambar

6.1.

Gambar 6.1 Profil geologi sepanjang terowongan

Struktur geologi yang ditemukan pada daerah penelitian berupa sesar geser

sinistral dengan arah N224°E/85°. Sesar geser sinistral ini memotong batuan dasit

yang berada pada bedrock sungai dan membelokkan arah Sungai Citarum dari timur

menuju barat daya namun tidak memotong rencana trase terowongan yang akan

dibangun sehingga tidak mempengaruhi pembangunan terowongan.

152

Berdasarkan penilaian nilai GSI batuan bawah permukaan, lokasi terowongan

masuk kedalam zona kualitas massa batuan sedang (41-54). Kualitas GSI massa

batuan bawah permukaan, pada core hasil pengeboran terdapat 3 (tiga) kelas massa

batuan, yaitu : poor (21-40), fair (41-55) dan good (56-75) sesuai Gambar 6.2.

Gambar 6.2. Profil GSI sepanjang terowongan

Berdasarkan aspek-aspek yang dibahas yang telah dibahas meliputi aspek

geomorfologi, aspek litologi, struktur, sifat keteknikan, kualitas massa batuan

beradasarkan nilai GSI dan tingkat pelapukan batuan. Sehingga didapatkan 5 satuan

geologi teknik pada daerah penelitian antara lain : Satuan Batupasir Tufan Lapuk

Tinggi, Satuan Batupasir Tufan Lapuk Sedang, Satuan Dasit Lapuk Sedang, Satuan

Dasit Lapuk Rendah, dan Satuan Andesit Lapuk Rendah. Lokasi terowongan

terletak pada Satuan Batupasir Tufan Lapuk Sedang.

153

VI.2 Evaluasi Kemiringan Lereng Pada Portal Terowongan

Berdasarkan peta zona kerentanan gerakan tanah Kabupaten Bandung

Provinsi Jawa Barat yang diterbitkan oleh Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana

Geologi Badan Geologi Departemen energi dan Sumber Daya Mineral (2009),

daerah penelitian terletak pada zona gerakan tanah menengah. Pada zona ini dapat

terjadi gerakan tanah terutama pada daerah yang berbatasan dengan lembah sungai,

gawir, tebing jalan atau jika lereng mengalami gangguan. Gerakan tanah lama dapat

aktif kembali akibat curah hujan yang tinggi dan erosi yang kuat. Kisaran

kemiringan lereng mulai dari landai (5 - 15 %) sampai curam hingga hampir tegak

(50 - 70 %) , tergantung pada kondisi fisik dan keteknikan batuan dan tanah

pelapukan pembentukan lereng. Kondisi vegetasi penutup kurang sampai sangat

jarang. Menurut klasifikasi kemiringan lereng dari Van Zuidam (1983), kondisi

eksisting kemiringan lereng pada portal terowongan bagian inlet sebesar + 17° dan

bagian outlet sebesar + 34° dimana termasuk dalam kategori curam yang memiliki

proses denudasional intensif, gerakan massa rayapan dan landslide dapat terjadi

dengan erosi cukup intensif.

Hasil analisis dengan memperhitungkan dan tidak memperhitungkan beban

gempa menunjukkan lereng alamiah dan lereng hasil penggalian terowongan sesuai

desain perencanaan bagian inlet maupun outlet berada pada kondisi stabil. Hal itu

ditunjukkan oleh nilai angka keamanan lereng alamiah tanpa memperhitungkan

beban gempa sebesar 3.86 (inlet) dan 2.27 (outlet), nilai angka keamanan lereng

alamiah dengan memperhitungkan beban gempa sebesar 1.92 (inlet) dan 1.40

(outlet). Sementara nilai angka keamanan lereng hasil penggalian tanpa

154

memperhitungkan beban gempa sebesar 3.35 (inlet) dan 3.67 (outlet), nilai angka

keamanan lereng hasil penggalian dengan memperhitungkan beban gempa sebesar

1.85 (inlet) dan 2.41 (outlet). Jenis litologi pemodelan lereng alamiah sesuai

Gambar 6.3. Jenis litologi pemodelan lereng hasil penggalian desain perencanaan

dapat dilihat pada Gambar 6.5. Hasil pemodelan lereng alamiah dan hasil penggalian

sesuai desain perencanaan dapat dilihat pada Gambar 6.4 dan Gambar 6.6.

Gambar 6.3. Litologi pemodelan lereng alamiah.

Lereng alami (inlet)

Lereng alami (outlet)

155

Gambar 6.4. Output pemodelan lereng alamiah

SRF lereng alami tanpa gempa (inlet) SRF lereng alami dengan gempa (inlet)

SRF lereng alami tanpa gempa (outlet) SRF lereng alami dengan gempa (outlet)

SRF = 3,86

SRF = 1,40 SRF = 2,27

SRF = 1,92

156

Gambar 6.5. Litologi pemodelan lereng hasil penggalian sesuai desain perencanaan

Lereng Desain Rencana (inlet)

Lereng Desain Rencana (outlet)

157

Gambar 6.6. Output pemodelan lereng hasil penggalian sesuai desain perencanaan

SRF lereng desain tanpa gempa (inlet) SRF lereng desain dengan gempa (inlet)

SRF lereng desain tanpa gempa (outlet) SRF lereng desain dengan gempa (outlet)

SRF = 3,35 SRF = 1,85

SRF = 3,67 SRF = 2,41

158

Berdasarkan hasil analisis kestabilan lereng di atas, angka kemiringan

lereng pada sisi inlet dan outlet kondisi alami, kondisi penggalian, kondisi tanpa

beban gempa, dan kondisi dengan beban gempa dalam kondisi aman/stabil. Kondisi

ini berbeda dengan hipotesis yang menyatakan bahwa daerah penelitian terletak

pada zona kerentanan gerakan tanah menengah, sehingga mempunyai potensi besar

akan terjadinya longsoran pada portal terowongan, apabila dilakukan pekerjaan

penggalian lereng.

VI.3 Evaluasi Metode Ekskavasi Pada Terowongan

Dalam penelitian ini untuk menentukan jenis peralatan ekskavasi

menggunakan data nilai indeks spasi dikontinuitas (If) dan indeks kekuatan point

load (Is(50)) yang diperoleh dari singkapan batuan permukaan di daerah penelitian.

Ploting hasil korelasi antara spasi diskontinuitas dan indeks point load pada 6 STA

di daerah penelitian dapat dilihat pada Gambar 6.7.

Berdasarkan hasil ploting pada grafik ekskavabilitas (Pettifer dan Fokes,

1994), maka metode ekskavasi atau penggalian bukaan terowongan yang sesuai

pada daerah penelitian adalah menggunakan metode blasting pada bagian inlet yang

tersusun oleh batuan keras dasit dan hard digging dengan peralatan yang

direkomendasikan yaitu CAT 245, backhoe atau face sovel pada bagian outlet yang

tersusun dari batuan lunak batupasir.

159

Gambar 6.7 Titik plot penentuan metode ekskavasi di daerah penelitian

Hasil analisis diatas sesuai dengan hipotesis yang menyatakan bahwa Kondisi

geologi teknik daerah penelitian disekitar rencana terowongan tersusun dari

tuffaceous sandstone yang merupakan jenis batuan lunak dan dacite yang

merupakan jenis batuan keras sehingga metode penggalian yang tepat untuk

dilaksanakan adalah dengan drilling dan blasting.

160

Berdasarkan klasifikasi RMR, jenis batuan yang ada pada daerah penelitian

tersusun atas massa batuan yang memiliki kualitas baik (good) dan sedang (fair)

sehingga dapat ditentukan metode penggalian yang tepat berupa full face untuk

batuan dengan kondisi baik (good) dan heading and bench untuk batuan dengan

kondisi sedang (fair).

VI.4 Evaluasi Sistem Penyangga Terowongan

Penentuan sistem penyangga terowongan pada penelitian ini menggunakan

data dasar berupa penilaian kualitas massa batuan bawah permukaan pada 6 titik

bor pada rencana pembangunan terowongan 2, yaitu pada titik bor NA 6, NA 8, NA

13, NA 16, NA 19, dan NA 22. Penentuan sistem penyangga terowongan

didasarkan pada klasifikasi kualitas massa batuan berdasarkan GSI yang diperoleh

dari pengamatan data bor yang kemudian dikorelasikan dalam nilai RMR dan Q

system untuk menentukan tipe desain sistem penyangga terowongan sesuai dengan

kualitas massa batuannya. penentuan desain sistem penyangga menurut klasifikasi

RMR merujuk pada Tabel 3.14, sedangkan untuk sistem penyangga menurut

klasifikasi Q system merujuk pada Gambar 3.17.

Perhitungan kondisi field stress properties dilakukan dengan melakukan

ratio antara tegangan horizontal terhadap tegangan vertikal yang didapatkan dari

perhitungan overburden. Berdasarkan hasil analisa data menurut Sheorey (1994),

dari masing-masing titik bor sepanjang trase terowongan dan hubungan antara sifat

keteknikan dan kualitas massa batuan maka didapatkan nilai K= 0,3. Setelah

diperoleh nilai K maka digunakan untuk melakukan simulasi pemodelan sistem

penyangga yang terpilih untuk masing-masing bore hole berdasarkan kualitas

161

massa batuanya. Dalam penelitian ini mengunakan metode analisis numerik dengan

perangkat lunak Rock Science 2.

Berdasarkan klasifikasi GSI, daerah penelitian yaitu terowongan 2

tersusun atas massa batuan yang memiliki kualitas baik (good) dan sedang (fair)

sehingga jenis perkuatan sistem penyangga berdasarkan klasifikasi RMR pada

dapat di bagi menjadi 2 kategori sebagai berikut:

a. Pada kualitas massa batuan baik (good), jenis perkuatan sistem penyangganya

adalah pemasangan bolt pada crown dengan panjang 3 meter, jarak 2,5 meter

dan shotcrete pada crown dengan tebal 50 milimeter yang dilengkapi dengan

wire mesh.

b. Pada kualitas massa batuan sedang, jenis perkuatan sistem penyangganya

adalah pemasangan bolt sistematis panjang 4 meter dengan jarak 1.5-2 meter

pada crown dan wall, shotcrete 50-100 milimeter yang dilengkapi dengan wire

mesh pada bagian atap, dan shotcrete 100 centimeter pada bagian dinding.

Penentuan sistem penyangga terowongan berdasarkan klasifikasi Qsystem

(Lwin, 2009), ditentukan berdasarkan nilai Q, tinggi terowongan atau span dan nilai

ESR (Excvation Support Ratio). Tinggi terowongan yang digunakan dalam

penelitian ini sebesar 9,2 meter sedangkan untuk nilai ESR sadalah 1,6 sehingga

didapatkan perbandingan antara tinggi dan ESR sebesar 5,75. Sistem penyangga

pada 6 titik bor terowongan di daerah penelitian sesuai Gambar 6.8.

162

NA 6, NA 8, NA 13, NA 16, NA 19, NA 22

Gambar 6.8. Titik plot penentuan sistem penyangga berdasarkan Q system di daerah

penelitian

Berdasarkan gambar diatas maka sistem perkuatan penyangga terowongan

pada setiap titik bor dapat dilihat pada Tabel 6.1.

Tabel 6.1. Perkuatan penyangga pada setiap titik bor.

No. Titik

Bor Jenis Perkuatan

1 NA 6 Pemasangan rockbolt dengan panjang 2,8 m, spasi 2 m, shotcrete dengan

tebal 45 mm pada atap dan dinding

2 NA 8 Pemasangan rockbolt dengan panjang 2,8 m, spasi 1,85 m, shotcrete dengan


3 NA 13 Pemasangan rockbolt dengan panjang 2,8 m, spasi 1,9 m, shotcrete dengan


4 Na 16 Pemasangan rockbolt dengan panjang 2,8 m, spasi 1,8 m, shotcrete dengan

tebal 48 mm, dan wiremesh pada atap dan dinding

5 NA 19 Pemasangan rockbolt dengan panjang 2,8 m, spasi 2,4 m, pada atap dan

dinding

6 NA 22 Pemasangan rockbolt dengan panjang 2,8 m, spasi 2,25 m, pada atap dan

dinding.

163

Contoh hasil pemodelan untuk kondisi terowongan tanpa perkuatan yang

telah diperkuat dengan grouting pada titik bor NA 6 dapat dilihat pada Gambar 6.9.

dan Gambar 6.10. Contoh hasil pemodelan roof displacement pada bore hole NA 6

dengan metode analisis numerik mengunakan perangkat lunak Rock Science 2

sesuai Gambar 6.11 s.d. Gambar 6.14. Contoh hasil pemodelan invert displacement

pada bore hole NA 6 dengan metode analisis numerik mengunakan perangkat lunak

Rock Science 2 sesuai Gambar 6.17 s.d. Gambar 6.20.

Gambar 6.9. Pemodelan dengan perkuatan grouting titik bor NA 6.

164

Gambar 6.10. Hasil pemodelan dengan perkuatan grouting titik bor NA 6.

165

Tanpa beban gempa Dengan beban gempa

Roof displacement = 0.039

Yielded element = 319



Gambar 6.11 Hasil analisis pemodelan numerik roof displacement pada bore hole NA 6 tanpa sistem penyangga

166






Gambar 6.12 Hasil analisis pemodelan numerik roof displacement pada bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan desain rencana

167






Gambar 6.13. Hasil analisis pemodelan numerik roof displacement pada bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan RMR

168






Gambar 6.14. Hasil analisis pemodelan numerik roof displacement pada bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan q system

169

Berdasarkan analisis data pada masing-masing sistem penyangga menurut

klasifikasi massa batuan RMR, Q system serta desain rencana maka besaran roof

displacement dapat dilihat pada Gambar 6.13 dan Gambar 6.14 berikut ini.

Gambar 6.15 Roof displacement pada variasi sistem penyangga tanpa beban gempa

Gambar 6. 16. Roof displacement pada variasi sistem penyangga dengan beban gempa

NA 6 NA 8 NA 13 NA 16 NA 19 NA 22

Tanpa Penyangga 0.0390 0.0105 0.0040 0.0143 0.0054 0.0026

Desain 0.0375 0.0015 0.0040 0.0072 0.0010 0.0012

RMR 0.0390 0.0015 0.0030 0.0095 0.0010 0.0015

Q-System 0.0390 0.0045 0.0040 0.0086 0.0010 0.0015

0.00000.00500.01000.01500.02000.02500.03000.03500.04000.0450

Perbandingan roof displacement tanpa gempa

Tanpa Penyangga Desain RMR Q-System

NA 6 NA 8 NA 13 NA 16 NA 19 NA 22

Tanpa Penyangga 0.0490 0.0135 0.0300 0.0200 0.0085 0.0120

Desain 0.0420 0.0080 0.0120 0.0140 0.0030 0.0017

RMR 0.0450 0.0060 0.0135 0.0175 0.0027 0.0015

Q-System 0.0480 0.0060 0.0090 0.0150 0.0027 0.0036

0.0000

0.0100

0.0200

0.0300

0.0400

0.0500

0.0600

Perbandingan roof displacement dengan gempa


170


Invert displacement = 0.057




Gambar 6.17. Hasil analisis pemodelan numerik invert displacement pada bore hole NA 6 tanpa sistem penyangga

171






Gambar 6.18. Hasil analisis pemodelan numerik invert displacement pada bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan desain rencana

172






Gambar 6.19. Hasil analisis pemodelan numerik invert displacement pada bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan RMR

173






Gambar 6.20. Hasil analisis pemodelan numerik invert displacement pada bore hole NA 6 dengan sistem penyangga berdasarkan q system

174

Berdasarkan analisis data pada masing-masing sistem penyangga menurut

klasifikasi massa batuan RMR, Q system serta desain rencana maka besaran invert

displacement dapat dilihat pada Gambar 6.19 dan Gambar 6.20 berikut ini.

Gambar 6.21. Invert displacement pada variasi sistem penyangga tanpa beban gempa

Gambar 6.22. Invert displacement pada variasi sistem penyangga dengan beban gempa

NA 6 NA 8 NA 13 NA 16 NA 19 NA 22

Tanpa Penyangga 0.0570 0.0225 0.0320 0.0068 0.0036 0.0026

Desain 0.0475 0.0225 0.0180 0.0060 0.0026 0.0018

RMR 0.0540 0.0225 0.0180 0.0060 0.0030 0.0021

Q-System 0.0540 0.0225 0.0180 0.0063 0.0030 0.0020

0.0000

0.0100

0.0200

0.0300

0.0400

0.0500

0.0600

Perbandingan invert displacement tanpa gempa


NA 6 NA 8 NA 13 NA 16 NA 19 NA 22

Tanpa Penyangga 0.0595 0.0180 0.0300 0.0080 0.0035 0.0080

Desain 0.0510 0.0240 0.0180 0.0060 0.0027 0.0018

RMR 0.0570 0.0260 0.0180 0.0075 0.0030 0.0023

Q-System 0.0540 0.0240 0.0180 0.0075 0.0030 0.0020

0.0000

0.0100

0.0200

0.0300

0.0400

0.0500

0.0600

0.0700

Perbandingan invert displacement dengan gempa


175

Perkuatan sistem penyangga tanpa adanya beban gempa menurut desain

rencana memiliki nilai pengurangan roof displacement rata-rata sebesar 45,76 %

dibandingkan dengan kondisi sebelum menggunakan sistem penyangga. untuk

klasifikasi RMR memiliki nilai pengurangan roof displacement rata-rata sebesar

44,68 %. Untuk klasifikasi Q system memiliki nilai pengurangan roof displacement

rata-rata sebesar 36,86 %. Perkuatan sistem penyangga dengan adanya beban

gempa menurut desain rencana memiliki nilai pengurangan roof displacement rata-

rata sebesar 49,33 % dibandingkan dengan kondisi sebelum menggunakan sistem

penyangga. untuk klasifikasi RMR memiliki nilai pengurangan roof displacement

rata-rata sebesar 47,83 %. Untuk klasifikasi Q system memiliki nilai pengurangan

roof displacement rata-rata sebesar 48,47 %. Perkuatan sistem penyangga

terowongan dengan menggunakan desain rencana merupakan sistem penyangga

yang paling baik karena memiliki pengurangan nilai roof displacement terbesar jika

dibandingkan dengan perkuatan sistem penyangga dengan menggunakan

klasifikasi RMR maupun Q system.

perkuatan sistem penyangga tanpa adanya beban gempa menurut desain

rencana memiliki nilai pengurangan invert displacement rata-rata sebesar 21,68 %

dibandingkan dengan kondisi sebelum menggunakan sistem penyangga. untuk

klasifikasi RMR memiliki nilai pengurangan invert displacement rata-rata sebesar

16,00 %. Untuk klasifikasi Q system memiliki nilai pengurangan invert

displacement rata-rata sebesar 16,22 %. Perkuatan sistem penyangga dengan

adanya beban gempa menurut desain rencana memiliki nilai pengurangan invert

displacement rata-rata sebesar 24,38 % dibandingkan dengan kondisi sebelum

176

menggunakan sistem penyangga. untuk klasifikasi RMR memiliki nilai

pengurangan invert displacement rata-rata sebesar 15,36 %. Untuk klasifikasi Q

system memiliki nilai pengurangan invert displacement rata-rata sebesar 18,57 %.

Perkuatan sistem penyangga terowongan dengan menggunakan desain rencana

merupakan sistem penyangga yang paling baik karena memiliki pengurangan nilai

invert displacement terbesar jika dibandingkan dengan perkuatan sistem penyangga

dengan menggunakan klasifikasi RMR maupun Q system.

177

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

VII.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis dari data-data dan pembahasan diatas maka

diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Kondisi geologi teknik pada daerah penelitian terdiri atas 3 satuan batuan yaitu

satuan dasit, satuan andesit, dan satuan batupasir tufan. Lokasi pembangunan

terowongan berada pada satuan batupasir tufan. Berdasarkan hasil

penyelidikan bor inti maka dapat diketahui pada bagian inlet tersusun atas

batuan keras yaitu dasit dan pada bagian outlet tersusun oleh batuan lunak

batupasir tufan.

2. Hasil analisis kestabilan lereng untuk kemiringan + 17° pada bagian inlet dan

+ 34° pada bagian outlet dengan memperhitungkan beban gempa maupun tidak

memperhitungkan beban gempa menunjukkan lereng alamiah dan lereng hasil

penggalian terowongan sesuai desain perencanaan bagian inlet maupun outlet

berada pada kondisi stabil. Hal itu ditunjukkan oleh nilai angka keamanan

lereng alamiah tanpa memperhitungkan beban gempa sebesar 3.86 (inlet) dan

2.27 (outlet), nilai angka keamanan lereng alamiah dengan memperhitungkan

beban gempa sebesar 1.92 (inlet) dan 1.40 (outlet). Sementara nilai angka

keamanan lereng hasil penggalian tanpa memperhitungkan beban gempa

sebesar 3.35 (inlet) dan 3.67 (outlet), nilai angka keamanan lereng hasil

178

penggalian dengan memperhitungkan beban gempa sebesar 1.85 (inlet) dan

2.41 (outlet).

3. metode ekskavasi atau penggalian bukaan terowongan yang sesuai pada daerah

penelitian adalah menggunakan cara Hard digging dengan peralatan yang

direkomendasikan yaitu CAT 245, backhoe atau face sovel untuk batuan lunak

batu pasir pada bagian outlet dan blasting untuk batuan keras dasit pada bagian

inlet.

4. Perkuatan sistem penyangga terowongan dengan menggunakan desain rencana

merupakan sistem penyangga yang paling baik untuk digunakan karena

memiliki nilai roof dan invert displacement terkecil jika dibandingkan dengan

perkuatan sistem penyangga dengan menggunakan klasifikasi RMR dan Q

system serta memiliki rata-rata pengurangan persentase roof displacement

terbesar yaitu sebesar 45,76 % pada saat kondisi tanpa gempa dan 49,33 %

pada saat kondisi gempa dan memiliki rata-rata pengurangan persentase invert

displacement terbesar yaitu sebesar 21,68 % pada saat kondisi tanpa gempa

dan 24,38 % pada saat kondisi gempa.

VII.2 Saran

Berdasarkan analisis data dan pembahasan maka dapat disarankan

beberapa hal sebagai berikut:

1. Untuk memberikan data bawah permukaan yang akurat perlu dilakukan

evaluasi kualitas massa batuan bawah permukaan dengan metode facing

terowongan menggunakan klasifikasi RMR dan Q System.

179

2. Diperlukan pengukuran penurunan pada setiap kemajuan muka terowongan

untuk memastikan terowongan masih dalam kondisi stabil sehingga

keruntuhan terowongan dapat dihindarkan.

3. Untuk perkuatan forepoling dalam penelitian ini perlu dilakukan pemodelan

yang lebih akurat dengan pemodelan secara 3 dimensi sehingga dapat

menggambarkan tahapan penggalian dan sistem perkuatan yang sesuai dengan

kondisi di lapangan.

180

DAFTAR PUSTAKA

ASTM (American Society for Testing and Material) D 854. Test Method for

Specific Gravity of Soils. U.S.

ASTM (American Society for Testing and Material) D 2166. Standard Test

Methods for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil. U.S.

ASTM (American Society for Testing and Material) D 4318. Standard Test

Methods for Liquid Limit. Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils. U.S.

ASTM (American Society for Testing and Material) D 5713 – 95. Standard Test

Method for Determination of the Point Load Strength Index of Rock. U.S.

Barton, N., Lien, R., and Lunde., 1974. J. Engineering Classification of Rock

Masses for the Design of Tunnel Support. Oslo: Norwegian Geotechnical

Institute Publication 106.

Bieniawsky, Z. T., 1989. Engineering Rock Mass Clasification Mining and Mineral

Resources Research Institute. Pennsylvania State University.

Daerman, W.R.,1991. Engineering Geoogical Mapping. Butterworth-Heinemann:

University of Michigan.

Das, B. M.,1995. Mekanika Tanah Jilid 1 (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknik).

Jakarta: Penerbit Erlangga.

Ardi, D., 2018. Analisis Kestabilan Lereng Desain Akhir Tahun 2018 Di Pit

Centraltutupan Pt. Adaro Indonesia kecamatan Tanjung Kabupaten

Tabalong Provinsi Kalimantan Selatan. Jurnal. Bogor : Fakultas Teknik

Geologi Universitas Pakuan.

Deere, D.U. and Miller, R.P., 1996. Engineering Classification and Index Properties

of Intact Rock. New Mexico: Technical Report No. AFWL-TR-65-116, Air

Force Weapons Laboratory, Kirkland Air Force Base 6.

Fathoni, M. Rais., 2012. Pemodelan pemasangan penyangga sementara

menggunakan perangkat lunak phase 2 pada head race tunnel chainage

155m - 265 m di PLTA Tulis kabupaten Banjarnegara, jawa tengah.Skripsi.

Gonzalez de Vallejo, L. dan Ferrer, M. 2011. Geological Engineering. Netherlands:

CRC Press Balkema.

Halomoan, R.P., 2018. Analisis Metode Penggalian dan Kestabilan Terowongan

Jalan Toll Cisumdawu (Cileunyi-Sumedang-Dawuan). Provinsi Jawa Barat.

Tesis. Yogyakarta: Teknik Geologi UGM.

Hammah, R.E,. Yacoube, T.E., Corkum, B.C. & Curran, J.H., 2005. The Shear

Strength Reduction Method for the Generalized Hoek-Brown Criterion.

Alaska, American Rock Mechanics Association.

181

Hardiyatmo, H.C., 2002. Mekanika Tanah 1. Yogyakarta: Gadjah Mada University

Press.

Hoek, E., 2007. Practical Rock Engineering, Rocscience. North Vancouver. Evert

Hoek Consulting Engineer Inc.

Hoek E., 1994. "Strength of rock mass and rock mases." ISRM News Journal. 2

(2),4-16.

Hoek E and Brown., 1980. " Underground Excavation In Rock". The Institution og

Mining and Metallurgy. London.

Hoek E., Diederichs M.S., 2005. "Empirical estimation of rock mass modulus".

International Journal Of Rock Mechanics And Mining Sciences: 13.

Hoek E., Marinos P., Benissi M., 1998. "Applicability of the geological strength

index (GSI) classification for very weak and sheared rock masses". The case

of the Athens Schist Formation". Bull Eng Geol Env: 151.

Hoek E., Marinos P., 2000. "GSI:a Geologically Friendly tool for rock mass

strength estimation ". Proc. International Conference on Geotechnical &

Geological Engineering. GeoEng2000, Technomic Publ., 1422-1442,

Melbourne.

Hoek, E. Torres, C. And Corkum,B., 2002. " Hoek-Brown FailureCriterion-2002

edition". Vancouver. Canada.

Imawan I.A., 2018. Analisis Stabilitas Lereng dan Deformasi bagian Portal Twin

Tunnels pada Pembangunan Terowongan Nanjung Jawa Barat. Skripsi.

Yogyakarta: Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan UGM.

ISRM, 1978. "Suggested Methods for The Quantitative Description of

Discontinuities in Rock Masses." Int. J. Rock Mech, Sci. & Geomech: 368.

ISRM, 1985. Commission on Testing Methods. Susgested Method For Determining

Point Load Strength. International Journal Of Rock Mechanics, Mineral

Sciences And Geo-Mechanics. Abstract 22: 51-60.

JSCE (Japan Society of Civil Engineers), 2007. Standard Spesifications for

Tunneling-2006: Mountain Tunnels. Japan.

Lwin, M. Myint. 2009. Technical Manual For Design And Construction Of Road

Tunnels-Civil Elements, Chapter 6 , 7. USA: Publication No. FHWA-NHI-

10-034 U.S Department Of Transportation Federal Highway

Administration.

Ni’mah M. R. M.,. 2018. Karakteristik Geologi Teknik dan Kestabilan Lereng

Tumpuan Kiri Bendungan Gondang, Kabupaten Karanganyar, Provinsi

Jawa Tengah. Skripsi. Yogyakarta: Departemen Teknik Geologi UGM.

2018.

Pettifer, G.S. and Fookes, P.G., 1994. "A Revision of The Graphical Method for

Assessing The Excavatability of Rock". Quarterly Journal of Engineering

Geology 27, 145-164.

182

Pratama, A.N. 2015. Analisis Stabilitas Lereng Dengan Metode Rock Mass Rating

(RMR) dan Limit Equilibrium Method (LEM) Pada Penambangan Terbuka

(Open Pit Mining) Batubara di Kecamatan Damai Kabupaten Kutai Barat

Provinsi Kalimantan Timur. Yogyakarta: Tesis. Teknik Geologi UGM.

Price, D.G., 2009. Engineering Geology: Principles and Practice. German:

Springer-Verlag Berlin Heidelberg

Priest, S.D and Hudson, J.A., 1976. "Discontinuity Spacings in Rock,Mechanics

and Mining Sciencesand Geomechanics". International Journal of Rock.

Rahardjo, P. P., 2004. Teknik Terowongan. Bandung: Geotechnical Engineering

Center. Geotechnical Parahyangan University.

Singh, B. and Goel, R.K. 2011. Engineering Rock Mass Classification : Tunneling,

Foundation adn Landslide. USA: Butterworth-Heinemann.

Siswanto. 2018. Perbandingan Klasifikasi Massa Batuan Kuantitatif: Q, RMR, dan

RMi. Semarang: Jurnal. Teknik Sipil Undip.

SNI (Standar Nasional Indonesia) 1964-2008. Cara Uji Berat Jenis Tanah. Badan

Standarisasi Nasional. Jakarta.

SNI (Standar Nasional Indonesia) 2813:2008. Cara uji kuat geser langsung tanah

terkonsolidasi dan terdrainase. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.

SNI (Standar Nasional Indonesia) 1966:2008. Cara Uji Penentuan Batas Plastis dan

Indeks Plasitsitas Tanah. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.

SNI (Standar Nasional Indonesia) 1965:2008. Cara Uji Penentuan Kadar Air untuk

Tanah dan Batuan di Laboratorium. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.

SNI (Standar Nasional Indonesia) 3637:1994. Metode Pengujian Berat Isi Tanah

Berbutir Halus Dengan Cetakan Benda Uji. Badan Standarisasi Nasional.

Jakarta.

SNI (Standar Nasional Indonesia) 3420:2016. Metode Uji Kuat Geser Langsung

Tidak Terkonsolidasi dan Tidak Drainase. Badan Standarisasi Nasional.

Jakarta.

SNI (Standar Nasional Indonesia) 3422: 2008. Cara Uji Penentuan Batas Susut

Tanah. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.

SNI (Standar Nasional Indonesia) 8460:2017. Persyaratan Perancangan Geoteknik.

Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.

Sobirin, S. 1990. Penyelidikan Geologi Teknik Untuk Pembuatan Terowongan.

Bandung: Institut Teknologi Bandung.

Suhendro, B., 2000. Metode Elemen Hingga dan Aplikasinya. Yogyakarta: Jurusan

Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.

Sutrisno. 2016. Karakteristik Geologi Teknik Lokasi Konstruksi Terowongan

Saluran Pengelak Bendungan Kuningan, Jawa Barat. Skripsi. Yogyakarta:

Departemen Teknik Geologi UGM.

183

Van Bemmelen, R.W. 1994. The Geology of Indonesia Vol. I A General Geology

of Indonesia and Adjacent Archiplegoes. The Hague: Government Printing

Office.

Zuidam, R.A. Van., 1983. Guide to Geomorphologic Aerial Photographic

Interpretation and Mapping. ITC, Enscede, Netherland.

Documents

EVALUASI KONDISI GEOLOGI TEKNIK DAN ANALISIS …...Gambar 3.8. Peta respon spektra percepatan 0.2 detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun (Tim Pusat Studi