13
2.2.1. Syarat Terjadinya Likuifaksi
Likuifaksi dapat terjadi jika memenuhi beberapa syarat tertentu. Berdasarkan hasil penelitian laboratorium dan lapangan dari para ahli, maka diketahui syarat-syarat
terjadinya likuifaksi adalah sebagai berikut :
1 Adanya getaran adalah syarat utama terjadinya likuifaksi. Parameter dari getaran
seperti percepatan dan lamanya getaran menentukan proses terjadinya likuifaksi. Umumnya getaran yang menyebabkan terjadinya likuifaksi adalah gempa bumi.
Potensi likuifaksi akan meningkat seiring dengan peningkatan intensitas gempa dan durasi dari gempa tersebut.
Tabel 2.1 Hubungan Korelasi antara Local Magnitude, Peak Ground Acceleration, duration of shaking dan Modified Mercalli Intensity.
Local Magnitude ML
Percepatan Gempa
max
a Waktu gempa
detik Modified mercalli
Intensity 2
- -
I-II 3
- -
III 4
- -
IV-V 5
0.09g 2
VI-VII 6
0.22g 12
VII-VIII 7
0.37g 24
IX-X 8
0.50g 34
XI-XII
Sumber: Yeats et al. 1997, Gere dan Shah 1984, dan Housner 1970.
Dari data yang dikumpulkan oleh ahli-ahli, potensi terjadinya likuifaksi dapat terjadi pada percepatan gempa 0.1g atau dengan magnitude lokal adalah 5 atau
lebih besar National research council, 1985b; Ishihara, 1985. Umumnya gempa dengan percepatan gempa lebih rendah dari 0.1g atau dengan magnitudo lokal
kurang dari 5M tidak memerlukan analisis potensi likuifaksi.
Universitas Sumatera Utara
14 Disamping gempa, kondisi lain yang dapat menyebabkan likuifaksi adalah
ledakan, pemancangan, dan getaran akibat lintasan kereta api. 2
Letak dari muka air tanah. Kondisi yang paling berpotensi terjadinya likuifaksi adalah di bawah muka air
tanah. Lapisan tanah tidak jenuh air yang berada diatas muka air tanah tidak akan terlikuifaksi. Hal ini dapat dibuktikan pada lapisan tanah diatas muka air
tanah tidak dapat menjadi jenuh air sehingga tidak membutuhkan analisis potensi likuifaksi.
Likuifaksi juga dapat terjadi pada massa pasir dan lanau yang kering dan lepas dan dibebani dengan sangat cepat sehingga udara yang keluar dari rongga tanah
sangat terbatas Poulos, 1985. 3
Jenis tanah Menurut Ishihara 1985, kemungkinan terjadinya likuifaksi selama adanya
gempa dapat diketahui pada tanah yang terdiri dari butiran pasir kecil hingga sedang dan juga pada pasir dengan butiran debu yang memiliki plastisitas
rendah. Namun ada juga kasus dimana likuifaksi terjadi pada tanah berkerikil. Jadi, jenis tanah yang berpotensi besar terjadinya likuifaksi adalah tanah
nonplastis nonkohesif. Jika diurutkan jenis tanah mulai dari yang paling kecil hingga terbesar daya tahannya terhadap likuifaksi adalah :
a Pasir bersih
b Pasir berlanau nonplastis
c Lanau nonplastis
d Kerikil
Universitas Sumatera Utara
15 Berdasarkan tes laboratorium dan analisa lapangan, mayoritas dari tanah kohesif
tidak akan terlikuifaksi selama gempa Seed et al., 1983. Berdasarkan beberapa jenis kajian, tanah kohesif dapat terlikuifaksi apabila memenuhi 2 kriteria:
a. Tanah harus memiliki batas cair LL kurang dari 35 LL35
b. Kadar air w dari tanah harus lebih besar dari 90 dari batas cair
w 0.9 LL Jika salah satu dari kondisi diatas tidak terpenuhi, maka tanah tidak memiliki
potensi terjadinya likuifaksi. Tetapi tanah masih memiliki potensi penurunan kekuatan geser tanah apabila terjadi getaran.
4 Rapat relatif tanah Dr
Berdasarkan hasil studi lapangan, tanah nonkohesif yang memiliki rapat relatif rendah memiliki potensi likuifaksi yang besar. Jenis tanah lepas nonplastis akan
menyusut selama getaran yang akan menyebabkan penambahan tekanan air pori. Poulos 1985, mengatakan bahwa jika pada lapisan tanah bersifat dilatif, maka
tanah tidak perlu dianalisis berkaitan dengan likuifaksi. Tanah yang bersifat dilatif tidak memiliki potensi likuifaksi karena tegangan geser undrained lebih
besar daripada tegangan geser drained. 5
Gradasi ukuran butiran Tanah nonplastis dengan butiran seragam cenderung membentuk tanah yang
tidak stabildibandingkan dengan tanah yang bergradasi baik. Tanah bergradasi baik juga memiliki butiran yang lebih kecil yang dapat mengisi rongga udara
antar butiran yang lebih besar sehingga mengurangi rongga yang dapat diisi air apabila terjadi getaran sehingga dapat mengurangi penambahan tekanan air pori.
Universitas Sumatera Utara
16 Potensi likuifaksi yang besar terjadi pada tanah yang memiliki gradasi yang
buruk Kramer, 1996. 6
Letak geologis tanah Tanah yang terletak didalam atau dibawah air lebih cenderung terlikuifaksi
karena bersifat lepas atau tidak mengikat. Lapisan tanah yang terdapat di sungai, danau atau di laut membentuk struktur tanah yang tidak terikat.
Jenis tanah yang memiliki butiran yang cenderung lepas adalah lacustrine, alluvial dan tanah yang terbentuk dari penurunan air laut.
7 Kondisi pengaliran
Jika tekanan air pori dapat terdisipasi dengan cepat, tanah tidak akan terlikuifaksi. Maka dari itu, pembuatan drainase dapat mengurangi potensi
likuifaksi agar air dapat segera dialirkan keluar dari dalam tanah. 8
Tekanan selimut confining pressure Semakin besar confining pressure, maka semakin kecil kemungkinan terjadinya
likuifaksi pada tanah tersebut. Kondisi yang dapat menciptakan confining pressure yang lebih tinggi adalah muka air tanah yang lebih dalam. Kajian di
lapangan menunjukan bahwa zona potensi likuifaksi biasanya berada pada kedalaman kira-kira 50 ft 15 m saja. Lapisan tanah yang lebih dalam umumnya
tidak mengalami likuifaksi karena confining pressure yang lebih tinggi. Ini tidak berarti bahwa analisis likuifaksi tidak dilakukan pada tanah
dikedalaman lebih dari 50 ft 15 m. Dalam beberapa kasus, analisis likuifaksi juga dilakukan pada lapisan tanah yang lebih dalam dari 50 ft 15 m. Seperti
pada tanah yang memiliki rongga air dan juga tanah timbunan yang belum terkonsolidasi.
Universitas Sumatera Utara
17 9
Bentuk partikel Bentuk partikel tanah dapat juga mempengaruhi potensi likuifaksi. Sebagai
contoh, tanah yang memiliki partikel bulat lebih banyak memiliki rongga atau pori sehingga kemungkinan terjadinya likuifaksi sangat besar daripada tanah
yang memiliki partikel bersudut. 10
Proses penuaan dan pengikatan aging and cementation Endapan tanah yang masih baru lebih mudah terlikuifaksi daripada endapan
tanah yang sudah lama. Itu terjadi akibat semakin lama tanah endapan, maka semakin besarnya tekanan selimut confining pressure pada tanah tersebut
semakin tinggi ketahanan tanah terhadap likuifaksi Ohsaki, 1969; Seed, 1979a; Yoshimi et al., 1989. Hal ini terjadi akibat proses konsolidasi pada tanah
endapan. Semakin lama tanah mengalami konsolidasi, maka tanah akan memiliki ikatan antar partikel yang semakin kuat. Potensi likuifaksi pada jenis-
jenis tanah endapan berdasarkan lamanya usia endapan tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2.
11 Sejarah tanah
Sejarah tanah dapat memiliki pengaruh pada potensi likuifaksi pada tanah tersebut. Sebagai contoh, endapan tanah yang pernah mengalami pembebanan
overconsolidation lebih memiliki ketahanan terhadap likuifaksi jika dibandingkan dengan endapan tanah yang baru terbentuk dan tidak pernah
mengalami pembebanan karena tanah yang pernah mengalami pembebanan memiliki kepadatan yang lebih baik Seed and Peacock, 1971; Ishihara et al.,
1975.
Universitas Sumatera Utara
18 Tabel 2.2. Potensi terjadinya likuifaksi pada endapan tanah saat terjadi gempa
berdasarkan umur endapan.
Tipe tanah Penyebaran endapan-
endapan Cohesionless didalam tanah
Potensi terjadinya likuifaksi berdasarkan usia endapan
500 thn
holocene pleistocene
Pre- pleistocene
Tanah Benua Tanah alluvial
Tersebar luas Sedang
Rendah Rendah
Sangat rendah
Tanah delta Tersebar luas
Tinggi Sedang
Rendah Sangat
rendah Bukit pasir
Tersebar luas Tinggi
Sedang Rendah
Sangat rendah
Tanah bekas lautan
Tersebar luas -
Rendah Sangat
rendah Sangat
rendah Lereng
Tersebar luas Rendah
Rendah Sangat
rendah Sangat
rendah Thepra
Tersebar luas Tinggi
Tinggi -
- Tanah colovium
Tidak merata Tinggi
Sedang Sangat
rendah Sangat
rendah Sungai es
Tidak merata Rendah
Rendah Rendah
Sangat rendah
Lakustrin dan playa
Tidak merata Tinggi
Sedang Sangat
rendah Sangat
rendah Pasir lepas
Tidak merata Tinggi
Tinggi Tinggi
- Dataran banjir
Tidak merata local Tinggi
Sedang Rendah
Sangat rendah
Kanal sungai Tidak merata local
Sangat tinggi
Tinggi Rendah
Sangat rendah
Sebka Tidak merata local
Tinggi Sedang
Rendah Sangat
rendah Tanah residu
Jarang Rendah
Rendah Sangat
rendah Sangat
rendah Tuff
Jarang Rendah
Rendah Sangat
rendah Sangat
rendah Tanah pantai
Pantai berombak besar
Tersebar luas Sedang
Rendah Sangat
rendah Sangat
rendah Pantai berombak
kecil Tersebar luas
Tinggi Sedang
Rendah Sangat
rendah Delta
Tersebar luas Sangat
Tinggi Tinggi
Rendah Sangat
rendah Estuarine
Tersebar luas Tinggi
Sedang Rendah
Sangat rendah
Pantai diantara laut
Tersebar luas Tinggi
Sedang Rendah
Sangat rendah
Lagoonal Tersebar luas
Tinggi Sedang
Rendah Sangat
rendah Tanah buatan
Sudah dipadatkan Tidak merata
Rendah -
- -
Belum dipadatkan Tidak merata
Sangat tinggi
- -
- Sumber: Youd and Hoose 1978 reproduksi dari Robert 2002.
Universitas Sumatera Utara
19 12
Beban bangunan Konstruksi dari bangunan yang besar diatas lapisan tanah pasir dapat
menurunkan ketahanan tanah terhadap likuifaksi. Sebagai contoh, pelat rata pada permukaan tanah memikul bangunan yang berat. Tanah yang berada pada bagian
bawah pelat akan memberikan tegangan geser akibat beban bangunan. Tegangan geser tambahan dari beban bangunan kepada tanah akan menyebabkan
kemungkinan terjadinya likuifaksi sangat besar. Alasannya karena penambahan sedikit saja dari tegangan geser akibat gempa dapat mengakibatkan kontraksi
dan juga likuifaksi pada tanah. Kesimpulannya adalah bahwa potensi terjadinya likuifaksi sangat besar apabila
tanah yang memiliki gradasi yang seragam dengan partikel bulat, kohesi antar partikel yang kecil serta keadaan tanah yang mendekati jenuh atau jenuh dan
tidak pernah mengalami pembebanan sebelumnya. Serta letak lapisan tanah berada dekat dengan muka air tanah yang dekat dengan permukaan tanah, serta
dekat dengan lokasi sumber getaran dari gempa.
2.2.2. Mekanisme Terjadinya Likuifaksi