Pengaruh Curah Hujan Terhadap Stabilitas Lereng Pada Timbunan Jalan Tol Di Jawa Barat.

(1)

PENGARUH CURAH HUJAN TERHADAP STABILITAS

LERENG PADA TIMBUNAN JALAN TOL

DI JAWA BARAT

Nama:Endang Saputra NRP : 02 21 072

Pembimbing :Theo F.Najoan,Ir.,M.Eng

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

ABSTRAK

Masalah longsor sering menjadi masalah bagi orang yang bertempat tinggal dekat dengan lereng, terutama pada musim hujan. Pada kondisi hujan yang berkepanjangan atau terus menerus dan dalam waktu yang cukup lama, maka kemungkinan longsor pada lereng bisa terjadi. Lereng Batu Datar yang berada di daerah sekitar Purwakarta, merupakan salah satu lereng yang akan di analisis baik dari analisis rembesannya maupun analisis stabilitasnya.

Pada penulisan Tugas Akhir ini lereng Batu Datar di analisis dengan menggunakan dua program, yaitu program SEEP/W untuk menganalisis rembesan dan program SLOPE/W untuk menganalisis stabilitas. Hasil keluaran dari SEEP/W berupa tekanan air pori dan rembesannya dan hasil keluaran dari SLOPE/W berupa bidang longsor yang menghasilkan faktor keamanannya.

Dari hasil analisis rembesan,bahwa curah hujan berpengaruh terhadap rembesan, tanpa ada hujan rembesan yang terjadi = 1.07e-22 m3/det, curah hujan 4 jam an periode ulang 10 tahun rembesan yang terjadi = 2.42e-15 m3/det s/d 9.89e-15 m3/det maupun curah hujan 100mm/jam, 200mm/jam, 300mm/jam dan 400mm/jam rembesan yang terjadi = 9.69e-15 m3/det s/d 3.87e-14 m3/det. Tekanan air pori negatif (matrik suction) diatas muka air tanah berkisar antara -10 kN/m2 sampai -30 kN/m2, untuk semua curah hujan yang di variasikan, sehingga peningkatan kuat geser relatif kecil.

Dari hasil analisis stabilitas,di dapat curah hujan berpengaruh terhadap stabilitas Lereng Batu Datar, tetapi lamanya curah hujan tidak begitu berpengaruh terhadap perubahan faktor keamanan. Tanpa ada hujan Faktor keamanan yang di peroleh = 2.097 > 1,faktor keamanan ada hujan = 1.938 >1 sehingga dapat di simpulkan bahwa Lereng Batu Datar aman terhadap adanya hujan.

(2)

DAFTAR ISI

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR...i

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR...ii

ABSTRAK...iii

PRAKATA...iv

DAFTAR ISI...vi

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN...ix

DAFTAR GAMBAR ...xi

DAFTAR TABEL...xvi

DAFTAR LAMPIRAN...xvii

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang masalah……….1

1.2 Maksud dan tujuan studi………...3

1.3 Pembatasan masalah………..4

1.4 Sistematika pembahasan………4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Lereng……….5

2.1.1 Lereng Alam………..7

(3)

2.1.3 Metode Stabilitas Lereng………...9

2.1.4 Penyebab Gerakan Tanah………12

2.1.5 Karakteristik Tanah……….14

2.1.6 Macam Perbaikan Untuk Kegagalan Lereng………...17

2.1.7 Grouting………...20

2.2 Tinjauan Hidrologi………...21

2.2.1 Curah Hujan……….23

2.2.2 Infiltrasi………23

2.2.3 Evaporasi dan Evapotranspirasi………...24

2.2.4 Limpasan Permukaan (Surface Runoff)………..24

2.3 Inklinometer……….27

2.4 Pisometer (Pneumatic Piezometer)……...………...43

BAB 3 METODE PENGGUNAAN PROGRAM 3.1 Umum………..48

3.2 Program SEEP/W………....49

3.2.1 Metode Analisis………...50

3.2.2 Data Yang di Butuhkan Untuk Analisa SEEP/W…....51

3.2.3 Pemasukan Data Pada Program SEEP/W………62

3.2.4 Hasil Keluaran Pada Program SEEP/W………..73

3.3 Program SLOPE/W……….75

3.3.1 Metode Analisis………...75

3.3.2 Data Yang Di Butuhkan Untuk Analisa SLOPE/W…75 3.3.3 Pemasukan Data Pada Program SLOPE/W………….77

(4)

BAB 4 STUDI KASUS

4.1 Deskripsi Lereng Batu Datar KM 91 + 550……….84

4.2 Analisis Stabilitas lereng Batu Datar KM 91 + 550…………89

4.2.1 Analisis Stabilitas lereng Tanpa Curah Hujan……….89

4.2.2 Analisis Stabilitas lereng Dengan Curah hujan 4 jam an Periode Ulang 10 Tahun………..92

4.2.3 Analisa Stabilitas Lereng Dengan Curah Hujan 100mm/jam 200mm/jam , 300mm/jam , 400mm/jam………...104

4.3 Resume Hasil Analisa Rembesan dan Stabilitas Lereng...….116

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan………117

5.2 Saran………..120

DAFTAR PUSTAKA………...121

(5)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 3.1 Perhitungan Soil Water Characteristic Curve ……….57 Tabel 3.2 Data parameter tanah………...59 Tabel 4.1 Rembesan Dengan Menggunakan curah Hujan 4 jam an,

Curah Hujan 100mm/jam,200mm/jam,300mm/jam dan

400mm/jam,Tanpa Curah Hujan...119 Tabel 4.2 Faktor Keamanan Dengan Menggunakan curah Hujan 4 jam an,

Curah hujan 100mm/jam,200mm/jam,300mm/jam dan

(6)

DAFTAR NOTASI

C = Cohesi

dx = Dimensi tanah arah x dz = Dimensi tanah arah z

E = Elastisitas Fk = Faktor keamanan

Ip = Indek plastis k = Fitting parameter

rel

k = Koefisien permeabilitas relative

sat

k = Koefisien permeabilitas untuk tanah jenuh

unsat

k = Koefisien permeabilitas untuk tanah tak jenuh Mv = Koefisien volume kompressibilitas

S = Derajat kejenuhan

(

Ua −Uw

)

= Matrik Suction

(

σn−ua = Tegangan normal vx = Kecepatan pada arah x

vz = Kecepatan pada arah z

φ = Sudut geser

φ = Sudut geser akibat matrik suction

(7)

τ = Kuat geser tanah sat

θ = Volumetrik water content untuk tanah jenuh w

(8)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Pemasangan Jangkar...17

Gambar 2.2 Pemasangan Turap (Sheet Pile...18

Gambar 2.3 Pemasangan Dinding Penahan Tanah...19

Gambar 2.4 Pemasangan Geotekstil...20

Gambar 2.5 Siklus Hidrologi...22

Gambar 2.6 Pemasangan pipa inklinometer...35

Gambar 2.7 Prinsip Pengoperasian Inklinometer...41

Gambar 2.8 Contoh Penggambaran Hasil Pembacaan Inklinometer...43

Gambar 2.9. Alat Pisometer Penumatik………47

Gambar 3.1 Rembesan Melalui Elemen Tanah...50

Gambar 3.2 Struktur lapisan tanah ...53

Gambar 3.3 Grafik hubungan antara volumetric water content dan suctions...58

Gambar 3.4 Grafik hubungan antara degree of saturation dan suctions...58

Gambar 3.5 Distribusi Hujan 4 Jam-an Untuk Hujan Rencana 2, 5, dan 10 Tahun………...61

Gambar 3.6 Axis………...63

Gambar 3.7 Axis Size………...63

Gambar 3.8 KeyIn Points……….64

Gambar 3.9 Lapisan tanah………64

(9)

Gambar 3.11 Estimate Vol. W. C. Function ………..65

Gambar 3.12 Hydraulic Conductivity Function……….66

Gambar 3.13 Estimate Hydraulic Conductivity Function………..66

Gambar 3.14 KeyIn Material Properties………67

Gambar 3.15 Region Properties untuk membuat mesh………..67

Gambar 3.16 Region Properties untuk mengedit mesh………68

Gambar 3.17 Hasil dari mesh……….68

Gambar 3.18 Boundary Condition……….69

Gambar 3.19 Draw Boundary Condition………...69

Gambar 3.20 Penempatan air hujan………...70

Gambar 3.21 Nilai Max Negative Pressure Head………..70

Gambar 3.22 Draw Water Table………71

Gambar 3.23 Analysis Setting………71

Gambar 3.24 Time Analysis Setting ………..72

Gambar 3.25 Verify Data………..72

Gambar 3.26 Solve Data………73

Gambar 3.27 Toolbar Draw Contour……….74

Gambar 3.28 Hasil Analisis SEEP/W………74

Gambar 3.29 Pertambahan sudut geser akibat matrik suction………...76

Gambar 3.30 Analysis Setting Method...77

Gambar 3.31 Analysis Setting PWP...78

Gambar 3.32 Pore Water Pressure dari SEEP/W...78

Gambar 3.33 Slip Surface Option...79

(10)

Gambar 3.35 Penentuan Lokasi Bidang Longsor...80

Gambar 3.36 Verify Data………...81

Gambar 3.37 Solve Data………81

Gambar 3.38 Hasil Analisis SLOPE ...82

Gambar 3.39 Slip Surfaces...82

Gambar 3.40 Draw Graph...83

Gambar 3.41 Diagram alir Pengaruh Curah Hujan Terhadap Stabilitas Lereng...84

Gambar 3.42 Lanjutan Diagram alir Pengaruh Curah Hujan Terhadap Stabilitas Lereng ...85

Gambar 3.43 Lanjutan Diagram alir Pengaruh Curah Hujan Terhadap Stabilitas Lereng...86

Gambar 4.1 Kondisi Terrain Daerah Batu Datar...88

Gambar 4.2 Letak Inclinometer dan Piezzometer Km 91+550 Jalur B (Arah Jakarta)………...88

Gambar 4.3 Longsoran di KM 91+550 (Arah Bandung)...89

Gambar 4.4 Longsoran di KM 91+600 (Arah Jakarta)...90

Gambar 4.5 Mahkota Longsoran Lama yang Terbentuk Kembali...90

Gambar 4.6 Air Keruh yang Keluar dari Outlet Gorong-gorong...91

Gambar 4.7 Potongan Melintang KM 91+550 – 91+600...92

Gambar 4.8 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Tanpa Curah Hujan...93

Gambar 4.9 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Tanpa Curah Hujan...94

Gambar 4.10 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan jam pertama...96

Gambar 4.11 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan Jam Pertama...97

(11)

Gambar 4.13 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan Jam Kedua...100

Gambar 4.14 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan jam Ketiga...102

Gambar 4.15 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan Jam Ketiga...103

Gambar 4.16 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan jam Keempat...105

Gambar 4.17 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan Jam Keempat...106

Gambar 4.18 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan 100mm/jam durasi 4 jam...108

Gambar 4.19 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan 100mm/jam durasi 4 Jam...109

Gambar 4.20 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan 200mm/jam durasi 4 jam...111

Gambar 4.21 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan 200mm/jam durasi 4 Jam...112

Gambar 4.22 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan 300mm/jam durasi 4 jam...114

Gambar 4.23 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan 300mm/jam durasi 4 Jam...115

Gambar 4.24 Tekanan Air Pori Untuk Kondisi Curah Hujan 400mm/jam durasi 4 jam...117

Gambar 4.25 Stabilitas Lereng Untuk Kondisi Curah Hujan 400mm/jam durasi 4 Jam...118

(12)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang masalah

Indonesia merupakan negara tropis dengan curah hujan yang cukup tinggi. Karena kondisi topografi dan penanganan yang kurang serius,maka pada saat musim hujan hampir selalu terjadi longsor di berbagai tempat di Indonesia. Khususnya pada pembahasanTugas Akhir ini yaitu lokasi Batu Datar di jalan tol Cipularang.

(13)

Menurut sumber dari puslitbang jalan dan jembatan,lokasi pembangunan jalan tol Cipularang berada pada daerah yang secara morfologis cukup sulit dan berbukit. Hal ini menyebabkan badan jalan banyak berada pada daerah galian dan timbunan. Pada ruas jalan tol ini, timbunan yang memilikii ketinggian lebih dari 15m berjumlah kurang lebih 40 buah.Oleh karena itu lereng Batu Datar akan di analisis baik dari rembesannya maupun stabilitas lerengnya akibat air hujan.

Dalam kasus tanah berlereng,terdapat dua permukaan tanah yang berbeda ketinggiannya,mengakibatkan komponen gravitasi dari berat cenderung menggerakan massa tanah dari elevasi yang lebih tinggi ke elevasi yang lebih rendah.Dengan kata lain tanah yang lebih tinggi kedudukannya cenderung bergerak kebawah.

Disamping gaya yang mendorong kebawah terdapat pula gaya-gaya dalam tanah yang bekerja melawan / menahan untuk menjaga kedudukan tanah pada lereng agar tetap stabil.Selain itu juga air hujan yang merembes kedalam tanah juga berpengaruh terhadap kelongsoran .Struktur tanah merupakan salah satu faktor yang mengakibatkan terjadinya longsor.

1.2 Maksud dan Tujuan

Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk memeriksa rembesan dan faktor keamanan pada lereng Batu Datar KM 91+550 di jalan tol Cipularang akibat curah hujan.Hendak di bandingkan faktor keamanan untuk kondisi ada hujan dengan tidak ada hujan.

(14)

Dengan menggunakan Program SLOPE/W dimana datanya di masukan dari Program SEEP/W maka kita dapat mengetahui rembesan dan faktor keamanan dari lereng tersebut.

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan

Penulisan Tugas Akhir ini menggunakan Metode Analisis berupa studi pustaka dan studi kasus.Studi pustaka diperlukan untuk mengetahui teori-teori yang berhubungan dengan Stabilitas lereng.

Dalam menganalisis lereng Batu Datar, diperlukan data-data mengenai lerengnya untuk dimasukan ke dalam Program SLOPE/W dan Program SEEP/W kemudian di analisis untuk mendapatkan rembesan dan faktor keamanannya sehingga didapatkan kesimpulan apakah curah hujan berpengaruh terhadap stabilitas pada lokasi lereng ini.

1.4 Sistematika pembahasan

Penulisan Tugas Akhir ini terdiri dari 5 bab,yang berisi penjelasan sebagai berikut:

BAB 1 : PENDAHULUAN

Menjelaskan tentang latar belakang,maksud dan tujuan,ruang lingkup pembahasan,dan sistematika pembahasan.

BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA

Merupakan studi literatur tentang teori dasar mengenai klasifikasi kegagalan lereng,hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam kestabilan

(15)

lereng,karakteristik tanah,dan macam-macam perbaikannya untuk kegagalan lereng dan juga mengenai hidrologinya yang berkaitan atau berhubungan dengan pembahasan tugas akhir ini.

BAB 3: METODE PENGGUNAAN PROGRAM

Pada bab ini akan menjelaskan program yang akan digunakan untuk melakukan analisis stabilitas lereng, cara-cara memasukannya kedalam program serta hasil dari analisis program.

BAB 4: STUDI KASUS

Pada bab ini akan membahas latar belakang dari lokasi yang akan dijadikan sebagai analisis pada tugas akhir ini dan data-data yang di butuhkan untuk melakukan analisis.

BAB 5: KESIMPULAN DAN SARAN

(16)

120

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis dengan mengunakan kombinasi kedua program yaitu program SEEP/W dan program SLOPE/W, dengan memasukan data hujan yang sudah ada baik data curah hujan yang 4 jam an dengan periode ulang 10 tahun maupun data curah hujan 100mm/jam, 200mm/jam, 300mm/jam, dan 400mm/jam untuk durasi

(17)

121

selama 4 jam lalu di bandingkan dengan tidak ada curah hujan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Waktu menganalisis rembesan,untuk yang pertama yaitu dengan tidak memasukan data curah hujan rembesannya = 1.07e-22 m3/det. Untuk menganalisis rembesan dengan memasukan curah hujan periode ulang 10 tahun hasil yang didapat = 2.42e-15 m3/det s/d 9.89e-15 m3/det. Terlihat bahwa dengan memasukan curah hujan rembesan yang terjadi lebih besar di bandingkan dengan rembesan tanpa ada hujan. Dengan memasukan curah hujan 100mm/jam, 200mm/jam, 300mm/jam, dan 400mm/jam hasil yang di dapat = 9.69e-15 m3/det s/d 3.87e-14 m3/det. Terlihat bahwa dengan memasukan curah hujan yang lebih besar rembesan yang terjadi lebih besar di banding dengan curah hujan 4 jam an maupun tanpa curah hujan. Semua rembesan yang terjadi cukup kecil sehingga tidak ada perubahan terhadap tekanan air porinya dan dapat di simpulkan bahwa curah hujan berpengaruh terhadap rembesan dan besarnya tergantung dari besarnya curah hujan yang ada. Dengan melihat hasil uji pisometer, tekanan air pori yang didapat tidak sama dengan hasil analisis program SEEP/W karena pada program SEEP/W diperhitungkan akibat adanya karakteristik air tanah (SWCC).

2. Waktu menganalisis stabilitas,untuk yang analisis pertama tanpa memasukan data hujan di peroleh hasil faktor keamanan = 2.097 , waktu di masukan data curah hujan 4 jam an dan curah hujan yang durasi 4 jam hasil yang di dapat = 1.938. Terlihat bahwa dengan memasukan data curah hujan hasilnya lebih kecil dibandingkan tanpa ada hujan meskipun ada perbedaan pada curah hujan

(18)

122

300 mm/jam dan 400 mm/jam yaitu dengan faktor keamanan = 1.936. Hal ini dapat di simpulkan bahwa curah hujan berpengaruh terhadap stabilitas lerengnya tetapi dari hasil analisis yang didapat lereng Batu Datar aman terhadap adanya hujan karena semua faktor keamanan yang didapat > 1. Dengan melihat semua hasil uji inklinometer, bahwa pergerakan vertikal pada lereng cukup kecil sehingga waktu menganalisis stabilitas dengan program SLOPE/W runtuhan yang terjadi tidak sama dengan hasil uji inklinometer. 3. Untuk kondisi muka air tanah, baik dengan analisis curah hujan maupun tanpa

curah hujan, letak air tanah tidak begitu berubah atau tidak ada peningkatan elevasi untuk pada bagian tengah lereng, tetapi untuk pada bagian pinggir lereng ada peningakatan muka air tanah ± 100 cm di karenakan dekat dengan permukaan tanahnya.

4. Dari hasil analisis program SEEP/W, Tekanan air pori negatif (matrik suction) diatas muka air tanah berkisar antara -10 kN/m2 sampai -30 kN/m2 untuk curah hujan yang di variasikan. Dapat di simpulkan dengan adanya perubahan curah hujan, tidak berpengaruh terhadap perubahan tekanan air pori negatif. Nilai tekanan air pori negatif digunakan untuk menghitung nilai dengan matrik suction -10 kN/m

(19)

123

5.2 Saran

Dari pembahasan yang telah dilakukan dalam Tugas Akhir ini,terdapat beberapa saran untuk menganalisis pengaruh curah hujan ini terhadap stabilitas lereng di antaranya sebagai berikut:

1. Analisis yang telah dilakukan pada lereng Batu Datar KM 91 + 550 dengan menggunakan kombinasi program SEEP/W dengan program SLOPE/W hasil yang di dapatkan sudah cukup aman, baik dengan menggunakan curah hujan yang 4 jam an dengan periode ulang 10 tahun atau curah hujan 100mm/jam, 200mm/jam, 300mm/jam atau 400mm/jam. Penulis menyarankan menggunakan program lain supaya hasilnya dapat dibandingkan antara program tersebut. Pada penulisan Tugas Akhir ini, penulis menggunakan rumus-rumus empirik seperti pada perhitungan volumetrik water content ( wθ ). Penulis menyarankan melakukan uji laboratorium agar hasilnya dapat di bandingkan.

2. Untuk menganalisis program SEEP/W dan program SLOPE/W ini diperlukan ketelitian yang baik,terutama pada hitungan manualnya. Dalam menentukan titik-titik koordinat pada program harus sesuai dengan keadaan dilapangan, apabila tidak sesuai maka akan berpengaruh terhadap hasil yang didapat.

(20)

124

DAFTAR PUSTAKA

Abramson,L.W.,Lee T.S.,Sharma s.,Boyce G.M.,(1995)”Slope Stability and Stabilization Methods.”

Hanny J.D (2004),Diktat Kuliah Mekanika Tanah 1 & 2,Universitas Kristen Maranatha Bandung

Herianto .W (2005),Diktat Kuliah Rekayasa Pondasi 2,Universitas Kristen Maranatha Bandung

Houston at al (1999)”Soil Water Characteristic Curve Variability”Arizona State University

M.G Anderson, D.MLioyd, M.J KKemp (1997)”Hydrological Design Manual For Slope Stability.”University Of Bristol

S.K Vanapali,D.E.Pufahl,D.G.Fredlund (1996)”Interpretation Of The Shear Strength Of Unsaturated Soil In Undrained Loading Conditions”Department Of Civil Engineering,University Of Saskatchewan.

S.K.Vanapali (1999)”A Normalized Function For Predicting The Coefficient Permeability Of Unsaturated Soil”Civil Engineering Department,Lakehead University

Suyono.S (1976),Hidologi Untuk Pengairan,Pradya Paramita

Vera M.Sitanggang (1997)”Studi kapasitas dukung tekan model pondasi telapak dibagian tepi atas lereng ganda tanah pasir dengan kepadatan tertentu”skripsi,Unpar

(1)

kegagalan lereng dan juga mengenai hidrologinya yang berkaitan atau berhubungan dengan pembahasan tugas akhir ini.