Analisis Kestabilan Lereng dan Metodenya

Analisis Kestabilan Lereng

   Analisis kestabilan lereng didasarkan pada konsep keseimbangan plastis batas (limit plastic equilibrium), (Wesley, 1977). Adapun maksud analisis kestabilan lereng adalah untuk menentukan faktor aman dari bidang longsor yang potensial. Dalam analisis kestabilan lereng beberapa anggapan telah dibuat, yaitu:

1. Kelongsoran lereng terjadi disepanjang permukaan bidang longsor tertentu dan dapat dianggap sebagai masalah bidang 2 dimensi.
2. Massa tanah yang longsor dianggap berupa benda yang masif.
3. Tahanan geser dari massa tanah pada setiap titik sepanjang bidang longsor tidak tergantung dari orientasi permukaan longsoran, atau dengan kata lain kuat geser tanah dianggap isotropis.
4. Faktor aman didefinisikan dengan memperhatikan tegangan geser rata-rata sepanjang bidang longsor yang potensial dan kuat geser tanah rata-rata sepanjang permukaan longsoran.

   Dalam bidang keteknikan ada 3 macam lereng yang perlu diperhatikan yaitu:

1. Lereng alam yaitu lereng yang terbentuk karena proses-proses alam, misalnya lereng suatu bukit.
2. Lereng yang dibuat dalam tanah asli, misalnya bilamana tanah dipotong untuk pembuatan jalan atau saluran air untuk keperluan irigasi.
3. Lereng yang dibuat dari tanah yang dipadatkan, misalnya tanggul untuk jalan atau bendungan tanah.

Tabel 1. Nilai FK berdasarkan intensitas kelongsoran (Bowles, 1991).

   Lereng yang stabil memiliki harga FK yang tinggi dan lereng yang tidak stabil memiliki harga FK yang rendah. Faktor keamanan lereng tersebut harganya tergantung pada besaran ketahanan geser dan tegangan geser, dimana keduanya bekerja saling berlawanan arah disepanjang bidang gelincir. Bidang gelincir tersebut terletak pada zona terlemah didalam tubuh lereng. Jika harga FK = 1,07 maka longsor akan berhenti jika ketahanan geser batuan penyusun mampu menopang geometri lereng yang baru (yang lebih landai) dan FKnya menjadi lebih tinggi.

Metode Analisis Kestabilan Lereng

• Metode Bishop

   Metode Bishop merupakan metode sangat populer dalam analisis kestabilan lereng dikarenakan perhitungannya yang sederhana, cepat dan memberikan hasil perhitungan faktor keamanan yang cukup teliti. Kesalahan metode ini apabila dibandingkan dengan metode lainnya yang memenuhi semua kondisi kesetimbangan seperti Metode Spencer atau Metode Kesetimbangan Batas Umum yaitu jarang lebih besar dari 5%. Metode ini sangat cocok digunakan untuk pencarian secara otomatis bidang runtuh kritis yang berbentuk busur lingkaran untuk mencari faktor keamanan minimum.

Gambar 1. Sketsa lereng dan gaya yang bekerja. 

   Data yang diperlukan dalam suatu perhitungan sederhana untuk mencari nilai FK (faktor keamanan lereng) adalah sebagai berikut:

1. Data lereng (terutama diperlukan untuk membuat penampang lereng) meliputi: sudut lereng, tinggi lereng, atau panjang lereng dari kaki lereng ke puncak lereng.
2. Data mekanika tanah yaitu data yang dipakai untuk menentukan faktor penggerak dan penahan, meliputi: sudut geser dalam (°), bobot isi tanah basah (γwet: g/cm³ atau kN/m³ atau ton/m³), kohesi (c: kg/cm² atau kN/m² atau ton/m²) dan kadar air (Ɯ: %).

   Metode ini pada dasarnya sama dengan metode lainnya tetapi dengan memperhitungkan gaya-gaya antar irisan yang ada, metode bishop mengasumsikan bidang longsor berbentuk busur lingkaran, yang perlu di perhatikan adalah geometri dari lereng dan juga titik pusat busur lingkaran bidang luncur serta letak rekahan. Untuk menentukan titik pusat busur lingkaran bidang luncur dan letak rekahan pada longsoran busur dipergunakan grafik.

Gambar 2. Sistem gaya pada suatu elemen. 

   Metode Bishop sendiri memperhitungkan komponen gaya-gaya (horizontal dan vertikal) dengan memperhatikan keseimbangan momen dari masing-masing potongan (Gambar 2). Metode ini dapat digunakan untuk menganalisa tegangan efektif. Cara analisa yang dibuat oleh A.W. Bishop, (1955) menggunakan cara elemen dimana gaya yang bekerja pada tiap elemen ditunjukkan seperti pada gambar. Persyaratan keseimbangan diterapkan pada elemen yang membentuk lereng tersebut.

• Metode Perangkat Lunak Geostudio (Slope/W)

   Geostudio berasal dari Kanada yang dikembangkan oleh perusahaan swasta. Program komputer Slope/W adalah bagian dari Geostudio yang berfungsi untuk menganalisis SF (safety faktor/faktor keamanan) lereng. Slope/W dapat dilakukan analisis masalah baik secara sederhana maupun kompleks dengan menggunakan salah satu dari delapan metode kesetimbangan batas untuk berbagai permukaan yang miring, kondisi tekan pori air, sifat tanah dan beban terkonsentrasi. Selain itu dapat juga digunakan elemen tekan pori air yang terbatas, tegangan statis atau tegangan dinamik pada analisis kestabilan lereng serta dapat juga dikombinasikan dengan analisis probabilistik. Perangkat  lunak ini mempunyai kemampuan untuk menganalisis contoh tanah yang berbeda jenis dan tipe, longsor dan kondisi tekanan air pori dalam tanah yang berubah menggunakan bagian besar contoh tanah. Adapun beberapa permasalahan yang dapat diselesaikan dengan menggunakan perangkat lunak Slope/W adalah sebagai berikut:

1. Menghitung faktor keamanan lereng yang bertanah heterogen di atas tanah keras (bedrock), dengan lapisan lempung. Di ujung lereng (lembah) merupakan genangan air dimana air tanah mengalir sampai ujung lereng dan daerah retakan berkembang pada puncak akibat gaya tegangan pada lereng.
2. Slope/W dapat menghitung faktor keamanan dari lereng dengan beban luar dan perkuatan lereng dengan angker atau perkuatan dengan geo-textile.
3. Kondisi tekanan air pori dalam tanah yang kompleks, kondisi air pori dapat dibedakan dalam beberapa cara, dapat semudah seperti garis piezometrik atau analisa elemen batas dari tekanan pori. Tekanan air pori pada tiap dasar potongan lereng ditemukan dari data titik cara interpolasi spline. 
4. Menganalisa stabilitas dengan tekanan batas elemen. Memasukkan data tekanan lereng dari analisa batas stabilitas elemen Sigma/W ke Slope/W untuk mempermudah. Keuntungan lain yaitu dapat menghitung faktor keamanan tiap potongan, sebaik perhitungan faktor keamanan seluruh longsoran.