Pembahasan Studi Kasus tentang Kemantapan Lereng Batuan

BAB V

PEMBAHASAN

5.1 Penentuan Arah Umum Kekar

Langkah pertama untuk menganalisis suatu kemantapan

lereng adalah dengan menentukan arah umum kekar. Arah

umum kekar merupakan arah utama dari kumpulan berbagai

jumlah kekar yang tersingkap di lapangan. Jadi, jumlah

kumpulan kekar yang mempunyai arah bermacam-macam

tersebut di asumsikan menjadi hanya satu arah umum saja.

Berdasarkan penelitian Pusat Penelitian dan Pengembangan

Teknologi Mineral dan Batubara (tekMIRA) tahun 2013,

struktur geologi lereng batuan di area penambangan

batubara., Bukit Rawa-Rawa, Provinsi Kalimantan Selatan

yang tersingkap adalah struktur kekar. Untuk memudahkan

pengumpulan data hasil pengukuran kekar di lapangan, maka

daerah penyelidikan di kelompokkan ke dalam dua blok,

yaitu blok A dan blok B (Tabel 5.1 dan 5.2), sehingga

arah umum kekar dari masing-masing blok akan diketahui.

Roug

ness

(Kekasaran)

Strik

eDi

pTip

eTebal

Meter

N…….E……

..°

mm

A

MS

MW

Kekar

215

86R

1

Dam

p00 - 1

0 MS

MW

Kekar

200

76R

Lempung

Da

mp

MS

MW

Kekar

210

82R

Lemp

ung

2Da

mp

MS-S

MW

Kekar

214

64R

Lempung

Da

mp

MS

MW

Kekar

202

70R

Lemp

ung

Da

mp

10 - 2

0,MS

MW

Kekar

188

68R

Lemp

ung

1Da

mp

Kekuatan :

MS

MW

Kekar

182

88R

1

Dam

pS = Strength

SMW

Kekar

184

72R

2

Dam

p(50 - 10

0 Mpa)

MS

MW

Kekar

188

64R

2

Dam

pMS =Medium

Strength

20 - 3

0 S

MW

Kekar

202

80R

Lemp

ung

Da

mp

(12,5

- 50 M

pa)

MS-S

MW

Kekar

214

82R

Lempung

Da

mp

MS

MW

Kekar

210

67R

Lemp

ung

4Da

mp

MS

MW

Kekar

196

75R

Lempung

Da

mp

MS

MW

Kekar

192

70R

Lemp

ung

Da

mp

Pelap

ukan :

MW = Medium

Weathered

30 -35

SMW

Kekar

166

84R

6

Dam

pMS

MW

Kekar

168

80R

Dam

pR =

Rough

(Kasar)

35 - 4

0S

MW

Kekar

180

63R

Lempung

2Da

mp

MS

MW

Kekar

204

70R

Lemp

ung

1Da

mp

MS

MW

Kekar

184

67R

Lemp

ung

1Da

mp

Batu Pa

sir

Orien

tasi

Keterangan

Pengisian

Kondisi Air

Jarak/Blo

kJenis Ba

tuan

Kekuatan

Pelap

ukan

Tipe Struktu

r

Kekar yang teramati umumnya mempunyai rekahan antara

1 mm – 6 mm dan sebagian sudah terisi oleh material

lempung atau hasil lapukan. Sebagian yang lain tidak

mengalami pengisian. Pententuan arah umum struktur kekar

dalam satu blok dilakukan dengan metode stereografis,

dan software DIPS versi 3.1 yang dibuat oleh M.S Diederichs

dan E. Hoek dari Rock Engineering Group, Departement of Civil

Engineering, University of Toronto, Kanada. Dengan menggunakan

software DIPS, diperoleh arah umum kekar dari masing-

masing blok. Berikut adalah hasilnya (Tabel 5.3) :

Tabe

l 5.1

Peng

ukur

an Str

uktu

r Ge

olog

i Blok

-A

HASI

L PENG

AMAT

AN D

AN PEN

GUKU

RAN

BIDA

NG LEM

AH

Loka

si : B

lok-

A Bu

kit Ra

wa-r

awa,

Kal

imanta

n Se

lata

n

Roug

ness

(Kekasaran)

Strik

eDi

pTip

eTebal

Meter

N…….E……

..°

mm

A

MS

MW

Kekar

215

86R

1

Dam

p00 - 1

0 MS

MW

Kekar

200

76R

Lempung

Da

mp

MS

MW

Kekar

210

82R

Lemp

ung

2Da

mp

MS-S

MW

Kekar

214

64R

Lempung

Da

mp

MS

MW

Kekar

202

70R

Lemp

ung

Da

mp

10 - 2

0,MS

MW

Kekar

188

68R

Lemp

ung

1Da

mp

Kekuatan :

MS

MW

Kekar

182

88R

1

Dam

pS = Strength

SMW

Kekar

184

72R

2

Dam

p(50 - 10

0 Mpa)

MS

MW

Kekar

188

64R

2

Dam

pMS =Medium

Strength

20 - 3

0 S

MW

Kekar

202

80R

Lemp

ung

Da

mp

(12,5

- 50 M

pa)

MS-S

MW

Kekar

214

82R

Lempung

Da

mp

MS

MW

Kekar

210

67R

Lemp

ung

4Da

mp

MS

MW

Kekar

196

75R

Lempung

Da

mp

MS

MW

Kekar

192

70R

Lemp

ung

Da

mp

Pelap

ukan :

MW = Medium

Weathered

30 -35

SMW

Kekar

166

84R

6

Dam

pMS

MW

Kekar

168

80R

Dam

pR =

Rough

(Kasar)

35 - 4

0S

MW

Kekar

180

63R

Lempung

2Da

mp

MS

MW

Kekar

204

70R

Lemp

ung

1Da

mp

MS

MW

Kekar

184

67R

Lemp

ung

1Da

mp

Batu Pa

sir

Orien

tasi

Keterangan

Pengisian

Kondisi Air

Jarak/Blo

kJenis Ba

tuan

Kekuatan

Pelap

ukan

Tipe Struktu

r

Tabe

l 5.

1Pe

ngukur

an S

truktu

r Ge

olog

i Bl

ok-A

HASI

L PE

NGAMAT

AN D

AN PEN

GUKU

RAN BI

DANG

LEMAH

Loka

si :

Blok-

A Bu

kit Ra

wa-r

awa, K

alim

antan

Sela

tan

Tabel

5.2

Peng

ukur

an S

truk

tur Geolog

i Bl

ok-B

Buk

it R

awa-ra

wa,

Kali

mantan

Sel

atan

Roug

ness

(Kekasar

an)

Strike

Dip

Tipe

Tebal

Meter

N…….E

……..°

mm

BMS

MWKekar

142

62R

Lemp

ung

1Dry

00 - 1

0 MS

MWKekar

136

86R

Lemp

ung

1Dry

MSMW

Kekar

140

64R

Lemp

ung

1Dry

MSMW

Kekar

128

78R

Lemp

ung

1Dry

MSMW

Kekar

132

82R

Lemp

ung

1Dry

10 - 2

0,MW

MWKekar

168

55R

2

Dry

Kekuata

n :MW

MWKekar

170

48R

1

Dry

MW = Me

dium We

akMW

MWKekar

174

44R

Dry

(5 - 12,5

MPa)

MWMW

Kekar

160

60R

Lemp

ung

Dry

MWMW

Kekar

158

62R

Lemp

ung

3Dry

MS =M

edium

Stren

gthMW

MWKekar

162

64R

Lemp

ung

Dry

(12,5 - 50 M

Pa)

20 - 3

0MS

MWKekar

144

76R

Lemp

ung

Dry

MSMW

Kekar

150

80R

Lemp

ung

Dry

MSMW

Kekar

143

82R

Dry

Pelap

ukan :

MSMW

Kekar

138

72R

Dry

MW = Me

dium We

athere

dMS

MWKekar

132

64R

Dry

MSMW

Kekar

148

74R

Lemp

ung

Dry

Kekasar

anMS

MWKekar

152

80R

Lemp

ung

Dry

R = Ro

ugh (Kasar

)MS

MWKekar

144

81R

Lemp

ung

Dry

Jarak/Blok

Jenis B

atuan

Kekuata

nPelap

ukan

Tipe Struktu

rOrien

tasi

Keterangan

Batu Pasir

Pengisia

nKondisi Air

Tabel 5.3

Arah Umum Kekar

Tabe

l 5.2

Peng

ukuran

Str

uktur

Geol

ogi Bl

ok-B

Buk

it R

awa-

rawa,

Kali

mantan

Sel

atan

Roug

ness

(Kekasar

an)

Strike

Dip

Tipe

Tebal

Meter

N…….E

……..°

mm

BMS

MWKekar

142

62R

Lemp

ung

1Dry

00 - 1

0 MS

MWKekar

136

86R

Lemp

ung

1Dry

MSMW

Kekar

140

64R

Lemp

ung

1Dry

MSMW

Kekar

128

78R

Lemp

ung

1Dry

MSMW

Kekar

132

82R

Lemp

ung

1Dry

10 - 2

0,MW

MWKekar

168

55R

2

Dry

Kekuata

n :MW

MWKekar

170

48R

1

Dry

MW = Me

dium We

akMW

MWKekar

174

44R

Dry

(5 - 12,5

MPa)

MWMW

Kekar

160

60R

Lemp

ung

Dry

MWMW

Kekar

158

62R

Lemp

ung

3Dry

MS =M

edium

Stren

gthMW

MWKekar

162

64R

Lemp

ung

Dry

(12,5 - 50 M

Pa)

20 - 3

0MS

MWKekar

144

76R

Lemp

ung

Dry

MSMW

Kekar

150

80R

Lemp

ung

Dry

MSMW

Kekar

143

82R

Dry

Pelap

ukan :

MSMW

Kekar

138

72R

Dry

MW = Me

dium We

athere

dMS

MWKekar

132

64R

Dry

MSMW

Kekar

148

74R

Lemp

ung

Dry

Kekasar

anMS

MWKekar

152

80R

Lemp

ung

Dry

R = Ro

ugh (Kasar

)MS

MWKekar

144

81R

Lemp

ung

Dry

Jarak/Blok

Jenis B

atuan

Kekuata

nPelap

ukan

Tipe Struktu

rOrien

tasi

Keterangan

Batu Pasir

Pengisia

nKondisi Air

BlokOrientasi

Strike Dip Dip Direction

A N 125O E 70O 215O

B N 145O E 80O 235O

Penggambaran dari arah umum kekar akan disajikan

dalam Gambar 5.1 dan Gambar 5.2

Gambar 5.1 Arah Umum Kekar Blok-A

Gambar 5.2 Arah Umum Kekar Blok-B

5.2 Penentuan Jenis dan Arah Longsoran

Setelah didapat arah umum kekar dari masing-masing

blok, tahap selanjutnya adalah menentukan jenis dan arah

longsoran. Data arah umum kekar yang sudah didapat

kemudian di cocokkan (match) dengan data geometri lereng

yang sudah tersedia (Tabel 5.3). Untuk mengetahui jenis

dan arah longsoran yang akan terjadi, di perlukan metode

stereografis untuk menentukannya. Caranya cukup

sederhana, yaitu dengan minindihkan (overlay) masing-

masing dari arah umum kekar tersebut ke dalam geometri

lereng dalam proyeksi stereo net (Gambar 5.3).

Tabel 5.3

Input Arah Umum Kekar dan Geometri Lereng

Blok

Orientasi Arah Umum

Kekar

Geometri

Lereng∅

Strike Dip DDR Strike Dip Height

A N 125O E 40O 215O

N 110O E 50 O 20 m 33,65 B N 145O E 80O 235O

LerengKekar

Gambar 5.3 Proyeksi Arah Umum Kekar dan Geometri Lereng

Blok-A

∅

KekarLereng

Gambar 5.4 Proyeksi Arah Umum Kekar dan Geometri Lereng

Blok-B

Setelah melihat kedua proyeksi dari masing-masing

blok, dapat ditarik kesimpulan bahwa pada blok A

kemungkinan akan terjadi potensi longsoran bidang

(planar), karena proyeksi stereografis pada blok A

memenuhi kriteria persyaratan terjadinya jenis longsoran

bidang. Kriteria tersebut adalah :

1. Ditemukan arah (strike) bidang luncur mendekati

sejajar dengan arah lereng (N 125OE dan 110OE).

∅

2. Kemiringan lereng lebih besar daripada sudut

kemiringan bidang luncur (50O > 40O)

3. Sudut kemiringan bidang luncur lebih besar dari

sudut geser dalam (40O > 30O).

Namun, pada proyeksi stereografis di blok B tidak di

temukan adanya potensi kelongsoran, karena :

1. Arah (strike) bidang luncur lebih dari > 20O dari arah

lereng.

2. Kemiringan sudut bidang luncur lebih besar dari

sudut kemiringan lereng (50O < 80O).

5.3 Penentuan Faktor Keamanan Berdasarkan Metode

Kesetimbangan

Batas (Limit Equlibrium)

Tahap final dari analisis kemantapan lereng adalah

menentukan faktor keamanan, ini bertujuan agar suatu

lereng tambang dapat dikatakan mantap, memuaskan atau

tidak untuk digunakan dalam kegiatan penambangan. Dalam

memilih cara menganalisis kemantapan lereng baik untuk

C Ø Jkn Jks M M Pa M pa M pa M pa ° M pa M pa1 TP-01 0,0 - 0,6 0,73 7,285 1279,0 0,417 0,37 34,0 2000 7502 TP-01 10,0 - 10,6 1,05 10,496 1390,0 0,459 0,50 33,0 2100 7803 BM -01 2,0 - 2,6 0,80 7,931 1637,2 0,394 0,12 32,0 2050 7804 BM -02 10,0 - 10,6 0,80 8,046 1237,6 0,366 0,40 30,0 2420 9005 BM -03 12,2 - 12,6 0,76 7,544 1827,7 0,390 0,35 32,0 2510 8606 BM -04 13,9 - 14,5 0,67 6,733 1527,9 0,384 0,30 30,0 2200 8507 BM -05 16,2 - 16,6 0,91 9,073 1875,0 0,373 0,51 32,0 2480 7608 BM -06 17,7 - 18,3 0,90 8,896 1822,9 0,408 0,60 35,0 2300 700

Kekakuan KekarKuat GeserNo Kode Kedalam an Kuat Tarik Kuat Tekan Young's M odulus Angka Pori

disain atau untuk membuat evaluasi, terlebih dahulu harus

dilihat model dan arah kelongsoran yang mungkin terjadi

5.3.1 Blok A

. Setelah diketahui potensi dan model longsoran yang

akan terjadi di lokasi blok A, maka tahap selanjutnya

adalah menghitung faktor keamanan untuk mengetahui lebih

jelas mengenai kemantapan lereng tersebut.

Untuk menghitung faktor keamanan, selain data

struktur geologi, diperlukan juga data laboratorium

seperti sifat fisik dan mekanik yaitu bobot isi (γ¿,

kohesi (c), dan sudut geser dalam (∅¿. Berikut ini tabel

sifat fisik (Tabel 5.4) dan sifat mekanik (Tabel 5.5)

batuan hasil pengujian laboratorium Pusat Penelitian dan

Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara (tekMIRA).

Tabel 5.5

Sifat Mekanik Batuan

C Ø Jkn Jks M M Pa M pa M pa M pa ° M pa M pa1 TP-01 0,0 - 0,6 0,73 7,285 1279,0 0,417 0,37 34,0 2000 7502 TP-01 10,0 - 10,6 1,05 10,496 1390,0 0,459 0,50 33,0 2100 7803 BM -01 2,0 - 2,6 0,80 7,931 1637,2 0,394 0,12 32,0 2050 7804 BM -02 10,0 - 10,6 0,80 8,046 1237,6 0,366 0,40 30,0 2420 9005 BM -03 12,2 - 12,6 0,76 7,544 1827,7 0,390 0,35 32,0 2510 8606 BM -04 13,9 - 14,5 0,67 6,733 1527,9 0,384 0,30 30,0 2200 8507 BM -05 16,2 - 16,6 0,91 9,073 1875,0 0,373 0,51 32,0 2480 7608 BM -06 17,7 - 18,3 0,90 8,896 1822,9 0,408 0,60 35,0 2300 700

Kekakuan KekarKuat GeserNo Kode Kedalam an Kuat Tarik Kuat Tekan Young's M odulus Angka Pori

Tabel 5.6

Sifat Fisik Batuan

Faktor keamanan lereng dihitung berdasarkan metode

kesetimbangan batas (limit equlibrium), yaitu total gaya

penahan longsoran sama dengan total gaya penyebab

longsoran. Ketika geometri lereng dan kedalaman air pada

rekahan tarik diketahui, perhitungan faktor keamanan

Berat Bobot DerajatJenis Isi Air Kejenuhan

M % KN/m 3 % %

1 TP-01 0,0 - 0,6 5,856 2,426 1,987 46,914 22,273 0,2942 TP-01 10,0 - 10,6 1,210 2,398 1,960 12,171 19,253 0,2393 BM -01 2,0 - 2,6 7,450 2,555 2,168 71,643 21,019 0,2664 BM -01 10,0 - 10,6 8,612 2,539 2,120 72,740 23,112 0,3015 BM -01 12,2 - 12,8 1,848 2,515 2,259 33,355 11,733 0,1346 BM -01 13,9 - 14,5 11,442 2,584 2,167 89,854 24,729 0,3297 BM -01 16,2 - 16,8 4,204 2,479 2,064 44,859 20,296 0,2568 BM -01 17,7 - 18,3 2,292 2,519 2,297 54,046 11,006 0,1279 BM -01 19,3 - 19,8 2,430 2,456 2,072 27,445 17,602 0,21410 BM -01 20,5 - 21,2 3,403 2,559 2,038 29,726 22,914 0,298

Angka PoriNo Kode Kedalam an Kadar Air Porositas

menjadi lebih sederhana. Berikut adalah formulasi

perhitungan faktor keamanan untuk lereng batuan blok-A

dengan jenis longsoran bidang (planar) :

F=(2cγH )xP+(QxCotψp−R (P+S ))xtan∅

Q+RxS.Cotψp

Keterangan :

c = Kohesi (MPa) ψp=KemiringanBidangLuncur

γ = Bobot Isi (kN/M3) tan∅ = Sudut Geser Dalam

P,Q,R, dan S = Nisbah semua dimensi yang tergantung pada

geometri bidang luncur.

Dimana :

P = (1 – zH) x Cosec ψp

Karena rekahan tarik ada di atas permukaan lereng, maka :

Q = {(1 – (zH )2 ) x Cot ψp – Cot ψf} x Sin ψp

R = γwγxZwZx zH

S = ZwzxzHxsinψp

Diketahui :

Tinggi Lereng (H) 20 m

Sudut Kemiringan Lereng (

ψf¿

50O

Sudut Geser Dalam (∅¿ 33,65O

Kohesi (c) 0,42 MPa

Bobot Isi (γ¿ 2,1 kN/m3

Kemiringan Bidang Luncur (

ψp ¿

40O

Tinggi Rekahan Tarik (z) 9 m

Tinggi Air dalam Rekahan

Tarik (zw)

3 m

20m

9m3m

Gambar 5.5 Potongan Melintang Lereng Batuan Blok-A

Dalam kasus ini tidak ada gaya dorong ke atas U, karena

dalam permukaan bidang luncur sudah terisi oleh material

lempung yang bersifat kedap air (impermeable).

F=( 2cγxH )xP+ (QxCotψpxR (P+S ))xtan∅

Q+RxSxcotψp

( 2cγxH ) = 2x0,422,1x20

=0,8442

=0,02

P = (1 – zH¿ x Cosec

ψp=(1−920 )x 1

sin40=0,55x1,56=0,86

Q = {¿2) x Cotψp−Cotψf} x Sinψp

40o

50o

= {(1 – ( 920)2) x 1

tan40 – 1

tan50 } x Sin 40O

= 0,30 x 0,37 x 0,64

= 0,07

R = γwγxzwzx zH

=9,812,1

x 39x 920

=4,67x0,33x0,45=0,7

S = zwzxzHxsinψf=

39x 920

xsin40=0,33x0,45x0,64=0,1

Cotψp= 1tan40

=1

0,84=1,2

Tan ∅ = Tan 33,65O = 0,66

Masukkan data perhitungan di atas kedalam formulasi

perhitungan faktor keamanan

untuk longsoran jenis bidang (planar) :

F=0,02x0,86+(0,07x1,2x0,7 (0,86+0,1 ))x0,66

0,07+0,7x0,1x1,2

¿0,02+0,05x0,66

0,07+0,08

¿0,050,15

= 0,33

Setelah melihat hasil perhitungan faktor keamanan

pada lereng batuan di blok-A, dapat disimpulkan bahwa

lereng tersebut dalam kondisi tidak mantap untuk di

pergunakan dalam aktifitas penambangan ( < 1,0).

5.3.1.1 Stabilisasi Lereng Batuan

Kita sudah mengetahui bahwa lereng batuan di blok-A

dalam keadaan tidak mantap, namun banyak cara yang dapat

dilakukan untuk menanggulangi terjadinya kelongsoran.

Penulis memilih jenis stabilisasi dan perkuatan yang

dibutuhkan secara optimum dan efektif, yaitu :

1. Memperkecil gaya penggerak atau beban yang

menyebabkan atau mendorong terjadinya kelongsoran.

Untuk ini, dapat dilakukan dengan memperkecil sudut

lereng atau mengurangi tinggi lereng.

2. Memperbesar momen gaya yang melawan momen penyebab

kelongsoran. Untuk itu ada beberapa cara yang biasa

dilakukan orang, sebagai berikut :

1) “counter weight” pada bagian kaki lereng, yaitu

dengan menimbun tanah atau beton yang berfungsi

sebagai pemberat. Cara ini sangat efektif untuk

menanggulangi kelongsoran.

2) Memasang penyangga mekanik, seperti pasak batu

(rock bolt), jangkar batu (rock anchors), dan beton

tembak (shotcrete) secara sistematis.

5.3.2 Blok B

Pembahasan Studi Kasus tentang Kemantapan Lereng Batuan

Documents