BAB II

LANDASAN TEORI

Longsor adalah gerakan material penyusun lereng (tanah, batuan, atau bahan

rombakan batuan) menuruni lereng akibat terganggunya kestabilan material

penyusun lereng. Secara umum, kestabilan lereng dikontrol oleh beberapa

faktor, antara lain geometri lereng, kondisi geologi (sifat fisik material

penyusun lereng, struktur geologi), kondisi hidrogeologi, dan sifat

keteknikan material penyusun lereng. Kestabilan lereng yang tersusun oleh

massa batuan yang terkekarkan secara intensif terutama dikontrol oleh

orientasi kekar dan kekuatan bidang kekar. Tipe longsor yang berpotensi

terjadi pada lereng batuan yang terkekarkan dapat ditentukan melalui analisis

kinematika.

Analisis kinematika menggunakan parameter orientasi struktur geologi,

orientasi lereng, dan sudut geser batuan yang diproyeksikan dalam analisis

stereografis sehingga dapat diketahui tipe dan arah longsoran. Proyeksi

stereografis menyajikan orientasi data 3 dimensi menjadi data 2 dimensi yang

kemudian dianalisis (Hoek dan Brown, 1989). Data yang diplotkan pada

proyeksi stereografis merupakan data pengukuran orientasi lereng yang

diproyeksikan menjadi garis lengkung dan data pengukuran orientasi struktur

geologi yang diproyeksikan menjadi garis lengkung atau titik.

2.1. Kemantapan Lereng Batuan

Kemantapan lereng tergantung pada gaya penggerak dan penahan yang ada pada

lereng tersebut. Gaya penggerak adalah gaya-gaya yang mengakibatkan lereng

longsor. Sedangkan gaya penahan adalah gaya-gaya yang mempertahankan

kemantapan lereng tersebut. Jika gaya penahannya lebih besar dari gaya

penggerak, maka lereng tersebut dalam keadaan mantap. Kemantapan suatu

lereng biasanya dinyatakan dalam bentuk Faktor Keamanan (F) dengan

persamaan sebagai berikut :

F = gaya penahan/gaya penggerak

2.1.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kemantapan Lereng Batuan

Kemantapan lereng pada lereng batuan selalu dipengaruhi oleh beberapa faktor

antara lain : geometri lereng, struktur geologi, kondisi air tanah, sifat fisik

dan mekanik batuan serta gaya-gaya yang bekerja pada lereng.

a. Geometri Lereng

Kemiringan dan tinggi suatu lereng sangat mempengaruhi kemantapannya.

Semakin besar kemitingan dan tinggi suatu lereng, maka kemantapannya semakin

kecil.

b. Struktur Batuan

Struktur batuan yang sangat mempengaruhi kemantapan lereng adalah bidang-

bidang sesar, perlapisan dan rekahan. Struktur batuan tersebut merupakan bidang-

bidang lemah dan sekaligus sebagai tempat merembesnya air, sehingga batuan

lebih mudah longsor.

c. Sifat Fisik dan Mekanik Batuan

Sifat fisik batuan yang mempengaruhi kemantapan lereng adalah : bobot isi

(density), porositas dan kandungan air. Kuat tekan, kuat tarik, kuat geser, kohesi

dan sudut geser dalam merupakan sifat mekanik batuan yang juga mempengaruhi

kemantapan lereng.

Bobot Isi

Bobot isi batuan akan mempengaruhi besarnya beban pada permukaan

bidang longsor. Sehingga semakin besar bobot isi batuan, maka gaya

penggerak yang menyebabkan lereng longsor akan semakin besar. Dengan

demikian, kemantapan lereng tersebut semakin berkurang.

Porositas

Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak menyerap air.

Dengan demikian bobot isinya menjadi lebih besar, sehingga akan

memperkecil kemantapan lereng.

Kandungan Air

Semakin besar kandungan air dalam batuan, maka tekanan air pori

menjadi besar juga. Dengan demikian kuat geser batuannya akan menjadi

semakin kecil, sehingga kemantapannya pun berkurang.

Kuat geser batuan dapat dinyatakan sebagai berikut :

τ = c + (σ + µ) tg φ ...................................................................... (1−2)

Dimana :

τ = kuat geser batuan (ton/m2)

c = kohesi (ton/m2)

σ = tegangan normal (ton/m2)

µ = tekanan air pori (ton/m2)

φ = sudut geser dalam (derajat)

Kuat Tekan, Kuat Tarik dan Kuat Geser

Kekuatan batuan biasanya dinyatakan dengan kuat tekan (confined & unfined

compressive strength), kuat tarik (tensile strength) dan kuat geser (shear

strength). Batuan yang mempunyai kekuatan besar, akan lebih mantap.

Kohesi dan Sudut Geser Dalam

Semakin besar kohesi dan sudut geser dalam, maka kekuatan geser batuan

akan semakin besar juga. Dengan demikian akan lebih mantap.

Pengaruh Gaya

Biasanya gaya-gaya dari luar yang dapat mempengaruhi kemantapan

lereng antara lain : getaran alat-alat berat yang bekerja pada atau sekitar

lereng, peledakan, gempa bumi dll. Semua gaya-gaya tersebut akan

memperbesar tegangan geser sehingga dapat mengakibatkan kelongsoran

pada lereng.

2.2. Klasifikasi Longsor

Longsoran pada suatu lereng dapat terjadi dengan beberapa bentuk atau cara.

Hal ini yang membuat analisa dari kemantapan lereng sangat penting menurut

Hoek & Bray (1981). Secara umum, longsoran pada tambang terbuka dibagi

menjadi 4 (macam), yaitu longsoran bidang (plane failure), longsoran baji (wedge

failure), longsoran busur (circular failure), dan longsoran guling (toppling

failure).

a. Longsoran Bidang

Longsoran bidang merupakan suatu longsoran batuan yang terjadi disepanjang

bidang luncur yang dianggap rata. Bidang luncur tersebut dapat berupa rekahan,

sesar maupun bidang perlapisan batuan. Syarat-syarat terjadinya longsoran

bidang.

- Bidang luncur mempunyai arah sejajar atau hampir sejajar (maksimum

200) dengan arah lereng.

- Jejak bagian bawah bidang lemah yang menjadi bidang luncur harus

muncul di muka lereng, dengan kata lain kemiringan bidang gelincir

lebih kecil dari kemiringan lereng.

- Kemiringan bidang luncur lebih besar dari pada sudut geser dalamnya,

terdapat bidang bebas pada kedua sisi longsoran.

Gambar 2.1. Longsoran bidang

Gambar 2.2. Illustrasi Lereng Dengan Bidang Luncur

Pada kondisi lapangan, diatas atau dimuka lereng sering dijumpai adanya tension

crack yang terisi air.

Gambar 2.3. Sketsa Longsoran Bidang

Keterangan,H = tinggi lerengW = berat blok U = tekanan air dari bidang longsorV = tekanan air dari tension crackyf = sudut lerengyp = sudut bidang longsorZ = kedalaman tension crackZw =panjang kolom air pada tension crack

Faktor Keamanan (F) = Gaya-gaya penahan Gaya-gaya penggerak

F = C . A + (W Cos yp – U – V Sin yp ) Tan f

W Sin yp + V Cos yp

Dimana :

F = faktor kemantapan lerengC = kohesi pada bidang luncurA = panjang bidang luncur (m) = (H – Z). Cosec yp f = sudut geser dalam batuan (o)U = ½ gw. Zw .AV = ½ gw . Z2wW = ½. gH2 [ ( 1 – (Z/H)2 ) Cot yp – Cot yf ] jika tension crack

diatas lerengW = ½. gH2 [ ( 1 – (Z/H)2 ) Cot yp – (Cot yp. Tan yf – 1) ], jika

tension crack dimuka lerengZ = H ( 1 – Cot yf . Tan yp )

Jika terjadi getaran yang diakibatkan oleh adanya gempa, peledakan maupun

aktivitas manusia lainnya, maka persamaan menjadi :

F = C . A + [ W ( Cos yp – a Sin yp ) - U – V Sin yp ) Tan f

W ( Sin yp + a Cos yp ) + V Cos yp

dimana :

a = percepatan getaran pada arah mendatar akibat gerakan gempa atau kendaraan

Ketika lereng kering atau tindakan yang diambil untuk menguras lereng, pasukan

air U dan V adalah nol dan persamaan

W =γ (H )

2¿

Dimana :

W = berat tanah/batu tiap pias

H = tinggi lereng

γ = berat kering

θ (Ψp )=

α =

F= cAW sinΨp

+cosΨp tanΦ

Dimana :

Φ = sudut geser dalam

c = kohesi

A = panjang lereng

=

b. Longsoran Baji

Longsoran baji dapat terjadi pada suatu batuan jika terdapat lebih dari satu

bidang lemah yang saling berpotongan. Sudut perpotongan antara bidang lemah

tersebut harus lebih besar dari sudut geser dalam batuannya tetapi lebih kecil

dari kemiringan lereng. (Gambar 2.4)

Ψp

(θ)

Gambar 2.4. Longsoran Baji

c. Longsoran Guling

Longsoran guling akan terjadi pada suatu lereng batuan yang arah kemiringannya

berlawanan dengan kemiringan bidang lemahnya. Hoek & Bray (1981), telah

membuat grafik yang dapat memberikan gambaran kapan terjadinya longsoran

tersebut (Gambar2.3). Dari gambar tersebut dapat diartikan : Jika ψ > φ dan b/h

< Tan φ, maka balok akan meluncur dan mengguling. Jika ψ < φ dan b/h >

Tan φ, maka balok akan langsung mengguling.

Gambar 2.5. Longsoran Guling

2.3. Faktor – Faktor Penyebab Terjadinya Gerakan Tanah

Pada prinsipnya tanah longsor terjadi bila gaya pendorong pada lereng lebih besar

dari pada gaya penahan. Gaya penahan umumnya dipengaruhi oleh kekuatan dan

kepadatan batuan/tanah, sedangkan gaya pendorong dipengaruhi oleh sudut

lereng, air beserta berat jenis tanah/batuan.

Adapun faktor – faktor penyebab gerakan tanah menurut (Siagian, yousana O.P,

1997). Terbagi menjadi dua bagian, yaitu :

1. Faktor Alami (Natural Factor)

2. Faktor Buatan Manusia (Man Made Factor)

2.3.1. Faktor Alami (Natural Factor)

Faktor alami merupakan faktor – faktor yang mempengaruhi terjadinya gerakan

tanah yang ditinjau dari aspek – aspek atau kondisi alam, faktor ini dapat dibagi

menjadi :

Geomorfologi

Faktor geomorfologi yang mempengaruhi terjadinya gerakan tanah dapat

disebabkan oleh :

1. Sudut kemiringan lereng

Pada lereng yang terjal akan lebih sering mengalami gerakan tanah

dibanding dengan lereng yang landai. Disebabkan karena tegangan geser

pada lereng yang terjal lebih besar dibandingkan dengan lereng yang

memiliki sudut kemiringan lebih kecil.

2. Beban pada lereng

Beban pada lereng akan memperbesar tegangan geser. Beban tersebut dapat

berasal dari material endapan halus, material gerakan tanah dan material

gunung api.

Geologi

1. Stratigrafi

Susunan dan kedudukan batuan dapat membentuk bidang diskontinuitas

yang lemah, dapat berupa perselingan antara batuan keras dengan batuan

lemah yang bersifat plastis.

Sifat bawaan batuan

a. Kelulusan air

Batuan yang lulus air akan menumpang diatas batuan kedap air, yang

akan memperkecil kuat geser dan memperlemah bidang lemah.

b. Sifat mineral

Perubahan kadar air akan memperlemah mineral pembentuk batuan

sehingga mengakibatkan kuat geser menurun.

c. Bentuk butiran

Perubahan bentuk butiran daru menyudut (anggular) menjadi membulat

(rounded) akan memperkecil sudut geser dalam tanah.

d. Kemiringan lapisan

Kemiringan lapisan batuan yang searah dengan kemiringan lereng dan

mengarah pada bidang bebas akan memperkecil kuat geser.

2. Sifat fisik tanah dan pelapukan batuan

a. Tebalnya tanah pelapukan sampai bagian bawah lereng akan

mengakibatkan tahanan bawah hilang dan tegangan geser bertambah.

b. Pengeringan lempung akan menyebabkan timbulnya retakan dan

mengakibatkan kohesi menurun yang diikuti oleh pengikisan air.

3. Gempa bumi

Gempa bumi yang menghasilkan rambat gelombang geser dan

meningkatkan tegangan geser, sehingga mengakibatkan kestabilan lereng

yang tidak stabil.

Iklim

1. Curah hujan

Curah hujan yang tinggi umumnya menjadi penyebab terjadinya longsor.

Pada musim kering yang penjang akan mengakibatkan terjadinya penguapan

air dipermukaan tanah dalam jumlah besar. Sehingga mengakibatkan

munculnya pori – pori yang menjadikan retakan tanah. Pada awal musim

hujan, intensitas hujan yang tinggi biasanya mengakibatkan kandungan air

pada tanah menjadi jenuh dalam waktu singkat. Hujan lebat pada awal

musim dapat bmenimbulkan longsor, karena melalui tanah yang merekah air

akan masuk dan terakumulasi dibagian dasar lereng yang mengakibatkan

timbulnya gerakan lateral.

2. Rembesan air

Rembesan air dalm retakan menyebabkan tekanan lateral naik dan tegangan

geser semakin besar.

Vegetasi

1. Pohon yang tumbang akibat angin akan menimbulkan retakan pada tanah

terutama dilereng dengan tanah tipis. Mengakibatkan cepatnya air meresap

kedalam tanah dan menyebabkan longsor.

2. Pohon – pohon yang berat akan menambah beban masa yang ada pada suatu

lereng. Sehingga pada sudut lereng tertentu akan dapat menahan terjadinya

gerakan tanah tetapi pada sudut lereng berbeda akan mengurangi kestabilan

lereng.

2.3.2. Faktor Buatan Manusia

Pemotongan Lereng

Pada daerah penelitian yang masih dalam tahapan pembangunan dimana dalam

pengembangan daerah sering melakukan pemotongan lereng, baik untuk sarana

transportasi dan pemukiman. Tidak jarang menyebabkan tahanan samping dan

tahanan bawah hilang, sehingga memperbesar tegangan geser tanah.

Penambahan Beban

Penambahan beban akan memperbesar tegangan geser pada lereng. Adapun

bentuk pembebanan tersebut dapat berupa bangunan disekitar lereng, timbunan

tanah atau batuan, kebocoran pipa air dan terowongan.

Getaran

Getaran baik dari kendaraan transportasi, alat pengerasan jalan. Getaran

runtuhan lereng dapat pula menyebabkan tegangan geser bertambah. Getaran

lain yang dapat menyebabkan terjadinya gerakan tanah adalah gempa bumi,

dimana vibrasi yang dibentuk dapat membuat kekompakan batuan

penyusunnya menjadi lemah dan kestabilan lereng terganggu.

2.4. Analisis Kinematik

Analisis kinematik adalah analisis tentang pergerakan benda tanpa

mempertimbangkan gaya-gaya yang menyebabkannya. Pertimbangan utama

dalam analisis ini yaitu kemungkinan terjadinya keruntuhan translasional yang

disebabkan oleh adanya formasi bidang planar atau baji. Metode ini hanya

berdasarkan pada evaluasi detail mengenai struktur massa batuan dan geometri

dari bidang-bidang lemah yang dapat memberikan kontribusi terhadap

ketidakstabilan lereng.

Analisis kinematik dapat dilakukan menggunakan stereonet plot manual atau

dengan program komputer. Hal penting yang harus diperhatikan yaitu analisis

kinematik hanya mempertimbangkan kemungkinan terjadinya gelinciran yang

disebabkan oleh sebuah bidang lemah saja atau perpotongan dari beberapa bidang

lemah. Analisis tipe ini tidak mempertimbangkan keruntuhan yang melibatkan

multiple joints atau joint sets serta terjadinya deformasi dan rekahan pada blok

batuan.