STABILITAS TALUD

Suatu permukaan tanah yang miring dengan sudut tertentu terhadap bidang

horisontal dan tidak dilindungi, kita namakan sebagai talud tak tertahan (unrestrained

slope). Talud ini dapat terjadi secara alamiah atau buatan. Bila permukaan tanah tidak

datar, maka komponen berat tanah yang sejajar dengan kemiringan talud akan

menyebabkan tanah bergerak ke arah bawah seperti ditunjukkan dalam Gambar 1. Bila

komponen berat tanah tersebut cukup besar, kelongsoran talud dapat terjadi, yaitu tanah

dalam zona a b c d e a dapat menggelincir ke bawah. Dengan kata lain, gaya dorong

(driving farce) melampaui gaya berlawanan yang berasal dari kekuatan geser tanah

sepanjang bidang longsor. Dalam banyak kasus, diharapkan mampu membuat

perhitungan stabilitas talud guna memeriksa keamanan talud alamiah, talud galian, dan

talud timbunan yang didapatkan. Faktor yang perlu dilakukan dalam pemeriksaan

tersebut adalah menghitung dan membandingkan tegangan geser yang terbentuk

sepanjang permukaan retak yang paling mungkin dengan kekuatan geser dari tanah yang

bersangkutan. Proses ini dinamakan analisis stabilitas talud (slope stability analysis).

Gambar 1. Kelongsoran Talud

I. Angaka Keamanan

Umumnya angka keamanan disdefinisikan sebagai

(1)

Dimana :

Fs = angka keamanan terhadap kekuatan tanah

f = kekuatan geser rata-rata dari tanah

d = tegangan geser rata-raa yang bekerja sepanjang bidang longsor

Kekuatan geser tanah terdiri atas dua komponen, yaitu kohesi dan geseran yang

dapat ditulis :

(2)

dimana

c = kohesi

= sudut geser

= tegangan normal rata-rata pada permukaan bidang longsor

Dengan cara yang sama

(3)

Dimana

cd= kohesi yang bekerja sepanjang bidang longsor

d = sudut geser yang bekerja sepanjang bidang longsor

Dengan memasukkan persamaan 2 dan 3 dalam persamaan 1 maka diperoleh

(4)

Fc adalah angka keamanan terhadap kohesi dan F adalah angka keamanan

terhadap sudut geser, maka :

(5)

dan

(6)

Bila persamaan 4, 5, 6 dibandingkan maka Fc sama dengan F sehingga harga

tersebut memberikan angka keamanan terhadap kekuatan tanah bila :

atau dapat juga ditulis :

Fs = Fc = F (7)

Fs = 1, maka talud adalah dalam keadaan akan longsor. Umumnya harga 1,5 untuk

angka keamanan terhadap kekuatan geser dapat diterima untuk merencanakan

stabilitas talud.

2. Stabilitas Talud Menerus Tanpa Rembesan

Persamaan kekuatan geser tanah dapat diketahui dari persamaan 2 yaitu :

Untuk mempelajari keadaan suatu talud yang menerus dapat kita lihat pada gambar 2

Gambar 2 Analisis talud menerus (tanpa rembesan)

Dengan menganggap tekanan air pori adalah nol, maka akan dievaluasi

angka keamanan terhadap kemungkinan kelonggaran talud sepanjang bidang AB

yang terletak pada kedalaman H di bawah permukaan tanah, keruntuhan talud dapat

terjadi karena pergerakan tanah di atas bidang AB dari kanan ke kiri.

Marilah kita perhatikan suatu elemen talud, abcd, yang mempunyai satu

satuan tebal tegak lurus terhadap bidang gambar. Gaya F yang bekerja pada bidang

ab dan cd adalah sama besar dan berlawanan arah; oleh karena itu gaya tadi dapat

diabaikan. Berat elemen tanah yang ditinjau adalah:

(12)

Berat W dapat diuraikan dalam dua komponen sebagai berikut :

1. Gaya yang tegak lurus pada bidang AB = Na = W cos = LH cos , dan

2. Gaya yang paralel terhadap bidang AB = Ta = W sin = LH sin . Perhatikan bahwa gaya Ta ini cenderung untuk menyebabkan kelongsoran

sepanjang bidang.

Tegangan normal dan tegangan geser pada dasar elemen talud dapat diberiikan

sebagai berikut :

(9)

dan

(10)

Reaksi dari berat W adalah gaya R yang sama besarnya dengan W, tetapi

berlawanan arah. Komponen-komponen tegak dan paralel dari gaya R terhadap

bidang AB adalah Nr dan Tr.

(11)

(12)

Untuk keseimbangan, tegangan geser perlawanan yang terbentuk pada dasar elemen

talud adalah sama dengan (Tr)/(luasan dasar elemen talud) = H cos sin . Hal

ini dapat juga dituliskan dalam bentuk [Persamaan 3]

Besar tegangan normal diberikan dengan Persamaan (9). Dengan memasukkan

Persamaan (9) ke dalam Persamaan (3), kita dapatkan

(13)

Jadi

(14)

Atau

Angka keamanan terhadap kekuatan tanah telah kita definisikan dalam Persamaan

(7), dengan demikian:

Dengan memasukkan hubungan tersebut di atas ke dalam persamaan (7) kita dapat :

(15)

Untuk tanah berbutir c = 0, angka keamanan Fs, menjadi (tan )/(tan ). Ini

menunjukkan bahwa suatu talud menerus yang terdiri dari tanah pasir, harga Fs nya

tidak tergantung pada tinggi H , dan talud akan tetap stabil selama < .Bila tanah mempunyai kohesi (c) dan sudut geser (), ketebalan lapisan

tanah pada talud kritis dapat ditentukan dengan memasukkan harga Fs = 1 dan H =

Hcr ke dalam Persamaan (15) dengan demikian kita hasilkan:

(16)

3. STABILITAS TALUD MENERUS DENGAN REMBESAN

Gambar 3a menunjukkan suatu talud yang menerus dan dianggap ada rembesan di

dalam tanah yang permukaan air tanahnya sama dengan permukaan tanah. Di sini

kekuatan geser tanah dapat dituliskan sebagai berikut:

(17)

Perhatikan bahwa persamaan di atas tidak seperti Persamaan (2); pada Persamaan

(17), ’ dipakai untuk membedakan tegangan total dengan tegangan efektif. Untuk

menentukan angka keamanan terhadap kelongsoran sepanjang bidang AB, perhatikan

talud abcd. Gaya-gaya yang bekerja pada permukaan bidang vertikal ab dan cd

adalah sama besar dan berlawanan arah. Berat total dari elemen talud untuk satu

satuan tebal adalah:

(18)

Komponen W dalam arah tegak lurus dan sejajar terhadap bidang AB adalah :

(19)

Dan

(20)

Reaksi dari berat W adalah sama dengan R. Jadi

(21)

Dan

(22)

Tegangan normal total dan tegangan geser pada dasar elemen talud adalah sebagai

berikut :

Tegangan normal total :

(23)

Tegangan geser :

(24)

Tegangan geser perlawanan yang terbentuk pada dasar elemen talud dapat juga

dituliskan sebagai berikut :

(25)

Dengan :

lihat gambar 3.b

Dengan memasukkan harga (persmaan 23) dan u ke dalam persamaan 25

didapatkan :

(26)

Dengan menghubungkan persamaan 24 dan persamaan 26 maka

Atau

(27)

Angka keamanan terhadap kekuatan tanah dapat ditentukan dengan menggantikan :

kedalam persamaan 27

(28)

Gambar 3. Analisis talud menerus (dengan rembesan)

Contoh 1 :

Contoh 2 :

4. TALUD DENGAN TINGGI TERBATAS UMUM

Bila harga Hcr mendekati tinggi talud, talud tersebut umumnya dinamakan sebagai

talud dengan tinggi terbatas (finite slope). Bila kita ingin menganalisis stabilitas suatu

talud dengan tinggi terbatas yang berada dalam tanah yang homogen, untuk

memudahkan, kita perlu suatu asumsi tentang bentuk umum dari potensi bidang longsor

yang akan terjadi.

Analisis Talud dengan Tinggi Terbatas dengan Bidang Longsor Rata (Metode

Culmann)

Analisis ini didasarkan pada anggapan bahwa kelongsoran suatu talud terjadi sepanjang

bidang, bila tegangan geser rata-rata yang dapat menyebabkan kelongsoran lebih besar

dari kekuatan geser tanah. Di samping itu, bidang yang paling kritis adalah bidang di

mana rasio antara tegangan geser rata-rata yang menyebabkan kelongsoran dengan

kekuatan geser tanah adalah minimum.

Gambar 5 menunjukkan suatu talud dengan tinggi H. Kemiringan talud terhadap

bidang horisontal adalah . AC adalah suatu bidang longsor yang dicoba. Dengan

memperhatikan satu kesatuan tebal dari talud, berat bagian ABC = W.

(29)

Komponen-komponen W yang tegak lurus dan sejajar terhadap bidang AC adalah

sebagai berikut :

(30)

Gambar 5. Analisis talud dengan tinggi terbatas metoda Culmann

(31)

Tegangan normal (tegangan yang tegak lurus bidang) rata-rata dan tegangan geser pada

bidang AC diberikan sebagai berikut :

(32)

Dan

(33)

Tegangan geser perlawanan rata-rata yang terbentuk sepanjang bidang AC juga dapat

dinyatakan sebagai berikut :

(34)

Dari persamaan 33 dan 34 didapatkan :

(35)

Atau

(36)

(37)

Mengingat , H dan dalam persamaan 36 adalah tetap maka :

(38)

Persamaan 38 memberikan harga kritis dari atau

(39)

Dengan = cr ke dalam persamaan 36 maka :

(40)

Tinggi maksimum dari talud di mana keseimbangan kritis terjadi dapat ditentukan dg

memasukkan kedalam persamaan 40 maka

(41)

Contoh 3 :

Contoh 4 :