Bab III Tinjauan Geoteknik III-13. TINJAUANGEOTEKNIKDALAMPERENCANAANDEDAIR BAKU DANAU TANJUNG PUTUS KABUPATENPELALAWAN3.1. Tinjauan UmumAnalisa geoteknik dilakukan untuk memberikan informasi karakteristik geoteknik diareaperencanaandanaubuatan. Hal yangpalingutamaadalahuntukmemberikaninformasi bentuk timbunan yang akan dilaksanakan. Analisa akan dilakukan denganmengikuti langkah-langkah di bawah ini :Analisis dilakukan dengan tahapan sebagai berikut :1. Tinjauan Umum2. Teori dasar perhitungan keamanan lereng timbunan dan penurunan pada timbunan.3. Interpretasi Kondisi Geoteknika. Hasil Penyelidikan Lapangan dan Pengujian LaboratoriumHasil-hasil penyelidikan geoteknik lapangan dan hasil pengujian laboratoriumdiperlihatkan berupa ringkasannya.b. Evaluasi Parameter geoteknikEvaluasi kondisi geoteknik dimaksudkan untuk mengetahui kondisi geoteknikdi areapekerjaandengancaramengevaluasi hasil-hasil datapenyelidikandilapangan dan pengujian di laboratorium. Hal ini dilakukan juga untuk mengujikeandalan data hasil pengujian laboratorium.c. Zonasi Lokasi PekerjaanInterpretasi hasil penyelidikan tanah dan profil lapisan tanah dibuatberdasarkan kesamaan/kemiripan sifat geoteknik tanah, seperti: jenis tanah, danderajat kekerasan tanah. Profil tanah mencakup pembagian lapisan tanah,kondisi geologi, perkiraan parameter kuat geser tanah, index properties,parameter konsolidasi tanah, elevasi muka air tanah, dan uji CPT maupun SPTyang digunakan sebagai dasar pembuatan profil.Bab III Tinjauan Geoteknik III-24. Parameter Desain GeoteknikSetelah melakukan point 1 hingga 3, untuk keperluan analisa dilakukan penentuanparameter geoteknik.5. Analisa Geoteknika. Analisis stabilitas timbunanPerhitungan stabilitas timbunan yang akan dilakukan mengacu padaperhitungan-perhitungan secara manual menggunakan teori perhitungan BishopMethods dan Spencer Methods dan dibantu dengan program XSTABL untukmenentukan nilai keamanan (Safety Factor).b. Analisa Penurunan (consolidation analysis)Penurunanpadatimbunanakandilakukandenganmenggunakanperhitunganmanual menggunakan teori Terzaghi. Perhitungan ini akan memberikaninformasi penurunan timbunan terhadap waktu penurunan.6. Rekomendasi Hasil AnalisaSetelah dilakukan analisa, maka akan dikeluarkan rekomendasi rencana timbunansesuai rencana pembangunan danau.3.2. Teori Dasar Prediksi Penurunan Dan Stabilitas LerengDalamperencanaan, batasan kondisi yang paling penting adalah stabilitas danpenurunan yangdiijinkan; keduanya merupakan fungsi dari waktu. Ketika suatubeban(contohnyatimbunanjalan)diterapkansecaracepatpadasuatulapisantanahdengandayadukungyangrendah, akantimbulsuatutekananeksesairporikarenadalam tahap awal beban tersebut dipikul oleh tekanan air pori. Tekanan ekses air poritersebut akan mengurangi tegangan efektif lapisan tanah, oleh karenanya kuat gesertanah juga akan menurun. Pada level beban rendah deformasi yang terjadi relatif kecildantanahdasar masihbersifat elastis, denganmeningkatnyabebanbukanhanyadeformasi yang bertambah tetapi tanah mulai bersifat plastis dan akhirnya akan timbulkeruntuhan. Pada tahap ini stabilitas timbunan menjadi faktor yang paling kritis.demikian kondisi tanah dasar pada interval ini relatif baik sehingga tidakmenimbulkan masalah penurunan.Ketika tekanan ekses air pori mulai terdisipasi, tegangan efektif akan meningkat dantanahdasar mengalami konsolidasi sehingga stabilitas timbunanakanbertambah.Tetapi waktu yang dibutuhkan tekanan ekses air pori untuk terdisipasi sangattergantungdari permeabilitassetiapjenistanahdanketebalannya. OlehkarenaituBab III Tinjauan Geoteknik III-3dibutuhkan pengaturan laju penimbunan agar dapat menjamin stabilitas selama masakonstruksi.Contoh beberapa jenis metode teknologi untuk tanah lunak antara lain adalah:- Penggunaan material timbunan ringan- Metode percepatan konsolidasi (contoh PVD, kolom pasir dll)- Metode timbunan bertahap & vertikal drain- Metode displacement dan replacement- Metode struktural (piled embankment, mini pile)3.2.1. Prediksi PenurunanPrediksi penurunan dapat dilakukan dengan cara konvensional (Terzaghi) dan dengananalisis coupled dengan menggunakan program metode elemen hingga (finite elementmethod). Analisis penurunan menggunakan metode elemen hingga lebih akuratdibandingkanmetodekonvensional karenapadametodeyangdisebutkanpertamasifat-sifat tanahyang non-linear dan bergantung pada waktu (time dependent) dapatdisimulasikan dengan baik.3.2.1.1 Metode Konvensional TerzaghiPada metode konvensional perhitungan penurunan dibagi menjadi dua yaitupenurunan segera (immediate settlement) yang tidak tergantung waktu dan penurunankonsolidasi. Pada deformasi yang relatif kecil atau ketika perubahan tergangan yangterjadirelatifkeciltanahdianggapsebagaimateriallinearelastisbaikketikadiberibebanatauketikabebandihilangkan. Perilakuelastistersebut dapat berarti bahwabutirantanahtertekantanpaadanyasliprelatif antarapartikel. Untukperhitunganpenurunan segera si digunakan formula sebagai berikut:2(1 )ui euqB IsEv= =di mana:q = beban luar yang bekerjaB = lebar bebanI = faktor pengaruh yang tergantung pada bentuk fondasiEu = modulus Young tak terdrainase (undrained)u = rasio Poisson undrained (biasanya diambil 0,5)Bab III Tinjauan Geoteknik III-4Menurut CIRIA(1983), untuktanahlunak, sidapat diestimasi sebesar 10%daripenurunan konsolidasi yang parameter-parameter tanahnya didapat dari ujioedometer.Penurunankonsolidasi merupakanperilakuyangtergantungwaktu(timedependentbehavior). Penurunan konsolidasi juga terbagi menjadi penurunan primer yangmerupakanhasildissipasi eksesairporidanpenurunansekunderyangterjadipadateganganefektifkonstan. Penurunansekunderterjadi setelahperiodehidrodinamikberakhir dan berhubungan dengan perilaku rangkak (creep) tanah. Pada tanah lunak,terutamayangmengandungkadar organikyangrelatif tinggi, penurunansekundersangat dominan.Penurunan konsolidasi primer dihitung dengan teori Terzaghi sebagai berikut:0'log1 'cCch P Pose Po A + | |= |+\ .di mana:sc= penurunan primer (m)h = tebal lapisan tanah (m)Cc= indeks kompresie0=angka pori awalP =Perubahan tegangan disebabkan timbunanPo= tegangan efektif awalSedangkan penurunan sekunder dihitung dengan persamaan di bawah ini:logsdts Chto| | A= |A\ .di mana:ss = penurunan sekunder (m)Co = indeks kompresi sekundert = waktu pengamatan (masa layan) timbunan (hari)td = waktu yang diperlukan sampai penurunan konsolidasiprimer selesai (hari)Bab III Tinjauan Geoteknik III-5Penurunan total pada metode konvensional merupakan gabungan dari immediatesettlement (si), primaryconsolidationsettlement (sc) dansecondarysettlement (ss)atau bila dinyatakan dalam bentuk formula:st = si + sc + ss3.2.2. Dasar Teori Stabilitas LerengPerhitungan stabilitas suatu timbunan pada intinya adalah menghitung faktorkeamanan (factor of safety) FSyang bisa didefinisikan sebagai perbandingan antarakuatgeseryang tersedia tffdengantegangangeseryang dibutuhkanuntukmenjagakeseimbangan tm atau bila dalam bentuk persamaan:' ' tan 'ff ffmcFSt o |t= +=Untuk analisis tegangan total (TSA) yang merupakan analisis yangmempertimbangkan kondisi yang paling kritis untuk timbunan baru, kuat geser yangtersedia merupakankuat geser takterdrainase (undrained) cuataudalambentukpersamaan:umcFSt=SuatutimbunandianggapberadapadatitikkeruntuhanjikaFSsamadengansatu,serta berada pada kondisi stabil jika FS yang dimiliki lebih besar dari satu (FS>1) ataudengankatalainmemiliki kekuatanyanglebih(reservestrength). Nilai FSuntuktimbunanpada masakonstruksiadalahFS=1,3danuntukjangka panjang nilaiFS=1,5 (Panduan Geoteknik). Metode analisis stabilitas secara umumdapat dibagimenjadi dua yaitu metode limit equlibrium(Taylor, Janbu, Bishop, Spencer,Morgenstrern-Price dan lain-lain) dan metode elemen hingga.3.2.2.1 . Metode Tinggi KritisSebagaipenilaianawalstabilitastimbunandapatdihitung sebagaiberikut(PanduanGeoteknik):1. Hitung nilai kuat geser tak terdrainase (undrained) representatif daripermukaan sampai dengan kedalaman 5 m atau setebal lapisan lempung lunakbila kurang dari 5 m;Bab III Tinjauan Geoteknik III-62. Ambil berat isi m maksimum material timbunan;3. Tinggi timbunan maksimum yang aman tanpa perbaikan tanah dapat dihitungberdasarkan persamaan:4umcH=Sepertiyang telahdibahassenelumnyabahwa kondisikritistimbunanadanlahniliaFS=1, maka metode tinggi kritis ini dapat digunakan sebagai perkiraan awal rencanatimbunan. Nilai tinggi kritis ini dapat dibagi dengan nilai FSrencana sehinggarencana timbuan akan dapat diperkirakan lebih awal. Analisis di atas dilakukan tanpamempertimbangkankontribusi kuat geser material timbunan. Biladata-datatanahsudah lengkap analisis stabilitas harus dilakukan menggunakan metode Bishop,Spencerataulainnyayang lebihtepat.Pemakaianprogramkomputeruntukanalisisstabilitas sangat dianjurkan, namun apabila tidak tersedia pemakaian spreadsheet jugadapat diterapkan dalam perhitungan.3.2.2.2 Metode Simplified BishopMetodesimplifikasi Bishoptergolongmetodelimit equilibrium. Metodeini sangatpopuler karena memberikan hasil perhitungan yang relatif mendekati metode-metodelain yang dianggap lebih akurat (Spencer dan Morgenstern-Price). Pada perhitunganstabilitas suatu lereng, tegangan efektifyang bekerja sepanjang bidang gelincir (slipsurface) harus diketahui sebagai syarat untukkelengkapananalisis. Hal ini dapatdilakukandenganmembagi-bagimasatanahyangmengalamikeruntuhankedalampotongan-potongan (slices) yang representatif. Metode simplified Bishopmengasumsikan gaya-gaya geser yang bekerja pada bidang pertemuan antar potongandapat diabaikan sehingga hanya gaya-gaya horizontal yang dihitung. Selain itu, padametode ini bidang gelincir berbentuk silinder lingkaran. Dengan mengambil momenkesetimbangan keseluruhan di sekitar O (lihat gambar....) persamaan yangmenghasilkan suatu faktor keamanan dapat diperoleh.Bab III Tinjauan GeoteknikGambar 3. 1 Potongan padaPersamaan akhir dari metode ini adalah:( ' ( ) tan ')sincl P ulFW oE + =Edi mana:1( ' sin tan ' sin W cl ulFPmoo o| | |\ .=cos 1 tan moo o| |= + |\ .Karena substitusi persamaanmengandung konstanta F pada kedua sisi maka persamaan tersebut harus diselesaikanmelaluiiterasi. Untukmencapaikonvergensi, iterasi yangdilakukanbiasanyatidakterlalu banyak sehingga metode ini cocok untuk dilamaupun dengan pemrograman komputer.III-7Potongan pada Metode Mimplified Bishop (Nash, 1987).akhir dari metode ini adalah:( ' ( ) tan ')sincl P ul oE + ( ' sin tan ' sin W cl ul o o| | |\ .tan 'cos 1 tanFo o| |= + |\ .Karena substitusi persamaan di atas akan menghasilkan suatu persamaan yangmengandung konstanta F pada kedua sisi maka persamaan tersebut harus diselesaikanmelaluiiterasi. Untukmencapaikonvergensi, iterasi yangdilakukanbiasanyatidakterlalu banyak sehingga metode ini cocok untuk dilakukan baik secara manualmaupun dengan pemrograman komputer.implified Bishop (Nash, 1987).akan menghasilkan suatu persamaan yangmengandung konstanta F pada kedua sisi maka persamaan tersebut harus diselesaikanmelaluiiterasi. Untukmencapaikonvergensi, iterasi yangdilakukanbiasanyatidakkukan baik secara manualBab III Tinjauan Geoteknik III-8PEMODELANSTRATIGRAFIPENYELIDIKANLAPANGAN DANPENGUJIANLABORATORIUMPENENTUANPARAMETER DESAINMENENTUKANBEBERAPAALTERNATIFPERENCANAANMEMENUHISTABILITASYAMEMENUHI SYARATDEFORMASIBANGUNANSEKITARTIDAK ADABANGUNANSEKITARDEFORMASIDIPENUHITIDAKTIDAKYATIDAKYADIUJI SESUAIDENGANKEBUTUHAN?TIDAKYAALTERNATIFPERENCANAANMEMENUHISYARATGambar 3. 2 Diagram Alir Analisis GeoteknikBab III Tinjauan Geoteknik III-93.3. Interpretasi Kondisi GeoteknikDatahasilpengujianlapangandanlaboratoriumharusdinilaikeandalannyadenganmembandingkannya terhadap nilai kisaran normal serta terhadap korelasi dengan datalain pada lokasi tersebut.Acuan untuk menilai keandalan data adalah Pedoman Geoteknik Indonesia 2002, danBuilding on Soft Soil (CUR, 1996). Kisaran nilai normal dari parameter tanahsebagian diperlihatkan pada Tabel 3. 1 Kisaran Nilai Normal (Sumber: CUR, 1996).Tabel 3. 1 Kisaran Nilai Normal (Sumber: CUR, 1996)JenisTanahCampuran Konsistensi (kN/m3)sat(kN/m3)qc(MPa)ccE(MPa)cu(kPa)|(deg)Pasir Bersih Lepas 17 19 5 0.021 25 30Medium 18 19 15 0.006 75 32.5Padat 19-20 20-21 25 0.002-0.003125-15035-40Sedikitkelanauan,kelempungan- 18-19 20-21 5-20 0.005-0.00825-35 27-32.5Sangatkelanauan,kelempungan- 18-19 20-21 2-15 0.009-0.01920-30 25-30Lempung Bersih Lunak - 14 0.5 1.4 1 25 17.5Medium - 17 1 0.4 2 50 17.5Kaku - 19-20 2 0.2 4-10 100-200 17.5-25AgakkepasiranLunak - 15 0.7 0.8 1.5 40 22.5Medium - 18 1.5 0.2 3 80 22.5Kaku - 20-21 2.5 0.1 5-10 120-170 22.5-27.5Sangatkepasiran- - 18-20 1 0.2 2-5 0-10 27.5-32.5Organik Lunak - 13 0.2 1.7 0.5 10 15Medium - 15-16 0.5 0.8 1-2 25-30 153.3.1. Resume Hasil Penyelidikan Lapangan dan LaboratoriumPenyelidikan lapangan dilakukan menggunakan sondir sebanyak 9 (sembilan) titik.3.3.1.1 SondirPenyondiran untuk mengetahui kedalaman tanah keras, serta homogenitasnya dalamarahlateral danuntukmengetahui kepadatanrelatif. Dengandi ketahuinya nilaiperlawanankonis dan geseranlokal dari data sondir, maka akandapat dihitungBab III Tinjauan Geoteknik III-10besarnya tekanan tanah yangdiizinkan. Penyondiran dilakukan hingga mencapaiperlawanan konis (qc) mencapai > 150 kg/cm2.Data hasil pembacaanmanometer padaalat sondir yaituperlawananujung/konus(end resistance/cone resistant) dengan CR dinyatakan dalamkg/cm2 dan totalperlawanan (total resistant ) dinyatakan dalam kg/cm2, maka dilakukanperhitunganhambatan lekat (skin friction) symbol SF dinyatakan dalamkg/cmdan jumlahhambatan lekat (total skin friction) symbol TSF dinyatakan dalamkg/cmdanselanjutnyadigambarkandalambentukgrafiksondir(graphicsonderingtest)yaituhubunganperlawananpenetrasi konus(coneresistant) dengankedalaman(depth)dan hubungan jumlah hambatan lekat (total skin friction) dengan kedalaman (depth).Hasil pengujianberupadatadanperhitungansertagrafiksondirdapat dilihat padalampiran.Tabel 3. 2 Resume Hasil Uji SondirNo. Sondir Tekanan Ujung qc(kg/cm2)Kedalaman (m)1. 150 12.802. 165 17.203. 155 13.604.5. 125 16.406. 105 12.007. 135 12.208. 150 17.209. 155 9.8010. 158 13.00Bab III Tinjauan Geoteknik III-11S-1 S-2S-3 S-50 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc tf0 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc tf0 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc Tf0 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc tfBab III Tinjauan Geoteknik III-12S-6 S-7S-8 S-90 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc tf0 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc tf0 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc tf0 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc tfBab III Tinjauan Geoteknik III-13S-10Gambar 3. 3 Plot Grafik Uji Tekan Sondir3.4. Evaluasi Parameter GeoteknikBerdasarkan hasil pengujian lapangan (sondir dan pemboran) serta pengujianlaboratorium, deposit alluviumdi lokasi penyelidikanterdiri dari lapisanlempungdengan konsistensi sangat lunak. Lapisan atas dari lokasi pekerjaan didominasi olehlempung konsistensi sangat lunak hingga lunak, setelah itu ditemui lapisan pasir lepasdan terakhir adalah gravel.3.4.1. Kuat Geser TanahBerdasarkan nilai sondir, kuat geser undrained tanah lempung diperoleh denganpendekatan sebagai berikut:Cu =20qc(kPa)Dengan persamaan tersebut, tanah lempung dapat diklasifikasikan sebagai tanahsangat lunak dan tanah lunak karena mempunyai kuat geser undrained lebih kecil dari20kPa.0 250 500 750 1000 1250 15000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.000 2500 5000 7500 10000 12500 15000Jumlah Hambatan Lekat (tf ) kN/mKedalaman(meter)Nilai Konus (qc) kPaqc tfBab III Tinjauan Geoteknik III-14Tabel 3. 3 Klasifikasi Kuat Geser Undrained (Panduan Geoteknik)Konsistensi Kuat geser undrained (kPa)Very stiff to hard >150Stiff 100-150Firm to stiff 75-100Firm 50-75Soft to firm 40-50Soft 20-40Very soft