s Geoteknik Tutorial Rocscience Slide

HAMZAH MAULANA ATIYYA INAYATILLAH

i

ANALISIS KESTABILAN LERENG DENGAN

SOFTWARE ROCSCIENCE SLIDE

#1 KALKULASI DASAR

Disususn Oleh:

HAMZAH MAULANA ([email protected])

ATIYYA INAYATILLAH ([email protected])

www.civilforfuture.com/geoteknik


ii

DAFTAR ISI

I. Rocscience Slide ................................................................................................ 1

II. Prinsip Dasar Kestabilan Lereng .................................................................... 1

III. Faktor—Faktor Yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng ................................. 3

IV. Langkah Analisis Kestabilan Lereng dengan Software Rocscience Slide ......... 6


1

I. Rocscience Slide

Rocsience Slide adalah salah satu software geoteknik yang mempunyai

spesialisasi sebagai software perhitungan kestabilan lereng. Pada dasarnya

Rocscience Slide adalah salah satu program di dalam paket perhitungan geoteknik

Rocscience yang terdiri dari Swedge, Roclab, Phase2, RocPlane, Unwedge, dan

RocData.

Secara umum langkah analisis kestabilan lereng dengan Rocscience Slide

adalah pemodelan, identifikasi metode dan parameter perhitungan, identifikasi

material, penetuan bidang gelincir, running/kalkulasi, dan interpretasi nilai FoS

dengan software komplemen Slide bernama Slide Interpret.

Analisis kestabilan lereng mempunyai tingkat kerumitan yang cukup tinggi

dan mempunyai banyak variabel. Selain itu akurasi kestabilan lereng juga sangat

dipengaruhi oleh akurasi parameter yang dimasukkan terkait kondisi sebenarnya.

Perhitungan detail dan unsur ketdakpastiannya cukup besar (diwakili oleh parameter

probaility) sehingga jika perhitungan dilakukan manual akan memakan waktu yang

cukup lama dan akurasinya pun tidak maksimal. Oleh karena itu analisis kestabilan

lereng semakin banyak digunakan di dunia industri maupun pendidikan. Tetapi yang

menjadi syarat utama seseorang sebelum menggunakan software adalah pemahaman

terhadap konsep perhitungan tersebut.

Rocscience Slide banyak digunakan di industri khususnya pertambangan dan

konstruksi khususnya tanggul, bendungan, dan lereng pada sisi jalan.

II. Prinsip Dasar Kestabilan Lereng

Pada prinsipnya suatu lereng dikatakan stabil atau akan stabil apabila

tegangan geser tanah yang menyebabkan lereng tersebut longsor (driving forces)

sama besar dengan tegangan geser tanah yang menahan lereng longsor (resisting


2

forces). Kestabilan suatu lereng dinyatakan dengan suatu nilai yang disebut nilai

faktor keamanan atau lebih dikenal dengan FoS. FoS didefinisikan sebagai

perbandingan dari kekuatan geser yang diperlukan agar setimbang terhadap kekuatan

geser material yang tersedia.

atau

FoS =

dimana: τa = kekuatan geser material yang tersedia

τm = kekuatan geser material yang diperlukan agar tepat setimbang

Kekuatan geser material yang tersedia (τa) dihitung dengan menggunakan Persamaan

Mohr-Coulomb, sedangkan kekuatan geser yang diperlukan agar tepat setimbang (τm)

dihitung dengan menggunakan persamaan kesetimbangan.

Secara teori jika FoS bernilai < 1 maka lereng tersebut tidak aman dan berada

dalam kondisi longsor. Sedangkan FoS = 1 adalah kondisi batas ketika resisting force

dan driving force bernilai sama. Bisa jadi dalam kondisi ini lereng masih stabil tetapi

sedikit saja ada ada gangguan maka lereng akan longsor. Secara umum nilai FoS

yang termasuk kategori aman di PT NNT bernilai 1,2.

Simulasi komponen gaya pada kestabilan lereng dimisalkan suatu blok

terletak di atas suatu bidang miring, maka satu-satunya gaya yang bekerja pada blok

yaitu gaya gravitasi atau berat blok. Berat blok akan menyebabkan blok di atas

bidang runtuh bergerak ke bawah. Gaya berat bekerja pada arah vertical ke bawah

dan dapat diuraikan ke dalam dua komponen yaitu gaya yang searah dengan

kemiringan bidang runtuh dan gaya yang tegak lurus terhadap bidang runtuh.

Komponen gaya berat yang searah bidang runtuh akan menyebabkan blok

menggelincir ke arah bawah, besarnya gaya ini adalah

WT = W Sin β


3

Sedangkan komponen gaya yang tegak lurus atau normal terhadap bidang

miring cenderung mempertahankan kondisi kesetimbangan blok massa, besarnya

gaya ini adalah.

WN = W cos β

Gambar 1 simulasi komponen gaya pada lereng

III. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng

Kestabilan lereng pada lereng batuan selalu dipengaruhi oleh beberapa faktor

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

mekanika batuan serta gaya-gaya yang bekerja pada lereng.

3.1 Geometri Lereng

Kemiringan dan tinggi suatu lereng sangat mempengaruhi kestabilannya.

Pada umumnya semakin besar kemiringan dan tinggi suatu lereng, maka kesatbilan

semakin kecil. Faktor geometri ini seringkali menjadi faktor/variabel yang berubah

dalam suatu perencanaan lereng.

3.2 Kondisi Geologi

Pada dasarnya sifat fisik dan mekanikal batuan yang akan berpengaruh

terhadap kestabilan lereng ditentukan oleh kondisi geologi pada lokasi tersbut.

Kondisi geologi yang sangat mempengaruhi kemantapan lereng adalah sutruktur


4

geologi penyusunnya dan struktur batuan berupa bidang–bidang sesar, perlapisan

dan rekahan. Struktur batuan tersebut merupakan bidang-bidang lemah dan

sekaligus sebagai tempat merembesnya air, sehingga batuan lebih mudah longsor.

Dalam perhitungan kestabilan lereng yang digunakan adalah parameter geoteknik,

namun untuk memudahkan interpretasi antar depaterment penamaannya seringkali

didasarkan pada nama geologi.

3.3 Sifat Fisik dan Mekanika Batuan

Sifat fisik batuan yang mempengaruhi kemantapan lereng adalah: porositas

dan kandungan air, dan bobot isi (density). 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, kestabilan lereng tersebut semakin berkurang. Kuat tekan,

kuat tarik, kuat geser, kohesi dan sudut geser dalm merupakan sifat mekanik batuan

yang juga mempengaruhi kestabilan lereng. Kekuatan batuan biasanya dinyatakan

dengan kuat tekan (confined & unifed compressive strenght), kuat tarik (tensile

strenght) dan kuat geser (shear strenght). Batuan mempunyai kekuatan besar, akan

lebih stabil. Semakin besar kohesi dan sudut geser dalam, maka kekuatan geser

batuan akan semakin besar juga. Dengan demikian akan lebih stabil.

Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak menyerap air. Dengan

demikian kuat geser batuannya akan menjadi semakin kecil, sehingga

kemantapannya pun berkurang. Air sangat memepengaruhi kestabilan lereng.

Dalam analisis ini mengunakan Ru sebagai parameter tekanan air tanah, karena

tinggi muka air tanah pada material longsor tidak dapat ditentukan.

Persamaan Mohr-Coulomb

Nilai Kuat Geser batuan pada kondisi kering :

τ = c + σ tg φ

Nilai Kuat Geser batuan pada kondisi jenuh :


5

τ = c + (σ - u) tg φ

τ = kuat geser batuan (ton/m2)

c = kohesi (ton/m2)

σ = tegangan normal (ton/m2)

u = tekanan air pori (ton/m2)

φ = sudut geser dalam (derajat)

Kuat geser tanah pada kondisi jenuh air akan berkurang karena tekanan air

pori air mereduksi tegangan normal. Tekanan air pori akan mereduksi tegangan

normal sehingga kekuatan geser material pada badan lereng berkurang. Tegangan

Normal Efektif σ'= σ – u. Tegangan noramal efektif adalah tegangan normal yang

direduksi oleh tekanan air pori. Tegangan efektif merupakan konsep yang sangat

penting dalam bidang rekayasa geoteknik. Konsep tegangan efektif ini ditemukan

oleh Karl Terzaghi pada tahun 1920. Tegangan efektif didefinisikan sebagai

berikut:

= tegangan normal efektif

= tegangan normal total

u = tekanan air pori

Tegangan normal total dan tekanan air pori dapat dihitung atau diperkirakan

dari berat satuan dan tebal lapisan tanah/batuan dan letak muka air tanah. Tegangan

normal efektif tidak dapat diukur, hanya bisa dihitung apabila tegangan normal total

dan tekanan air pori diketahui. Hubungan antara tegangan total,tegangan efektif dan

tekanan air pori adalah sebagai berikut :


6

Gambar 2 Hubungan antara tegangan total,tegangan efektif dan

tekanan air pori

3.4 Pengaruh Gaya

Biasanya gaya-gaya dari luar yang dapat mempengaruhi kestabilan lereng

antara lain: getaran alat-alat berat yang bekerja di sekitar lereng, peledakan, gempa

bumi dll. Semua gaya tersebut akan memperbesar tegangan geser sehingga dapat

mengakibatkan kelongsoran pada lereng. Tetapi seringkali faktorgaya tersebut tidak

diperhitungkan di dalam operasi pertambangan karena nilainya sangat kecil dan

tergantung pada arah pengaruh gaya tersebut pada lereng yang dianalisis.

IV. Langkah Analisis Kestabilan Lereng dengan Software Rocscience Slide

Sebelum masuk ke Rocscience Slide geometri desain harus dibuat di

AotoCAD dan disimpan dalam format dxf. Beberapa geometri desain harus dibuat di

AutoCAD karena memodifikasi desain di Slide tidak selengkap dengan AutoCAD

yang memang mempunyai spesifikasi sebagai drawing software.

Berikut ini adalah metodologi penelitian untuk analisis kestabilan lereng

menggunakan Rocscience Slide sesuai dengan cara kerja siftware tersebut.


7

4.1 Pemodelan

Pemodelan geometri lereng yang akan dianalisis bisa dilakukan langsung di

Rocscience Slide. Tetapi untuk memenuhi geometri sesuai denan kondisi asli cara

ini kurang teliti. Untuk itu pemodelan dilakukan dengan software lain. Dalam

Tugas Akhir ini pemodelan dilakukan dengan mengambil data topografi pit PT

NNT melalui software 3D Minesight. Dari 3D Minesight akan didapatkan section

yang akan dianalisis. Selanjutnya section tersebut dimodifikasi dengan AutoCAD

sesuai dengan geometri desain yang diinginkan. Section yang akan disajikan ke

Rocscience Slide juga bisa dipersempit hanya pada bagian yang akan dianilisis.

Setelah geometri siap selanjutnya adalah memasukkan geometri tersebut ke

Rocscience Slide. Setelah aplikasi Rocscience Slide dibuka dlangkah pertama

adalah membuat nama file baru. Kemudian mengambil gambar dalam format dxf

melalui langkah file-import-import dxf. Pertama kali kita harus mengimpor external

boundary atau batas paling luar dari section yang dianalisis. Setelah itu impor

material boundary. Dalam sebuah lereng bisa terdapat beberapa jenis material.

Material boundary adalah batas antar material tersebut.

Gambar 3 Langkah untuk mengimpor external boundary dan material boundary


8

Tampilan setelah external boundary dan material boundary diimpor dapat dilihat

pada gambar 3.12 dan 3.13.

Gambar 4 geometri external boundary setelah diimpor ke Slide

Gambar 5 geometri material boundary setelah diimpor ke Slide


9

4.2 Identifikasi Metode dan Parameter Perhitungan

Dalam analisis kestabilan lereng terdapat beragam metode dengan

parameter yang berbeda. Metode dan parameter perhitungan tersebut harus

diidentifikasikan dengan tepat.

Langkah pertama untuk menentukan metode perhitungan adalah klik menu

Analysis-Project Settings seperti pada gambar 3.14.

Gambar 6 geometri material boundary setelah diimpor ke Slide

Setelah itu akan muncul top up menu seperti pada gambar 3.15 hingga 3.17.

Project setting terdiri dari beberapa bagian yaitu General, Methods, Groundwater,

Statistics, dan Random Numbers. General adalah pengaturan umum tentang judul, satuan,

arah longsoran, dan beberapa data penunjang.

Gambar 7 Pengaturan umum dalam Project Settings


10

Methods adalah pengaturan metode perhitungan yang digunakan. Dalam

Tuga Akhir ini metode yang digunakan adalah Bishop simplified dan

Ordinary/Fellenius. Metode yang akan digunakan dapat dipilih lebih dari satu dan

masing-masing metode dapat dinterpretasikan dengan software komplemen

Rocscience Slide yaitu Rocscience Slide Interpret. Pada Kolom Converage Options

terdapat pilihan jumlah slice/pias dalam perhitungan FoS. Jumlah pias yang

digunakan sebanyak 25. Sedangkan Tolerance dan Maximum Number of Iterations

adalah alat bantu sampling statistik untuk menentukan kemungkinan yang tidak

pasti dalam perhitungan.

Groundwater adalah pengaturan tentang pengaruh air di dalam kestabilan

lereng. Setiap groundwater method akan meminta parameter yang berbeda. Dalam

Tugas akhir ini groundwater method digunakan nilai Ru coefficient dengan asumsi

kondisi kering dan jenuh sempurna (fully saturated). Nilai Ru coefficient tersebut

akan dimasukkan ke dalam material properties.

Dua kolom terakhir pada bagian kanan adalah Statistic dan Random

Numbers. Menu ini tidak harus dipilih (bisa dikosongkan). Statistics berisi pilihan

tentang metode sampling yang digunakan dan parameter yang menyertainya yang

harus dimasukkan pada Random Numbers.

Gambar 8 Pengaturan metode yang digunakan


11

Gambar 9 Pengaturan pengaruh air dalam kestabilan lereng

4.3 Identifikasi Material

Material pembentuk lereng yang akan dianalisis harus dimasukkan ke dalam

data Rocscience Slide. Langkah untuk mengatur material adalah klik Menu

Properties-Define Materials.

Gambar 10 Langkah untuk membuka menu pengaturan material

Setalah itu akan muncul top up menu pengaturan material. Setiap material

bisa diatur nama dan warnanya untuk memudahkan dalam penyajian. Karekteristik

pertama yang harus dimasukkan adalah bobot isi/unit weight. Setelah itu pilih jenis

analisis kekuatan. Setiap jenis akan meminta parameter yang berbeda. Misalnya


12

jika digunakan Mohr-Coulomb maka parameter yang harus dilengkapi adalah

kohesi dan sudut geser dalam. Sedangkan water parameters berupa nilai Ru hanya

akan muncul jika dalam groundwater method digunakan Ru coefficient.

Gambar 11 Langkah untuk membuka menu pengaturan material

Langkah selanjutnya adalah menempatkan material pada gambar

berdasarkan material boundary dengan karakteristik yang telah dibuat. Tampilan

lereng akan berubah dengan warna sesuai materialnya seperti pada gambar 3.20.


13

Gambar 12 assign material pada lereng

Gambar 13 setiap jenis material diwakili oleh warna yang berbeda

4.4 Penentuan Bidang Gelincir

Kemunngkinan bidang gelincir yang akan terjadi pada lereng yang dianalisis

dapat dipilih dengan klik menu Surfaces-Surfece Options kemudian akan muncul

top up menu seperti pada gambar 3.22. Penentuan bidang gelincir disesuaikan

dengan kemungkinan bidang longsor pada lereng yang akan dianalisis. Pada failure


14

25 kemungkinan longsor adalah pada failed material yang tersusun oleh material

lepas sehingga digunakan bidang gelincir berbentuk lingkaran.

Gambar 14 Langkah untuk membuka pengaturan bidang gelincir

Setelah Surface Type dipilih Circular selanjutnya adalah mengatur mentode

pencarian kemungkinan bidang gelincir. Radius Increment menunjukkan jumlah

interval antara radius terbesar dan terkecil pada setiap titik pusat gelincir.

Sedangkan composite surfaces adalah bidang gelincir berbentuk busur lingkaran

yang melewati lebih dari satu jenis material. Sedangkan tension crack dipilih

karena kemungkinan bidang gelincir pada failure 25 hanya akan melewati failed

material.


15

Gambar 15 Surface Options

Selanjutnya klik Auto Grid seperti gambar 3.24 untuk membuat grid yang

memuat kemungkinan pusat gelincir. Jika dipilih Auto Grid maka Rocscience Slide

akan membuat sebuah kota dengan kemungkinan bidang longsoran. Metode ini

adalah metode paling lengkap dan efektif. Sebenarnya ada metode lain yang

konvensional yaitu dengan menggambar sendiri kemungkinan busur lingkarannya.

Jumlah kemungkinan pusat gelincir pada kota tersebut bisa diatur dengan memilih

Grid Spacing.


16

Gambar 16 Pengaturan dan tampilan setelah dibuat grid

4.6 Running/kalkulasi

Langkah terakhir dalam Rocscience adalah memulai perinta running.

Caranya adalah menekan toolbar seperti pada gambar 3.25 kemudian Rocscience

Slide akan melakukan perhitungan seperti pada gambar 3.26. Proses perhitungan

tersebut memerlukan waktu beberapa menit (tergantung kecepatan bekerja

komputer).

Gambar 17 Perintah untuk running


17

Gambar 18 Proses running Rocscience Slide

Top up menu Slope Stability Compute akan otomatis tertutup setelah proses

perhitungan mencapai 100%. Selanjutnya adala melakukan interpretasi nilai FoS

dengan Rocscience Slide Interpret dengan perintah seperti pada gambar 3.27.

Gambar 19 Perintah untuk membuka Rocscience Slide Interpret

4.7 Interpretasi nilai FoS

Rocscience Slide Interpret adalah software komplemen Slide yang berfungsi

untuk melakukan interpretasi nilai FoS hasil kalkulasi dengan Rocscience Slide.


18

Ketika pertama kali dibuka dari file Rocscience Slide yang sedang dikerjakan maka

Rocscience Slide Interpret akan menunjukkan nilai FoS terkecil.

Gambar 20 Tampilan Rocscience Slide Interpret

Pada gambar terlihat di dalam kotak di atas lereng terdapa warna. Setiap

warna menunjukkan nilai skala FoS tertentu sesuai dengan petunjuk di bagian kiri.

Nilai FoS pada semua kemungkinan pusat gelincir yang terdapat pada skala warna

terebut dapat diketahui. Dari gambar di atas juga terlihat pada failed material

terdapat bentuk busur lingkara. Busur tersebut akan berubah jika dipilih pusat

gelincir yang berbeda. Nilai FoS pada semua kemungkinan lokasi pusat gelincir

tersebut dapat disajikan dalam bentuk grafik seperti pada gambar 3.29 dan tabel

dalam format Microsoft Excel.


19

Gambar 21 Grafik nilai FoS berdasarkan koordinat pusat gelincir

Pada gambar 3.30 terlihat interpretasi hasil analisis kestabilang lereng

lengkap dengan bidang gelincir berbentuk busur lingkaran, pusat gelincir disertai

jari-jari, dan nilai FoS. Rocscience Slide Interpret juga dapat menunjukkan diagram

gaya yang bekerja sesuai denga karakteristik material dan geometri yang dibuat.

Diagram tersebut dapat dilihat pada gambar 3.31. Data gaya yang bekerja tersebut

juga dapat diinterprtasikan sebagai sebagai data numerik.

Gambar 22 interpetasi hasil analisis kestabilan lereng


20

Gambar 23 Diagram gaya yang bekerja pada sebuah slice dengan metode Bishop

ii

DAFTAR PUSTAKA

Almanera,Raimundo dan Nasution, Yuda. 2007. Rock Slope Stability

Concepts.(Presentasi Stabilitas Lereng) PT. Newmont Nusa Tenggara.

Buku dengan editor Sosdrodarsono, S. dan Nakazawa, K., Editor. 1981. Mekanika

Tanah dan Teknik Pondasi. PT .Pradnya Paramita. Jakarta.

Buku Terjemahan Das. B. M. 1988. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa

Geokteknis). Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Principles of

Geotechnical Engineering.

Effective Stress. 2010 Wikipedia. http://id.wikipedia.org/wiki/effective steress [10

Januari 2010 ]

Hoek, E. and Bray. J.W,1981. Rock Slope Engineering 3rd Ed, The Instuation of

Mining ang Metallurgy London.

Krynine, D.P. dan Judd, W.R. 1997. Principles of Engineering Geology and

Geotechnics. McGraw-Hill Inc. Book Company. New York

Purnomo, Joko. 2009 .Tambang Terbuka (Open Pit Mine),

http://ssokoj.blogspot.com/2009/08/tambang terbuka open pit mine.html.

PERHAPI (Perhimpunan Ahli tambang Indonesia). 2009. Kumpulan Makalah

Geoteknik. PT. Freeport Indonesia. Jakarta.

s Geoteknik Tutorial Rocscience Slide

Documents

Transcript of s Geoteknik Tutorial Rocscience Slide