Ilmu Tambang

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEMANTAPAN LERENG



Kemantapan lereng, baik lereng alami maupun lereng buatan (oleh kerja manusia), dipengaruhi oleh beberapa faktor, yang dapat dinyatakan secara sederhana sebagai gaya-gaya penahan dan gaya-gaya penggerak yang bertanggung jawab terhadap kemantapan lereng tersebut.
Dalam keadaan gaya penahan (terhadap longsoran) lebih besar dari gaya penggeraknya, maka lereng tersebut akan berada dalam keadaan yang mantap (stabil). Tetapi apabila gaya penahan menjadi lebih kecil dari gaya penggeraknya, maka lereng tersebut menjadi tidak mantap dan longsoran akan terjadi.
Sebenarnya, longsoran tersebut merupakan suatu proses alam untuk mendapatkan kondisi kemantapan lereng yang baru (keseimbangan baru), di mana gaya penahan lebih besar dari gaya penggeraknya.
Untuk menyatakan/memberikan bobot (tingkat) kemantapan suatu lereng dikenal apa yang disebut dengan Faktor Keamanan (safety factor), yang merupakan perbandingan antara besarnya gaya penahan dengan gaya penggerak longsoran; dan dinyatakan sebagai berikut :


Apabila harga F untuk suatu lereng > 1,0; yang artinya gaya penahan > gaya penggerak, maka lereng tersebut berada dalam keadaan mantap/aman. Tetapi apabila harga F < 1,0, di mana gaya penahan < gaya penggerak, maka lereng tersebut berada dalam kondisi  tidak mantap dan mungkin akan terjadi longsoran pada lereng yang bersangkutan.
Dalam hal harga F = 1,0 atau besarnya gaya penahan sama dengan besarnya gaya penggerak, maka lereng tersebut berada dalam keadaan setimbang atau dengan kata lain lereng tersebut berada dalam keadaan  kritis.
Kondisi seperti di atas (F = 1,0) tetap tidak dikehendaki, karena apabila terjadi pengurangan gaya penahan atau penambahan gaya penggerak sekecil apapun lereng akan menjadi tidak mantap dan longsoran segera terjadi. Karena itu harga faktor keamanan F selalu dibuat lebih dari 1,0 (untuk lereng sementara/front penambangan F = 1,3, untuk lereng  permanen  F  =  1,5  dan  untuk  bendungan F > 2,0).
Faktor-faktor pembentuk gaya-gaya penahan :
1.  Jenis batuan
     Batuan beku, batuan sedimen tertentu dan batuan metamorf tertentu, yang masih segar dan belum mengalami proses pelapukan, umumnya memberikan kemantapan yang baik, terutama kalau batuan tersebut tersebar luas (monolitologi). Batuan beku umumnya terdiri dari mineral-mineral kritalin yang tersusun sedemikian rupa sehingga batuan tersebut kuat dan kompak karena kristal-kristalnya terikat satu sama lainnya dengan baik. Kuat tekan maupun kuat tarik batuan ini umumnya sangat tinggi.
     Batuan sedimen yang terkonsolidasi dengan baik, sehingga ikatan antara masing-masing butirnya kuat, juga mempunyai kekuatan batuan yang tinggi. Tetapi sedimen yang belum terkonsolidasi (lepas) tidak mempunyai kekuatan batuan yang tinggi. Kekuatan batuan sedimen juga dipengaruhi oleh kekuatan mineral-mineral penyusunnya.
     Batuan meamorf yang terdiri dari satu macam mineral yang kuat dan mempunyai ukuran-ukuran butiran yang homogen juga mempunyai kekuatan yang tinggi (kuarsit, marmer). Sedangkan  batuan metamorf yang bertekstur  sekis atau gneis mempunyai kekuatan yang tidak sama pada arah-arah yang berbeda (anisotrop) karena dipengaruhi oleh orientasi kristal.
2.  Kekuatan batuan
     Batuan utuh (intack rock) yang mempunyai kuat tekan uniaksial tinggi dan mempunyai sudut geser dalam (f) yang tinggi merupakan batuan yang sangat stabil terhadap longsoran. Batuan dengan kekuatan yang tinggi seperti ini, umumnya adalah batuan beku (granit, andesit, basalt, dll), beberapa jenis batuan sedimen (batu pasir, breksi, dll) dan batuan metamorf (kuarsit, batu marmer, dll). Untuk batuan-batuan tersebut di atas umumnya tidak mempunyai masalah mengenai kemantapan lerengnya, kecuali kalau batuan tersebut tidak utuh dengan adanya bidang-bidang lemah (massa batuan). Sudut lereng pada batuan yang kuat tersebut bisa mencapai 900 atau bahkan > 900, dan dengan tinggi lereng yang besar.
    
     Kekuatan batuan dinyatakan oleh sifat-sifat mekaniknya yang berupa parameter-parameter kuat tekan (sc), kohesi (c) dan sudut geser dalam (f). Dalam analisis kemantapan lereng parameter-parameter yang penting adalah harga-harga c dan f, yang merupakan sifat asli kekuatan batuan.
Faktor-faktor  pembentuk gaya-gaya penggerak
Gaya penggerak umumnya dipengaruhi oleh gravitasi, sehingga berat dari beban/bagian lereng yang bersangkutan adalah merupakan salah satu gaya penggerak yang memacu terjadinya longsoran. Parameter-parameter yang penting pembentuk gaya penggerak adalah :
1.  Bobot isi (g)
     Batuan dengan bobot isi yang besar akan memberikan beban/gaya yang lebih besar pada lereng.
2.  Kandungan air tanah (u)
     Keberadaan air sebagai “moisture” tanah maupun air pori tanah pada lereng yang bersangkutan akan memberikan tambahan beban yang besar pada lereng.
3.  Sudut lereng dan tinggi lereng (geometri lereng)
     Sudut dan tinggi lereng yang besar akan memberikan volume material besar, yang akan membuat beban lereng yang lebih besar.
Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya perubahan-perubahan pada kesetimbangan antara gaya penahan dan gaya penggerak
Longsoran yang terjadi pada lereng alami maupun pada lereng buatan umumnya terjadi karena terjadinya perubahan-perubahan yang menghasilkan pengurangan harga faktor keamanan (F) atau dengan kata lain memperkecil gaya penahan, memperbesar gaya penggerak, atau gabungan dari kedua proses tersebut.
1.  Faktor-faktor yang mengurangi gaya penahan/mengurangi kuat geser batuan
     Proses pelapukan
       Pelapukan (kimia) terjadi di mana-mana, terutama di daerah tropis di mana temperatur udara dan kelembaban relatif tinggi. Pelapukan yang terjadi pada batuan mengubah komposisi mineralogi batuan yang bersangkutan berikut struktur dalamnya (sistem kristal, kemas, tekstur, dll.) karena berubahnya sebagian atau seluruh mineral yang ada menjadi mineral lain, sebagai akibat dari reaksi kimia dengan air, asam, udara dan gas-gas lainnya, sehingga kekuatan batuan akan berkurang secara drastis. Karena proses pelapukan, maka baik sifat fisik maupun sifat mekanik batuan akan berubah dan umumnya mengakibatkan pengurangan kekuatan batuan/kuat geser batuan.
     Bidang lemah
       Proses alamiah (tektonik, perubahan temperatur atau pengurangan beban vertikal) dapat mengakibatkan perubahan struktur pada batuan dan menghasilkan bidang-bidang lemah yang berupa sesar, kekar atau retakan-retakan lainnya. Dengan munculnya bidang lemah tersebut, maka batuan yang tadinya utuh akan berubah menjadi massa batuan dengan kekuatan yang jauh lebih kecil dari sebelumnya. Selain itu beban yang diterima oleh massa batua,n juga akan diteruskan secara anisotrop ke sekitarnya, sehingga dengan demikian maka kestabilan juga akan menurun.
     Aktivitas manusia
       Dalam usaha-usaha untuk memenuhi kebutuhannya, manusia cenderung melakukan aktivitas yang akan mengubah kesetimbangan alami yang ada di muka buni ini, baik secara langsung maupun tidak langsung.
       Aktivitas manusia yang langsung mempengaruhi kesetimbangan muka bumi (dalam hal ini kemantapan lereng) antara lain adalah penggalian dan penimbunan (tambang, jalan raya, saluran air, dan bangunan-bangunan sipil lainnya). Dengan adanya aktivitas penggalian dan penimbunan maka geometri muka bumi berubah dan terjadi pengurangan penyangga atau penambahan beban yang mengakibatkan perubahan kesetimbangan tanah/lereng. Untuk timbunan, juga terjadi perubahan pada parameter-parameter kekuatan batuan, yaitu berubahnya harga-harga c dan f sebagai akibat dari penghancuran/ perubahan tekstur tanah/batuan. Secara langsung suatu penggalian akan merubah geometri muka bumi dan mengurangi penyangga pada dasar lereng, seperti yang terjadi pada bukaan-bukaan tambang. Sedangkan yang tidak langsung, umumnya karena kegiatan lain yang tidak secara langsung mengakibatkan terjadinya perubahan keseimbangan/kemantapan lereng, seperti antara lain :
       pertanian & irigasi, yang dapat mengkibatkan erosi dan perubahan muka air tanah, pelapukan batuan serta geometr lereng.
       sistem sanitasi dan drainase yang tidak baik, di kampung/pemukiman yang terletak di daerah lereng, yang dapat mengakibatkan erosi dan pelapukan batuan.
       pengalihan fungsi lahan seperti misalnya dari lahan pertanian di suatu bukit menjadi lahan perumahan/industri akan merubah perimbangan kuat geser dengan beban yang ada. Pembangunan tersebut akan meliputi perubahan geometri lereng, sistem air tanah dan penambahan beban yang besar pada daerah tersebut, sehingga apabila kesetimbangan yang ada terpengaruh, maka lahan tersebut akan menjadi tidak mantap.
       Dengan berkurangnya gaya penahan/kuat geser batuan tersebut, maka harga faktor keamanan (F) akan berkurang dan lereng menjadi tidak mantap lagi.
2.    Faktor-faktor yang memperbesar gaya penggerak
       Selain pengurangan kuat geser kekuatan batuan, penambahan beban/ gaya penggerak juga dapat membuat lereng yang tadinya mantap menjadi tidak mantap. Penambahan ini juga dapat terjadi secara alamiah maupun karena aktivitas manusia (langsung maupun tidak langsung).
       Aktivitas tektonik
          Terjadinya pengangkatan/penurunan muka bumi akan mengakibatkan terjadinya perubahan arah dan besar gaya-gaya yang bekerja pada suatu titik tertentu di kulit bumi ini. Misalnya di suatu daerah dengan morfologi datar atau landai, terjadinya proses pengangkatan/ penurunan akan mengubah morfologi daerah tersebut menjadi terjal. Akibatnya rona muka bumi akan berubah dan beban pada lereng-lereng yang baru akan lebih besar sehingga menghasilkan ketidak mantapan lereng.
       Gempa atau sumber getaran yang lain
          Getaran atau gelombang kejut dapat menghasilkan energi yang besar, yang apabila mempunyai arah yang sama dengan permukaan bebas suatu lereng dapat menambah beban dan mengakibatkan longsoran. Getaran yang berlangsung dalam waktu yang lama juga akan merubah struktur dalam batuan/tanah dan merubah kekuatannya.
       Penambahan beban akibat penimbunan
          Timbunan material (tanah/batu (waste)) maupun bangunan di atas suatu lereng akan memperbesar gaya penggerak dan dapat mengakibatkan longsoran pada lereng tersebut.
       Penambahan air tanah
          Penambahan air tanah pada pori-pori/celah-celah tanah/batuan jelas akan memperbesar gaya penggerak yang dapat mengakibatkan longsoran. Penambahan air tanah ini dapat terjadi karena alam (hujan, banjir, dll.) maupun karena aktivitas manusia (irigasi, drainase, dll.).
       Pengeringan  waduk
          Lereng tanah di sekitar waduk yang menjadi jenuh sebagai akibat dari pengisian waduk, akan menjadi tidak stabil pada waktu dikeringkan dan memungkinkan terjadinya longsoran.
          Dari uraian singkat di atas, jelas bahwa faktor-faktor yang penting dalam melakukan analisis kemantapan lereng adalah sebagai berikut :
         
          1.  Kondisi alam
              a. morfologi/topografi :  datar
                                                         landai
                                                         terjal
              b. geologi                       :  – tanah/batu
                                                         – susunan batuan (stratigrafi)
                                                         – jenis batuan
                                                         truktur dan orientasinya
                                                         tingkat pelapukan
                                                         penyebaran batuan
              c. hidrogeologi              :  kandungan air
                                                         kondisi air permukaan/hujan/musim
                                                         muka air tanah
                                                         perubahan pola aliran air tanah
                                                         aliran bawah tanah (chanelling)
                                                         keasaman/kimia air tanah
              d. tektonik                      :  sejarah tektonik/geologi
                                                         seismisitas daerah
              e. kondisi permukaan :  gundul
                                                         – vegetasi
                                                         basah/kering
          2.  Kondisi ubahan/buatan
              a. geometri lereng       :  tinggi lereng
                                                         sudut lereng
                                                         orientasi bidang lereng
                                                         sistem jenjang
              b. material (timbunan) :  – jenis material
                                                         – homogenitas material
                                                         – konsolidasi
                                                         – kandungan air
                                                         – ukuran butir
              c. hidrogeologi             :  – pola aliran air tanah
                                                         – erosi dan pelarutan
                                                         – kondisi air permukaan
                                                         – kimia air
              d. beban                        :  – beban statis
                                                         – beban dinamis
              e. kondisi dasar timbunan : – batuan yang stabil
                                                                – tanah lunak
                                                                – rawa + air
                                                                – kemiringan
                                                                – vegetasi
                                                                – dll.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *