Laporan geotek

1. 1
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam membuat suatu desain tambang, diperlukan perencanaan
mengenai aspek-aspek yang menyangkut operasi penambangan agar proses
penambangan dapat berjalan efektif dan efisien. Salah-satu aspeknya adalah
mengenai kemantapan lereng yang akan ditemukan pada saat penggalian
tambang, termasuk juga untuk bendungan, jalan yang dilalui alat berat, tempat-
tempat penimbunan bahan buangan (tailing disposal) dan di penimbunan bijih
(stockyard).
Ketika terjadi suatu kondisi lereng yang terbentuk akibat dari proses
penambangan (pit slope) maupun yang merupakan sarana penunjang operasi
penambangan itu tidak stabil maka kegiatan produksi akan terganggu bahkan
menurun. Oleh karena itu suatu analisis kemantapan lereng merupakan suatu
bagian yang penting untuk mencegah terjadinya gangguan terhadap kelancaran
produksi maupun terjadinya bencana yang fatal. Dalam menentukan kestabilan
atau kemantapan lereng, dikenal istilah faktor keamanan (Safety Factor), yang
merupakan perbandingan antara gaya – gaya yang menahan, terhadap gaya-
gaya yang menggerakkan tanah tersebut.
1.2 Maksud dan Tujuan
1.2.1 Maksud
Maksud dilakukannya praktikum mengenai analisis geoteknik ini adalah
agar mahasiswa bisa merencanakan data dasar yang telah didapatkan dari data
analisis geoteknik untuk suatu desain lereng bukaan tambang.
1.2.2 Tujuan
Sedangkan tujuan dilakukannya praktikum ini yaitu :
 Mengetahui parameter apa saja dalam perhitungan analisis geoteknik
 Mengetahui data-data dasar yang dibutuhkan untuk perencanaan
pembukaan lereng suatu tambang.

2. 2
2
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Dasar Geoteknik
Pada dasarnya, geoteknik berasal dari ilmu mekanika yang diaplikasikan
pada batuan atau penyusun kulit bumi, sednagkan mekanika merupakan ilmu
mengenai mekanika dan batuan. Mekanika adalah ilmu yang mempelajari efek
yang terjadi apabila suatu tekanan atau gaya dikenakan pada sebuah benda.
Sedangkan, batuan adalah suatu bahan atau material yang terdiri dari satu atau
lebih mineral berbeda, yang telah terkonsolidasi dan bersatu membentuk kulit
bumi. Secara umum istilah mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritis
dan terapan, cabang dari mekanika, yang mempelajari tentang perilaku
(behavior) atau respons batuan dan massa batuan bila terhadapnya dikenakan
gaya atau tekanan.
Dalam aplikasinya, pada pekerjaan keteknikan di dalam massa batuan,
baik pekerjaan sipil (misalnya, penerowongan), maupun pertambangan (open pit,
underground mining), banyak pakar menggunakan istilah geoteknik pada saat di
lapangan. Inti dari ilmu geoteknik adalah kemantapan suatu lereng baik bukaan
tambang maupun untuk kontruksi lainnya, sedangkan yang dimaksud geometri
lereng adalah tinggi lereng dan kemiringan lereng, yang dapat dipandang
sebagai lereng tunggal (single bench), lereng ganda (double benches), tripple
benches, inter-ramp slope atau overall slope. Untuk suatu jenis material, makin
tinggi dan makin curam sudut lereng maka makin rendah stabilitas lereng
tersebut, demikian juga sebaliknya. Sehingga ini akan memperngaruhi terhadap
nilai factor keamanan yang dihasilkan, hal ini dipengaruhi juga dengan kondisi
batuan atau anah pada saat dilakukan bukaan tambang.
2.2 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Stabilitas Lereng
Banyak faktor yang berpengaruh terhadap stabilitas atau kelongsoran
lereng, yang menurut penulis (Gde Suratha), dapat dikelompokkan menjadi 5
faktor utama, yaitu sebagai berikut:

3. 3
3
a) Geometri lereng, yaitu tinggi dan kemiringan lereng.
b) Sifat fisik-mekanik, kekuatan (terutama kuat geser) dan bobot isi massa
batuan pembentuk lereng.
c) Orientasi umum struktur diskontinuitas massa batuan lereng terhadap
orientasi muka lereng bukaan tambang.
d) Adanya air tanah di dalam massa batuan lereng.
e) Faktor luar sistem lereng, berupa beban luar dan atau getaran (gempa
bumi dan akibat peledakan tambang)
Selain faktor-faktor tersebut terdapat pula factor-faktor luar yang dapat
mempengaruhi suatu lereng, faktor luar yang berpengaruh terhadap stabilitas
lereng tersebut dapat berupa beban statik dan beban dinamik. Beban statik,
antara lain; di bagian belakang crest lereng ditempatkan alat-alat berat tambang,
lokasi setling pond, dan lain-lain. Beban dinamik, dapat berupa getaran gempa
bumi dan atau akibat peledakan yang kurang terkontrol, dan lain-lain.
2.3 Analisis Geoteknik Untuk Stabilitas Lereng
Dalam analisis dan penentuan jenis tindakan pengamanannya, lereng
batuan tidak dapat disamakan dengan lereng tanah, karena parameter material
dan jenis penyebab longsor di kedua lereng tersebut sangat jauh berbeda.
Tiga pendekatan utama dari analisis kemantapan lereng adalah :
a) Pendekatan mekanika batuan
b) Pendekatan mekanika tanah
c) Pendekatan yang memakai kombinasi keduanya
Analisis stabilitas lereng dilakukan terhadap model lereng dari masing-
masing sektor desain dengan metode yang relevan yang umum diterima di dunia
geoteknik. Menurut filosofi desain Pit Slope, diperlukan suatu level tinggi dalam
penyelidikan, engineering, dan judgement agar diperoleh desain dengan level
risiko yang dapat diterima. Jika kondisi massa batuan jelek (poor rock
conditions), dan terdapat bangunan infra stuktur di dekatnya, maka penyelidikan
geoteknik harus dilakukan dengan lebih cermat dan komprehensif.

4. 4
4
Gambar 2.1
Analisis Stability (Geoteknik) Dalam Ruang Lingkup Sistem Penambangan

5. 5
5
Dalam menentukan kestabilan / kemantapan lereng, dikenal istilah Faktor
Keamanan (Safety Factor), yang merupakan perbandingan antara gaya – gaya
yang menahan, terhadap gaya – gaya yang menggerakkan tanah tersebut. Bila
faktor keamanan lebih tinggi dari satu, umumnya lereng tersebut dianggap stabil.
Gambar 2.2
Langkah Penentuan FK
Beberapa metoda analisis kemantapan yang dapat digunakan antara lain:
a) Metoda analitik
b) Metoda grafik
c) Metoda keseimbangan limit
d) Metoda numerik (metoda elemen hingga, elemen diskret, eleman batas.
e) Teori blok
f) Sistem pakar
2.4 Sumber Data Dan Informasi Suatu Analisis Geoteknik
Pengendalian dokumen data geoteknik adalah aspek penting dalam
pengelolaan proses desain terkait dengan Sistem Pengendalian Stabilitas Lereng
(SSCS) ini. Pemetaan geoteknik di permukaan lereng umumnya dilakukan
selama operasi penambangan berjalan, bertujuan untuk memperkirakan
karakteristik dan kondisi massa batuan terutama perubahannya, termasuk
kondisi struktur diskontinuitas massa batuan. Pemetaan yang berpola akan
memudahkan dalam pengendalian untuk meyakinkan bahwa pemetaan
dilakukan secara berulang-ulang mengikuti kemajuan tambang. Data dan
informasi yang dubutuhkan untuk menunjang SSCS ini, meliputi; estimasi

6. 6
6
rockmass strength, pengalaman unjuk kerja lereng, hasil pemetaan geoteknik
permukaan, air tanah, drill core logs, sismisitas dan kondisi tegangan in-situ.
2.4.1 Rockmass Strength Estimation
Proses memperkirakan nilai rockmass strength adalah hal penting dalam
rock slope engineering. Penentuan berbagai nilai sifat-sifat batuan/tanah
umumnya dilakukan dengan index dan atau pengujian di Laboratorium.
Pengujian lab. atau lapangan hanya akan menghasilkan suatu indikasi strength
batuan sebagai kekuatan batuan utuh (intack rock strength). Harus dibedakan
bahwa rockmass strength umumnya lebih rendah daripada intack rock strength,
karena skalanya lebih besar dan adanya struktur diskontinuitas di dalam massa
batuan.
Oleh karena itu, perlu pendekatan (RMR-Classification) dan judgement
(professional judgement) ketika akan menggabungkan semua data-data untuk
menjadi parameter input yang mewakili batuan secara massa untuk keperluan
analisis slope stability. Sifat-sifat batuan yang dibutuhkan untuk analisis stabilitas
lereng harus dikumpulkan secara berkesinambungan mengikuti kemajuan fase
penambangan dengan cara sampling dan uji laboratorium dan atau pemetaan
permukaan.
2.4.2 Historical Slope Performance
Penilaian terhadap pengalaman kelongsoran atau unjuk kerja lereng pada
masa lalu dan atau yang sedang berjalan akan sangat berguna sebagai dasar
untuk merevisi desain untuk fase penambangan selanjutnya. Penilaian itu dibuat
mencakup komponen berikut ini :
 Suatu program intensif pengumpulan data dan informasi,
 Program pemantauan kualitatif dan kuantitatif,
 Sistem pengumpulan data (data storage system) yang memungkinan
pemilihan data secara efisien dan usability-nya,
 Kompetensi dan terlatihnya petugas yang mengambil, mengumpulkan
dan menilai data (standard),
 Perubahan data secara terpadu untuk desain dan operasional
penambangan jika diperlukan.
Bagian penting dari proses ini adalah penilaian terhadap slope instability
(longsoran) yang pernah terjadi selama tambang berjalan. Secara konkritnya, jika
data longsoran dapat direkonstruksi dengan baik, maka kita dapat memverifikasi

7. 7
7
data parameter strength of rockmass in-situ dengan pendekatan analisis balik
(back analysis).
2.4.3 Pit Wall Mapping
Pemetaan pada dinding lereng bukaan tambang dilakukan selama masa
penggalian /penambangan bertujuan untuk memperkirakan pengembangan,
sifat-sifat dan orientasi dari struktur diskontinuitas dan sifat-sifat geoteknik massa
batuan, sebagai suatu dasar untuk indikasi dari kemungkinan model longsoran
serta untuk tujuan-tujuan desain atau perbaikan desain. Pemetaan berpola
(mapping templets) apakah RMR mapping, Line mapping, atau Cell mapping,
akan membantu meyakinkan bahwa pengumpulan data pada Pit Wall mapping
dilakukan secara berulang-ulang.
2.4.4 Drill Core Logging
Logging geoteknik untuk inti (core) hasil pengeboran akan menghasilkan
data yang dibutuhkan untuk desain lereng bukaan tambang, khususnya dalam
memperkirakan rockmass strength, informasi struktur (diskontinuitas), dan
memberikan informasi kondisi batuan di belakang batas penambangan (pit
limits).
2.4.6 Seismicity dan Stress Regime
Secara geologi berdasarkan peta kegempaan Indonesia, Kalimantan
Timur tidak termasuk daerah rawan gempa dan dapat dianggap stabil dari aspek
tektonik. Sehingga faktor getaran akibat gempa dan tegangan in-situ (stress)
tidak perlu diperhitungkan. Yang perlu diperhitungkan mungkin getaran akibat
kegiatan peledakan walaupun umumnya terkontrol dan relatif kecil.
2.4.5 Hidrology atau Geohidrologi
Air permukaan yang bersumber dari air hujan umumnya akan
berpengaruh kepada permukaan lereng tambang dalam bentuk terjadi erosi
permukaan terutama jika batuan permukaan terdiri dari lapisan berpasir lemah,
atau batuan lapuk.
Sedangkan air tanah, yaitu air yang terdapat di dalam massa batuan
lereng akan berpengaruh negatif terhadap slope stability, dalam bentuk ;
 Menambah berat beban lereng akibat density batuan basah bertambah
besar,
 Menambah tekanan air pori batuan/tanah akibat adanya air tanah,

8. 8
8
 Air tanah yang merembes ke luar (permukaan) lereng akan menyebabkan
erosi, dan dapat menyebabkan material-material lemah seperti lapisan
pasir lemah menjadi hancur (sloughing) dan atau terjadi blok-blok batuan
lepas-lepas.
Gambar 2.3
Tipe Kondisi Air Tanah
2.5 Pemodelan Dengan Finite Elemen Methode (FEM)
Yang dimaksud dengan analisis geoteknik dengan cara pemodelan
dengan FEM adalah pemodelan lereng dengan cara membagi blok lereng ke
dalam elemen-elemen mesh, di mana setiap elemen mesh dibatasi oleh node-
node yang akan dihitung data output perubahannya akibat perubahan yang
terjadi pada blok lereng.
Sebelum masuk ke analisis balik, terlebih dahulu akan dibahas sekilas
tentang pemodelan dan analisis stabilitas lereng dengan FEM,. Tahapan proses
dalam pemodelan numerik dengan FEM ini, adalah meliputi :

9. 9
9
 Pemodelan sistem statika,
 Pemodelan batuan dan parameter geoteknik,
 Pemodelan pembebanan dan tegangan insitu,
 Penentuan kondisi batas, dan
 Validasi model.
Gambar 2.4
Back Analysis Dengan FEM
2.5.1 Pemodelan Sistem Statika
Pemodelan sistem statika adalah penggambaran keadaan sistem struktur
penampang lereng tambang yang disimulasikan, yang telah memperhitungkan
gaya dalam yang bekerja, konfigurasi jenis dan sifat-sifat batuan, struktur
diskontinuitas massa batuan dan geometri dari sistem itu sendiri. Pemodelam
sistem statika dalam hal ini menggunakan kaidah analisis regangan bidang
(plane strain), atau model analisis dalam dua dimensi. Dalam analisis ini,
regangan ke arah tegak lurus luas model (arah sumbu Y) dianggap nol, atau
dengan asumsi panjang model ke arah sumbu Y adalah tak terbatas. Oleh
karena itu analisis regangan hanya dilakukan ke arah sumbu x dan sumbu z.
2.5.2 Pemodelan Prilaku Batuan
Yang dimaksudkan pemodelan prilaku batuan adalah memilih prilaku atau
sifat khas massa batuan yang sesuai dengan kondisi massa batuan sebenarnya
yang digambarkan dalam model tersebut. Untuk tambang-tambang batubara di
Indonesia pada umumnya, massa batuan lereng dianggap berprilaku elasto-
plastik, sehingga memungkinkan dilakukan analisis dengan asumsi elastik

10. 10
10
sampai batas terjadinya kondisi plastik pada beberapa bagian di dalam sistem
statika model tersebut. Criteria of failure yang digunakan adalah kriteria
keruntuhan geser Mohr-Coulomb untuk lapisan overburden, interburden,
batubara maupun batuan alas.
2.5.3 Input Parameter
Input parameter geoteknik yang mewakili untuk semua lapisan massa
batuan lereng model ditentukan berdasarkan beberapa pertimbangan yaitu; hasil
penyelidikan geoteknik permukaan untuk memperkirakan karakteristik massa
batuan, data hasil uji geoteknik di laboratorium, karakteristik umum batuan pada
tambang-tambang batubara dan penyesuaian-penyesuaian (professional
judgment). Data input parameter geoteknik untuk pemodelan FEM meliputi;
 Bobot isi,
 Modulus deformasi massa batuan (E),
 Poisson’s Ratio (ν),
 kuat tarik (σt),
 kohesi puncak (Cp),
 sudut geser dalam puncak (Φp)
 kohesi residu (C r)
 sudut geser dalam residu (Φr)
2.5.4 Tegangan In-situ
Beban yang bekerja dapat disebabkan oleh gaya gravitasi bumi dan
factor getaran. Besarnya tegangan karena pengaruh gaya gravitasi merupakan
fungsi kedalaman di bawah permukaan atas dari model dan densitas rata-rata
batuan overburden. Secara teoritis tegangan di suatu titik di dalam model dapat
dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
zzh
z
k
hg








1
.
..
Dengan keterangan :
z = Tegangan vertical,
h = Tegangan horizontal
 = Densitas batuan
g = Percepatan gravitasi
h = Kedalaman

11. 11
11
k = Faktor tegangan
v = Poisson’s ratio
2.5.5 Kondisi Batas
Yang dimaksud dengan kondisi batas adalah kondisi yang didefinisikan
pada batas-batas model. Dalam pemodelan ini, pada sisi kiri dan kanan model
dianggap tidak terjadi lagi pergerakan ke arah horizontal model ((x = 0) dan
masih dibolehkan adanya pergerakan ke arah vertical (z  0). Sedangkan pada
titik pojok kiri dan kanan bawah model dianggap sebagai titik tetap, tidak ada
pergerakan ke arah sumbu x maupun sumbu z (x= z = 0).
2.5.6 Validasi model
Validasi model dimaksudkan sebagai upaya memeriksa kebenaran atau
validasi dari model yang dibangun, yang meliputi geometri sistem statika, batas-
batas jenis batuan, jenis batuan, parameter geoteknik massa batuan, dan
distribusi tegangan vertikal dan atau tegangan horizontal, serta beban luar yang
bekerja pada model. Distribusi tegangan vertikal yang terjadi akibat proses
konsolidasi alamiah selama proses pembentukan model tersebut di alam
dilakukan dengan cara mengeksekusi model dengan program (software FEM)
yang digunakan, yang merupakan proses konsolidasi dari sistem statika model),
yang kemudian hasilnya dicek kesesuaiannya dengan nilai tegangan teoritis.

12. 12
12
BAB III
KESIMPULAN
Analisis geoteknik merupakan suatu study atau kajian mengenai
kondisi suatu lereng bukaan tambang untuk di desain pada tahap
perencanaan tambang sedemikian rupa sehingga memenuhi kriteria
aman yang dikaitkan dengan nilai factor keamanan (Fk). Adapun
parameter yang menjadi dasar data dalam analisis geoteknik ini seperti
bobot isi, modulus deformasi massa batuan (e), poisson’s ratio (ν), kuat
tarik (σt), kohesi puncak (cp), sudut geser dalam puncak (φp), kohesi
residu (c r) sudut geser dalam residu (φr). Sehingga dari parameter
tersebut dalam merencanakan suatu geoteknik dalam perencanaan
tambang dibutuhkan data-data dasar yang menjadi data untuk
membentuk suatu lereng bukaan tambang seperti rockmass strength
estimation, historical slope performance, pit wall mapping, drill core
logging, seismicity dan stress regime, dan hidrology atau geohidrologi.

13. 13
13
DAFTAR PUSTAKA
Miner wahyu http//geoteknik_tambang.com, Analisis Geoteknik. Diakses Pada
Tanggal 23 Oktober 2013 Pukul 06:45 WIB (doc, online)
Anonim, http//geoteknik_pertambangan.com, Study Kemantapan Lereng Untuk
Geoteknik. Diakses Pada Tanggal 23 Oktober 2013 Pukul 06:50 WIB
(doc, online)
H. Maryanto, Kuliah Geoteknik, Pemodelan dan Analisis Slope Stability.
Universitas Islam Bandung 23 Oktober 2013.