Mekanika Tanah kemantapan lereng

1. MEKANIKA TANAH II
KEMANTAPAN LERENG

2. DEFINISI...
• Gerakan tanah (mass movement) ialah perpindahan massa
tanah/batu pada arah tegak, miring, atau mendatar dari
kedudukan semula.
• Gerakan tanah mencakup gerak rayapan, aliran, dan
longsoran (land slide).
• Menurut definisi ini maka longsoran adalah bagian dari
gerakan tanah.

3. LONGSOR
• Longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng
berupa batuan, tanah, atau material campuran tersebut,
bergerak kebawah atau keluar lereng.
• Proses terjadinya longsor diawali oleh air yang meresap ke
dalam tanah akan menambah bobot tanah. Jika air tersebut
menembus sampai ke tanah kedap air yang berperan sebagai
bidang gelincir, maka tanah menjadi licin dan tanah pelapukan
diatasnya akan bergerak mengikuti lereng dan keluar lereng.

4. BENTUK KELONGSORAN
Ada beberapa jenis bentuk kelongsoran, yaitu:
1. Longsor translasi
2. Longsor rotasi
3. Pergerakan blok
4. Runtuhan batu
5. Rayapan tanah
6. Aliran bahan rombakan
Di Indonesia jenis longsor yang paling sering terjadi adalah longsor
translasi dan longsor rotasi.
Jenis tanah longsor yang paling banyak memakan korban jiwa
adalah aliran bahan rombakan.

5. JENIS-JENIS LONGSOR
1. Longsor Translasi:
Longsor ini terjadi karena bergeraknya massa tanah dan batuan
pada bidang gelincir berbentuk rata atau menggelombang landai.

6. 2. Longsor Rotasi:
Longsoran ini muncul akibat bergeraknya massa tanah dan batuan
pada bidang gelincir berbentuk cekung.
JENIS-JENIS LONGSOR

7. 3. Pergerakan Blok:
Pergerakan blok terjadi karena perpindahan batuan yang bergerak
pada bidang gelincir berbentuk rata. Longsor jenis ini disebut juga
longsor translasi blok batu.
JENIS-JENIS LONGSOR

8. 4. Runtuhan Batu:
Runtuhan batu terjadi saat sejumlah besar batuan atau material lain
bergerak kebawah dengan cara jatuh bebas. Biasanya, longsor ini
terjadi pada lereng yang terjal sampai menggantung, terutama di
daerah pantai. Runtuhan batu-batu besar dapat menyebabkan
kerusakan parah.
JENIS-JENIS LONGSOR

9. 5. Rayapan Tanah:
Longsor ini bergerak lambat serta serta jenis tanahnya berupa
butiran kasar dan halus. Longsor ini hampir tidak dapat dikenal.
Setelah beberapa lama terjadi longsor jenis rayapan, posisi tiang-
tiang telepon, pohon-pohon, dan rumah akan miring kebawah.
JENIS-JENIS LONGSOR

10. 6. Aliran Bahan Rombakan:
Longsor ini terjadi ketika massa tanah bergerak didorong oleh air
dan terjadi di sepanjang lembah yang mencapai ratusan meter
jauhnya. Kecepatan bergantung pada kemiringan lereng, volume
air, tekanan air dan jenis materialnya.
JENIS-JENIS LONGSOR

11. FAKTOR-FAKTOR
YANG MENYEBABKAN LONGSOR
• Tanah longsor terjadi bila:
gaya pendorong pada lereng > gaya penahan
• Gaya pendorong dipengaruhi oleh:
- besarnya sudut kemiringan lereng,
- air,
- beban,
- berat jenis tanah atau batuan.
• Gaya penahan dipengaruhi oleh:
- kekuatan batuan dan kepadatan tanah.
• Faktor penyebab terjadinya gerakan pada lereng juga tergantung pada
kondisi batuan dan tanah penyusun lereng, struktur geologi, curah hujan,
vegetasi penutup dan penggunaan lahan pada lereng tersebut, namun
secara garis besar dapat dibedakan sebagai faktor alam dan faktor
manusia.

12. FAKTOR ALAM
• Kondisi geologi : batuan lapuk, kemiringan lapisan, sisipan lapisan
batu lempung, struktur sesar dan kekar, gempa bumi, stratigrafi, dan
gunung berapi.
• Iklim : curah hujan yang tinggi.
• Keadaan topografi : lereng yang curam.
• Keadaan air : kondisi drainase yang tersumbat, akumulasi massa
air, erosi dalam, pelarutan dan tekanan hidrostatika.
• Tutup lahan yang mengurangi tahan geser, misalnya tanah kritis.
• Getaran yang diakibatkan oleh gempa bumi, ledakan, getaran
mesin, dan getaran lalu lintas kendaraan.

13. • Pemotongan tebing pada penambangan batu di lereng yang terjal.
• Penimbunan tanah urugan di daerah lereng.
• Kegagalan struktur dinding penahan tanah.
• Penggundulan hutan.
• Budidaya kolam ikan diatas lereng.
• Sistem pertanian yang tidak memperhatikan irigasi yang aman.
• Pengembangan wilayah yang tidak di imbangi dengan kesadaran
masyarakat, sehingga RUTR tidak ditaati yang akhirnya merugikan
sendiri.
• Sistem drainase daerah lereng yang tidak baik.
FAKTOR MANUSIA

14. • Munculnya retakan-retakan di lereng yang sejajar dengan arah
tebing. Biasanya terjadi setelah hujan.
• Munculnya mata air baru secara tiba-tiba.
• Tebing rapuh dan kerikil mulai berjatuhan.
• Jika musim hujan biasanya air tergenang, menjelang bencana itu,
airnya langsung hilang.
• Pintu dan jendela yang sulit dibuka.
• Runtuhnya bagian tanah dalam jumlah besar.
• Pohon/tiang listrik banyak yang miring.
• Halaman/dalam rumah tiba-tiba ambles.
GEJALA UMUM TANAH LONGSOR

15. TUJUAN ANALISIS STABILITAS LERENG
• Mengetahui stabilitas jangka pendek dan jangka panjang
• Mengetahui kemungkinan terjadinya longsor
• Mengetahui cara untuk mendesain ulang lereng yang telah longsor

16. PRINSIP DASAR
ANALISA FAKTOR AMAN LERENG
 = tahanan geser sepanjang L (t/m2)
c = kohesi massa lereng (t/m2)
L = panjang segmen bidang gelincir (m)
W = berat massa lereng di atas segmen
L (ton)
V = beban luar (ton)
 = sudut yg dibentuk oleh bidang
gelincir dg bidang horisontal (derajat)
 = tekanan pori (water x h x L)
ᶲ = sudut geser dalam massa lereng
(derajat)
s = gaya dorong geser (ton/m2)
F = faktor aman lereng (tanpa satuan)

17. ANALISIS LERENG TANAH
Secara garis besar dibagi 3 (tiga) kelompok:
Cara pengamatan visual yaitu dengan mengamati langsung di lapangan dengan membandingkan
kondisi lereng yang bergerak atau diperkirakan bergerak dan yang yang tidak. Cara ini
memperkirakan lereng labil maupun stabil dengan memanfaatkan pengalaman di lapangan. Cara
ini kurang teliti, tergantung dari pengalaman seseorang. Cara ini dipakai bila tidak ada resiko
longsor terjadi saat pengamatan.
Cara komputasi adalah dengan melakukan hitungan berdasarkan rumus (Fellenius, Bishop,
Janbu, Sarma, Bishop modified ,dan lain-lain).
Cara grafik adalah dengan menggunakan grafik yang sudah standar (Taylor, Hoek & Bray, Janbu,
Cousins dan Morganstren). Cara ini dilakukan untuk material homogen dengan struktur
sederhana. Material yang heterogen (terdiri atas berbagai lapisan) dapat didekati dengan
penggunaan rumus (cara komputasi).

18. NILAI FAKTOR KEAMANAN LERENG

19. BEBERAPA USAHA PENINGKATAN
FAKTOR KEAMANAN STABILITAS LERENG
A. Pengurangan beban kepala lereng
B. Pemberian counterweight

20. BEBERAPA USAHA PENINGKATAN
FAKTOR KEAMANAN STABILITAS LERENG
C. Pembuatan subdrain
D. Pemasangan retaining wall
Muka air
tanah asli
Muka air tanah
dengan subdrain

21. BEBERAPA USAHA PENINGKATAN
FAKTOR KEAMANAN STABILITAS LERENG
E. Pemasangan turap dengan angker
F. Perkuatan geotextile
Geotextile
Timbunan

22. BEBERAPA USAHA PENINGKATAN
FAKTOR KEAMANAN STABILITAS LERENG
G. Soil nailing

23. DATA YANG DIPERLUKAN UNTUK
PERHITUNGAN FAKTOR AMAN LERENG
• Data topografi untuk membuat penampang lereng: sudut
lereng, tinggi lereng, dan panjang lereng dari kaki lereng
ke puncak lereng.
• Data geologi teknik (uji lapangan dan laboratorium)
- sudut geser dalam (ᶲ; derajat)
- kohesi (c; kN/m2 atau ton/m2)
- berat isi tanah basah (wet; kN/m3 atau ton/m3)
- kadar air tanah (w; %)

24. Beberapa metode utk analisis
stabilitas lereng

25. Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Tanpa rembesan air





 2
cos
.
.
cos
cos
.
.
.
H
L
H
L
bc
Na










L
b
c
W
Na
Ta
H
W = LH 
Na = LH  . cos 
Ta = LH  . sin 
Tegangan normal () akibat berat W adalah
Tegangan geser () akibat berat W adalah






 sin
.
cos
.
.
cos
sin
.
.
H
L
H
L
bc
Ta










26. Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Tanpa rembesan air
Tegangan geser () diimbangi/ ditahan oleh kuat geser tanah (f)
f = c +  tan f
f = c + L H  cos  tan f
Stabilitas lereng :



f




sin
.
cos
.
.
tan
.
cos
.
. 2
H
H
c
SF
d
f 



27. Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Tanpa rembesan air
Pada kondisi kritis f = d
c + .H cos2  tan f = . H. cos . sin 
1. Untuk tanah berbutir kasar, c = 0
.H cos2  tan f = . H. cos . sin 
tan f = tan 
2. Untuk tanah berbutir halus, f = 0
c = . H. cos . sin 

28. Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Dengan Rembesan Air





 2
cos
.
.
cos
cos
.
.
.
H
L
H
L
bc
N
sat
sat
a










L
b
c
W
Na
Ta
H
W = LH sat
Na = LH sat . cos 
Ta = LH sat . sin 
tegangan normal () akibat berat W adalah
tegangan geser () akibat berat W adalah






 sin
.
cos
.
.
cos
sin
.
.
H
L
H
L
bc
T
sat
sat
a
d 









H cos 
arah
rembesan air
H cos2 

29. Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Dengan Rembesan Air
Tegangan geser () diimbangi/ ditahan oleh kuat geser tanah (f)
f = c + ’ tan f
f = c + (-u) tan f
dimana
u = w H cos2 
 = sat H cos2 
f = c + (sat H cos2  - wH cos2  ) tan f
f = c + (sat - w ) H cos2  tan f
f = c + ’H cos2  tan f

30. Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Dengan Rembesan Air



f




sin
.
cos
.
.
tan
.
cos
.
'. 2
H
H
c
SF
sat
d
f 


Pada kondisi kritis (seimbang), f = d
c +  ’ .H cos2  tan f = sat. H. cos . sin 

31. Stabilitas Lereng Menerus (infinite slope)
Dengan Rembesan Air
f



 tan
'
'
tan
w


1. Untuk tanah berbutir kasar, c = 0
 ‘ .H cos2  tan f =  sat. H. cos . sin 
Kemiringan lereng maksimum adalah
f



 tan
'
'
tan 1









 -
w
atau
2. Untuk tanah berbutir halus, f = 0
c =  sat. H. cos . sin 

32. Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus

.
ABC
W 

H
A
B C
Ta
Na
W
 q
 
q

q

sin
.
sin
)
sin(
2
.
5
,
0 -
 H
W


q

q

q

q

q





 -






 -


sin
)
sin(
5
,
0
sin
.
sin
.
sin
)
sin(
5
,
0
sin
2
2
H
T
H
T
W
T
a
a
a
q

q

q

q
cos
.
sin
.
sin
)
sin(
5
,
0
cos
2





 -


H
N
W
N
a
a
Gaya pendorong (Ta) Gaya normal (Na)
Berat massa ABC

33. Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
Tegangan normal () adalah
q


q


q
q

q

q



cos
.
sin
)
sin(
5
,
0
sin
cos
.
sin
.
sin
)
sin(
5
,
0 2





 -












 -


H
H
H
AC
Na
Tegangan geser () adalah
q


q


q
q

q

q



sin
.
sin
)
sin(
5
,
0
sin
sin
.
sin
.
sin
)
sin(
5
,
0 2





 -












 -


H
H
H
AC
T
d
d
a
d

34. Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
Tegangan geser akan ditahan (diimbangi) oleh kuat geser tanah
f
q


q


f


tan
.
cos
.
sin
)
sin(
5
,
0
tan





 -




H
c
c
f
f
Stabilitas lereng ditentukan dari perbandingan kuat geser tanah (f )
dengan tegangangeser tanah ()
d
f
SF



SF (safety factor) adalah faktor keamanan. Lereng akan stabil bila SF
bernilai 1 atau lebih

35. Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
q


q

f
q


q

sin
.
sin
)
sin(
5
,
0
tan
.
cos
.
sin
)
sin(
5
,
0





 -





 -


H
H
c
SF

36. Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Lurus
Pada kondisi kritis SF = 1, atau f = , maka
q


q

f
q


q

sin
.
sin
)
sin(
5
,
0
tan
.
cos
.
sin
)
sin(
5
,
0 




 -






 -
 H
H
c





 -
-

f

f


cos
.
sin
)
cos(
1
4
.H
c






-
-

)
cos(
1
cos
.
sin
.
4
f

f


c
H
Sehingga dengan penyederhanaan diperoleh
Tinggi maksimum lereng adalah

37. Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Melingkar
j
W2
W1
R
R
R
O
A B
H
C
D
L2
L1
E
F
Berat tanah W1 = luas EFCD 
Berat tanah W2 = luas ABFE 
Kemungkinan W1 mengalami kelongsoran ditahan oleh W2 dan c
Kuat geser tanah akibat
kohesi, c

38. Bila semua gaya dimomenkan ke titik O maka diperoleh:
Momen yang meruntuhkan Md = W1. L1
Momen penahan Mr = W2.L2 + c . (AED). R
maka momen keseimbangan di O adalah :
W1.L1 – W2. L2 = c. (AED). R
Bila busur AED = j. R maka
W1.L1 – W2. L2 = c. j. R . R
Untuk tanah lempung f  0 , syarat stabil lereng adalah
c = (W1.L1 – W2.L2)/ j. R2
Stabilitas Lereng Tinggi Terbatas (finite slope)
dengan Bidang Longsor Melingkar

39. Analisis stabilitas lereng menggunakan
metode irisan (slice method)
1 2
3
4
5
6
7
5
Fri

y
x
W5
b
Nai
Tai
Nai = Wi cos 
Tai = Wi sin 
Fri =  . b
= (c +  tan f ) b
= c.b + b  tan f
 = Nai/b atau Nai =  . b
  tan-1 (y/x)
= c (x/cos ) + W . cos  tan f
= c.b + Nai tan f

40. Analisis stabilitas lereng menggunakan
metode irisan (slice method)

f

sin
)
tan
.
cos
.
(
.
.
.
_
_
i
i
a
ri
a
ri
W
W
b
c
FS
T
R
F
R
T
R
F
R
FS
peruntuh
momen
penahan
momen
FS












