Proposal Tugas Akhir (Geotek) [PDF]

Citation preview

ANALISIS KESTABILAN LERENG DI VALE INDONESIA TBK, KECAMATAN NUHA, KABUPATEN LUWU TIMUR, PROVINSI SULAWESI SELATAN



PROPOSAL TUGAS AKHIR (TTA – 400)



Diajukan Oleh : Annisa Noorraya 100.701.13.028 Sponsor : Bapak Wiyatno Haryanto



PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ISLAM BANDUNG 2018 M / 1439 H



KATA PENGANTAR



Assalamalaikum Wr. Wb.



Puji serta syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Proposal Tugas Akhir ini dengan baik. Proposal ini dibuat agar dapat memperoleh izin penelitian di PT VALE INDONESIA TBK. Dalam hal ini, penelus berencana mengajukan judul “Analisis Kestabilan Lereng Di PT VALE INDONESIA TBK, Kecamatan Nuha, Kabupaten Luwu Timur, Provinsi Sulawesi Selatan ” Penulis menyadari keterbatasan proposal Tugas Akhir ini baik judul maupun isinya, sehingga apabila topik yang telah ditentukan atau judul yang penulis ajukan penulis tersebut agar dapat disesuaikan dengan situasi dan kondisi yang ada di PT VALE INDONESIA TBK. Semoga proposal ini menjadi bahan pertimbangan segenap direksi dan karyawan PT VALE INDONESIA TBK untuk memberikan izin bagi pelaksanaan kegiatan penelitian Tugas Akhir. Besar harapan penulis agar pihak perusahaan dapat mengizinkan penulis untuk melakukan penelitian Tugas Akhir. Penulis menyampaikan banyak terima kasih pada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan proposal ini sehingga dapat terselsaikan dengan baik. Wassallammu’alaikum Wr. Wb.



Bandung, Februari 2018



Penulis



ANALISIS KESTABILAN LERENG DI PT VALE INDONESIA TBK, KECAMATAN NUHA, KABUPATEN LUWU TIMUR, PROVINSI SULAWESI SELATAN PROPOSAL TUGAS AKHIR (TTA – 400)



I.



PENDAHULUAN



1.1.



Latar Belakang Penambangan adalah suatu kegiatan usaha yang dilakukan dengan



tujuan untuk mengambil mineral, batuan, hingga batubara. Dalam kegiatan penambangan khususnya tambang terbuka selalu memiliki resiko akan longsoran lereng, apabila lereng-lereng yang terbentuk dari proses penambangan (pit slope) itu tidak stabil maka kegiatan produksi akan terganggu. Oleh karena itu suatu analisis kemantapan lereng merupakan suatu bagian yang penting untuk mencegah



terjadinya



gangguan-gangguan



terhadap



kelancaran



produksi



maupun terjadinya bencana yang fatal. Analisis kestabilan lereng dilakukan untuk menentukan faktor aman dari bidang longsor yang potensial, yaitu dengan menghitung besarnya kekuatan geser untuk mempertahankan kestabilan lereng dan menghitung kekuatan geser yang menyebabkan kelongsoran. Dimana dari perbandingan tersebut didapatkan nilai Faktor Keamanan. Pada tanah atau batuan dalam keadaan tidak terganggu (alamiah) telah bekerja tegangan-tegangan vertikal, horisontal dan tekanan air pori serta mempunyai sifat-sifat fisik asli tertentu, seperti sudut geser dalam (angle of internal friction, ø), kohesi (c) dan bobot isi yang juga sangat berperan dalam menentukan kekuatan tanah dan yang juga mempengaruhi kemantapan lereng. PT VALE INDONESIA TBK merupakan sebuah perusahaan yang bergerak dalam bidang pertambangan nikel yang berencana untuk melakukan analisis



kestabilan



lereng



pada



suatu



tambang



nikel,



sehingga



dilakukannya kajian geoteknik untuk mendapatkan desain yang optimal.



perlu



1.2.



Perumusan Masalah



1.2.1. Identifikasi Masalah Dalam penelitian ini masalah yang akan diidentifikasi adalah sebagai berikut : 1. Analisis kestabilan lereng untuk pit expand. 2. Perubahan geometri lereng ketika dilakukannya pit expand. 3. Material penyusun lereng yang berupa material tanah. 4. Nilai Faktor Keamanan yang didapatkan dari pemodelan lereng dan pengaruh dari input parameter. 1.2.2. Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Mengidentifikasikan kondisi material penyusun lereng dari sifat fisik dan mekaniknya. 2. Melakukan simulasi geometri lereng berdasarkan input parameter yang telah didapatkan. 3. Simulasi dilakukan tanpa mempertimbangkan beban dinamis maupun beban statis pada lokasi penelitian. 1.2.3. Masalah Penelitian Masalah penelitian yang akan dibahas antara lain adalah : 1. Berapa nilai kohesi dan sudut geser dalam yang didapatkan dari pengujian lab? 2. Bagaimana nilai FK yang didapat dengan menggunakan input parameter dari hasil pengujian? 3. Apakah dengan dilakukannya expand pit akan mempengaruhi geometri lereng yang telah ada?



1.3.



Maksud Dan Tujuan



1.3.1. Maksud Kegiatan penelitian ini dilakukan untuk menentukan kestabilan desain lereng tambang nikel PT VALE INDONESIA TBK yang optimal, stabil, dan aman.



1.3.2. Tujuan Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu : 1. Mendapatkan karakteristik material dari data pemboran geoteknik dan uji sampel. 2. Melakukan



pemodelan



geometri



lereng



sesuai



parameter



yang



didapatkan. 3. Menentukan nilai faktor keamanan minimum lereng. 4. Merekomendasikan



geometri



lereng



yang



optimal



berdasarkan



pemodelan yang telah dilakukan.



1.4.



Metodologi Penelitian Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sebagai



berikut : 1.4.1. Pengkajian Data Sekunder Mengumpulkan data yang berkaitan dengan penelitian yang berasal dari perusahaan ataupun referensi lain yang meliputi data umum tentang lokasi penelitian, serta peta-peta yang berhubungan dengan penelitian, 1.4.2. Pengumpulan Data Primer Data yang digunakan dalam penelitian ini berupa data pemboran geoteknik (pendeskripsian core) dan in-situ test (standard penetration test dan permeability test), uji laboratorium berupa index properties (moisture content, atterberg limit, hydrometer, specific gravity dan grain size analysis) dan mechanical properties (uji triaxial UU dan triaxial CU). 1.4.3. Pengolahan dan Analisis Data Pada tahapan ini dilakukan proses pengolahan terhadap data yang telah diperoleh dari tahap pengumpulan data, menggunakan software Slide yang selanjutnya digunakan untuk membuat model lereng di daerah penelitian yang stabil. 1.4.4. Penyusunan Laporan Merupakan tahap akhir dari penelitian untuk menghimpun seluruh hasil pengolahan data secara sistematis dalam bentuk laporan tugas akhir.



Gambar 1. Metodelogi Penelitian



II.



LANDASAN TEORI



2.1.



Kemantapan Lereng Lereng adalah sebuah permukaan tanah yang terbuka, yang berdiri



membentuk sudut tertentu terhadap sumbu horisontal, atau dapat dikatakan lereng adalah permukaan tanah yang memiliki dua elevasi yang berbeda dimana permukaan tanah tersebut membentuk sudut. Dari proses terbentuknya, sebuah lereng dapat terjadi secara alamiah dan buatan manusia. Yang dimaksud dengan lereng alamiah adalah lereng yang terbentuk karena proses alam tanpa campur tangan manusia, sedangkan lereng buatan adalah lereng yang dibentuk oleh manusia seperti lereng akibat sebuah galian dan lereng akibat timbunan. Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap kemantapan lereng yaitu gaya-gaya yang menambah tegangan dan gaya-gaya yang mengurangi kekuatan. Apabila gaya dan tegangan yang terjadi lebih besar dari kekuatan yang ada maka lereng akan mengalami instabilitas (ketidakmantapan). Kemantapan suatu lereng secara umum dinyatakan dengan faktor keamanan (safety factor). Faktor ini merupakan perbandingan antara gaya penahan yang mempertahankan kemantapan lereng dengan gaya penggerak yang menyebabkan kelongsoran. Secara matematis faktor keamanan lereng dapat dinyatakan sebagai berikut: FK = Dimana



: FK



Fph Fpq



= Faktor Keamanan Lereng



Fph



= Gaya penahan



Fpq



= Gaya Penggerak



Menurut Bowles (1984), apabila harga FK untuk suatu lereng > 1,25 yang berarti gaya penahan lebih besar dari pada gaya penggerak, maka lereng tersebut berada dalam keadaan stabil. Tetapi, bila nilai FK < 1,07 yang artinya gaya penahan lebih kecil daripada gaya penggerak, maka lereng tersebut berada dalam keadaan tidak stabil dan rawan terjadi longsor. Akan tetapi, jika nilai kestabilan lerengnya 1,07 < FK < 1,25 maka lereng tersebut



berada dalam



keadaan kritis. Bowles (1984) juga menyatakan bahwa kondisi 1,07 < FK < 1,25 tetap tidak di kehendaki, karena apabila terjadi pengurangan gaya penahan atau penambahan gaya penggerak sekeci l apapun, lereng akan menjadi tidak stabil dan rawan terjadi longsor. Oleh karena itu, nilai FS selalu dibuat lebih dari 1,25.



Sumber : Materi Kuliah Rekayasa Geoteknik, 2015.



Gambar 2. Stabilitas Lereng



2.2.



Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng Faktor-faktor yang mempengaruhi ketidakmantapan lereng terutama



dalam metode analisis kemantapan lereng menggunakan sistem kalsifikasi massa batuan dapat dijelaskan sebagai berikut : 1.



Geometri Lereng Semakin



besar



sudut/kemiringan



serta



tinggi



lereng



maka



kemantapannya akan berkurang. 2.



Struktur Geologi Setiap massa batuan terbentuk dari sekumpulan batuan utuh yang dipisahkan



satu



dengan



lainnya



oleh



bidang



diskontinu



(ketidakmenerusan) yaitu berupa struktur geologi seperti : patahan (sesar), kekar, lipatan, bidang perlapisan dan sejenisnya. Karena bidang diskontinu adalah merupakan bidang lemah, maka perilaku massa batuan sangat bergantung pada karakteristik bidang lemah tersebut. Kehadiran struktur geologi dalam proses penambangan/penggalian lebih banyak berpengaruh buruk terhadap kemantapan lereng, hal ini karena kekuatan massa batuan berkurang serta memberi peluang lebih cepat pada proses pelapukan.



3.



Kondisi Hidrologi dan Hidrogeologi Air yang mengalir pada pori-pori batuan dapat mengurangi karakteristik kekuatan material, hal ini karena suatu komposisi batuan terdiri dari butiran-butiran mineral, air dan udara. Kekuatan ikatan antar butir dalam keadaan kering akan melemah jika diantaranya (ruang kosong/pori yang berisi udara) terisi oleh air.



4.



Sifat Fisik dan Mekanik Material Sifat fisik dan sifat mekanik tanah atau batuan yang diperlukan dalam analisa kemantapan lereng adalah : 



Bobot Isi () Bobot isi batuan adalah perbandingan antara berat dengan volume material yang dinyatakan dalam satuan berat per volume.







Sudut gesek dalam Sudut gesek dalam merupakan sudut yang dibentuk dari hubungan tegangan normal dan tegangan geser di dalam material batuan. Sudut gesek dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika suatu material dikenakan tegangan yang melebihi tegangan gesernya.







Kohesi (c) Kohesi adalah kekuatan tarik menarik antar butiran tanah







Porositas Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak menyerap air, dengan



bobot isinya akan menjadi besar sehingga memperkecil



kemantapan lereng. 



Kandungan Air Semakin besar kandungan air dalam batuan, maka tekanan air pori menjadi semakin besar pula, dengan demikian berarti kuat geser batuan menjadi semakin kecil sehingga kemantapan lereng menjadi berkurang.







Kuat Tekan, kuat tarik dan kuat geser Kekuatan batuan biasanya dinyatakan dengan kuat tekan (confined and unconfined compressive strength), kuat tarik (tensile strength) dan kuat geser (shear strength). Batuan yang mempunyai kuat tekan,



kuat tarik dan kuat geser yang besar akan lebih mantap atau tidak mudah longsor. 5.



Gaya Dari Luar Gaya-gaya



dari



luar



yang



dapat



mempengaruhi



(mengurangi)



kemantapan suatu lereng adalah : 



Getaran yang diakibatkan oleh gempa, peledakan dan pemakaian alat-alat mekanis yang berat di dekat lereng.







2.3.



Pemotongan pada dasar lereng (toe)



Jenis Longsoran Lereng tambang yang tidak stabil akan mengalami longsoran, jenis



longsoran yang sering terjadi pada tambang adalah : 2.3.1. Longsoran Busur (Circular Failure) Longsoran ini banyak terjadi pada lereng tanah dan batuan lapuk atau sangat tertekekarkan dan di lereng-lereng timbunan. Bentuk bidang gelincir pada longsoran busur.



Sumber : E. Hoek & J.W. Bray, 1981



Gambar 3. Longsoran Busur



2.3.2. Longsoran Bidang (Plane Failure) Longsoran bidang relatif jarang terjadi. Namun, jika ada kondisi yang menunjang terjadinya longsoran bidang, longsoran yang terjadi mungkin akan lebih besar (secara volume) daripada longsoran lain. Longsoran ini disebabkan oleh adanya struktur geologi yang berkembang, seperti kekar (joint) ataupun patahan yang dapat menjadi bidang luncur.



Sumber : Diktat Praktikum Geologi Struktur, 2016



Gambar 4. Longsoran Bidang



2.3.3. Longsoran Baji (Wedge Failure) Longsoran baji merupakan jenis longsoran yang sering terjadi di lapangan. Sama halnya dengan longsoran bidang, longsoran baji juga diakibatkan oleh adanya struktur geologi yang berkembang. Perbedaan pada longsoran baji adalah adanya dia struktur geologi yang berkembang dan saling berpotongan.



Sumber : E. Hoek & J.W. Bray, 1981



Gambar 5. Longsoran Baji



2.3.4. Longsoran Guling (Toppling Failure) Longsoran guling umumnya terjadi pada lereng yang terjal dan pada batuan yang keras, dimana struktur bidang lemahnya berbentuk kolom. Longsoran guling ini terjadi apabila bidang-bidang lemah yang terdapat pada lereng mempunyai kemiringan yang berlawanan dengan kemiringan lereng.



Sumber : E. Hoek & J.W. Bray, 1981



Gambar 6. Longsorang Guling



2.4.



Metode Kesetimbangan Batas Metode ini dinyatakan dengan persamaan-persamaan kesetimbangan



dari satu atau beberapa blok yang diasumsikan tidak terdeformasi, dan mengurangi gaya-gaya yang tidak diketahui (reaksi dari bagian stabil dari massa batuan atau gaya-gaya antar blok), khususnya gaya geser yang bekerja pada permukaan longsoran yang dipilih sebelumnya. Hipotesa yang dibuat secara umum adalah bahwa gaya-gaya geser ini mewakili seluruh bagian yang sama dari kuat geser batuan dimana gaya-gaya geser ini bekerja. Kondisi kestabilan lereng dengan menggunakan metode ini dinyatakan dalam indeks faktor keamanan. Faktor keamanan dihitung menggunakan kesetimbangan gaya atau kesetimbangan momen, atau menggunakan kedua kesetimbangan gaya tersebut tergantung dari metode perhitungan yang dipakai. Dalam menentukan faktor keamanan dengan metode ini, terdapat beberapa persamaan statis yang digunakan dalam penentuan faktor keamanan, meliput : 



Penjumlahan gaya pada arah vertikal untuk setiap irisan yang digunakan untuk menghitung gaya normal pada bagian dasar irisan.







Penjumlahan gaya pada arah horizontal untuk setiap irisan yang digunakan untuk menghitung gaya normal antar irisan.







Penjumlahan momen untuk keseluruhan irisan yang bertumpu pada satu titik.







Penjumlahan gaya pada arah horizontal untuk irisan.



Sifat-sifat material yang relevan dengan masalah kemantapan lereng adalah sudut geser dalam (ø), kohesi (c), dan berat satuan (ɣ) batuan. Hubungan antara kuat geser (τ) dan tegangan normal (σ) dapat dinyatakan oleh persamaan berikut : τ = c + σn Tanø



2.5.



Metode Bishop Metode Bishop menggunakan kesetimbangan gaya dalam arah vertikal



dan kesetimbangan momen pada pusat lingkaran bidang gelincir. Dalam metode ini gaya geser antar irisan diasumsikan nol. Faktor keamanan untuk metode ini dirumuskan sebagai berikut : FS = Dimana : X



𝒀 𝑭𝑺



𝜮𝑿 / (𝟏+ ) 𝜮𝒁+𝑸



= {c+[(ɣr × h) – (yw × hw)]tanø}(Δx ÷ cos ψb)



Y



= tan ψb × tan ø



Z



= ɣr × h × Δx × sin ψb



Q



= ½ × ɣw × Z2 (α/R)



Catatan : Sudut ψb negatif ketika sliding uphill Kondisi berikut ini harus terdapat dalam setiap bagian : 1) σ' =



(ɣr ×h)-(ɣw ×hw)-c ( tan ψb / FS) 1+Y/FS



2) cos ψb (1 + Y/FS) > 0,2 Kondisi pertama berguna untuk memastikan bahwa tegangan normal efektif pada dasar setiap bidang irisan selalu positif. Jika syarat ini tidak terpenuhi, pengaruh tegangan akibat rekahan perlu diperhitungkan dalam analisis. Jika kondisi ini tetap tidak dapat dipenuhi setelah mempertimbangkan kembali kondisi air tanah atau memperhitungkan tegangan akibat rekahan, rumus Faktor Keamanan menurut metode Bishop tidak berlaku dan perlu analisis lebih terperinci. Sementara itu, kondisi kedua yang diajukan oleh Whitman dan Bailey (1967) digunakan untuk memastikan bahwa analisis tidak akan dibatalkan (invalidated) oleh kondisi-kondisi yang kadang terjadi di kaki lereng. Jika kondisi ini tidak terpenuhi oleh semua bidang irisan, dimensi bidang irisan perlu diganti. Namun, jika syarat ini masih tidak terpenuhi, metode Bishop ini pun tidak berlaku.



2.6.



Metode Janbu Longsoran busur dengan bidang gelincir non-sirkular juga dapat dianalisis



menggunakan metode Janbu. Agar pengaruh adanya beban dinamis ikut diperhitungkan dalam analisis. Dilakukan sedikit modifikasi terhadap rumus Faktor Keamanan (FK) Janbu, yaitu dengan menambahkan faktor gemba (Fg) yang didefinisikan sebagai berikut : Fg = a/g Dimana : a



= Percepatan yang timbul sehubungan dengan adanya beban dinamis / gempa, dapat berupa ah yang arah kerjanya mendatar atau av yang arah kerjanya vertikal.



g



= Percepatan gravitasi.



Rumus faktor keamanan (FK) Janbu berupa : FK = Dimana : X



Y FS



(fo × ΣX)/ (1+ ) ΣZ+Q



= {c+[(ɣr × h) – (yw × hw)]tanø}(1 + tan2 ψb) Δx



Y



= tan ψb × tan ø



Z



= ɣr × h × Δx × tan ψb



Q



= ½ × ɣw × Z2



Catatan : Sudut ψb negatif ketika sliding uphill Aprolsimasi faktor koreksi ƒo (Hoek dan Bray, 1981) adalah : ƒo = 1 + K[𝒅⁄𝑳 ̶ 1,4(𝒅⁄𝑳)2] Dimana : c' = 0; K = 0,31 c > 0; ø' > 0; K = 0,50 Menurut Nonveiller (1965), metode Janbu memberikan nilai Faktor Keamanan yang logis jika diterapkan pada bidang gelincir yang landau (biasanya dengan nilai sudut geser dalam > 30°) dan sebaiknya tidak digunakan untuk permukaan lereng yang curam dengan material penyusunnya memiliki sudut geser dalam yang rendah.



III.



WAKTU DAN TEMPAT PELAKSANAAN



3.1.



Jadwal Kegiatan Sesuai dengan proposal yang diajuan, maka waktu pelaksanaan Tugas



Akhir dilaksanakan pada tanggal 19 Maret 2018 – 1 Juni 2018. Tahapan kegiatan tugas akhir dapat dijelaskan dengan tabel berikut :



No



Nama Kegitan



1



Orientasi Lapangan



2



Kegiatan Lapangan



3



Evaluasi Data



4



Analisis Data



5



Penyusunan Laporan



Maret (minggu ke - ) 3 4



Waktu Pelaksanaan April Mei (minggu ke - ) (minggu ke - ) 1 2 3 4 1 2 3 4



Juni (minggu ke -) 1



Keterangan : Kegiatan yang dilakukan : Kegiatan yang tidak dilakukan



3.2.



Peserta Tugas Akhir Adapun data peserta yang ingin melaksanakan kegiatan Tugas Akhir di



PT VALE INDONESIA TBK ini adalah sebagai berikut :



3.3.



Nama



: Annisa Noorraya



NPM



: 100.701.13.028



Jenis Kelamin



: Perempuan



Tempat Tgl. Lahir



: Bogor, 08 Mei 1995



Telpon



: 087872250359



Email



: [email protected]



Permohonan Fasilitas Untuk mendukung pelaksanaan kegiatan Tugas Akhir ini, maka penulis



mengharapkan sekiranya dari pihak perusahaan menyediakan fasilitas yaitu berupa : 1.



Penyediaan alat-alat penunjang kegiatan dan Keselamatan Kesehatan Kerja (K3) selama kegiatan berlangsung.



IV.



PENUTUP Demikian proposal tugas akhir ini penulis ajukan, besar harapan kami



sebagai penulis akan bantuan semua pihak di PT VALE INDONESIA TBK demi kelancaran serta suksesnya pelaksanaan tugas akhir yang akan penulis laksanakan, atas perhatian dan kerjasamanya penulis haturkan sekian dan terima kasih.



V.



DAFTAR PUSTAKA Abramson, Lee W. dkk. 2002. “Slope Stability And Stabilization Methods”. John Wiley and Sons. USA. Anonim. 2014. “Handout



Analisa Longsoran Geologi Struktur



2013/2014” Laboratorium Geologi UNISBA. Bandung. Arif, Irwandy. 2016. “Geoteknik Tambang”. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Hustrulid, William A. dkk. 2000. “Slope Stability in Surface Mining”. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. USA. .