Jumat, 07 Oktober 2011

GEOTEKNIK TAMBANG (Pendahuluan)

Didalam operasi penambangan, masalah kemantapan lereng akan ditemukan pada Penggalian Tambang Terbuka (open pit ataupun open cut), bendungan untuk cadangan air kerja, di tempat – tempat penimbunan bahan buangan (tailing disposal) dan di penimbunan bijih (stockyard).

Apabila lereng yang terbentuk sebagai akibat dari proses penambangan (pit slope) maupun yang merupakan sarana penunjang operasi penambangan (bendungan, jalan, dll) itu tidak stabil maka kegiatan produksi akan terganggu.

Oleh karena itu suatu analisis kemantapan lereng merupakan suatu bagian yang penting untuk mencegah terjadinya gangguan terhadap kelancaran produksi maupun terjadinya bencana yang fatal.

Dilihat dari jenis material, ada 2 macam lereng, yaitu :
· Lereng batuan
· Lereng Tanah

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.

Masalah kemantapan lereng pada umumnya tergantung pada faktor penyebab sebagai berikut :
1. Lokasi, arah, frekuensi, kekuatan dan karakteristik dari bidang – bidang lemah
2. Keadaan tegangan alamiah dalam massa batuan / tanah
3. Konsentrasi lokal dari tegangan
4. Karakteristik mekanik dari massa batuan / tanah
5. Iklim terutama jumlah hujan untuk di daerah tropis
6. Geometri Lereng

Tiga pendekatan utama dari analisis kemantapan lereng adalah :
1. Pendekatan mekanika batuan
2. Pendekatan mekanika tanah
3. Pendekatan yang memakai kombinasi keduanya

Beberapa metoda analisis kemantapan yang dapat digunakan antara lain :
1. Metoda analitik
2. Metoda grafik
3. Metoda keseimbangan limit
4. Metoda numerik (metoda elemen hingga, elemen diskret, eleman batas, dll)
5. Teori blok
6. Sistem pakar

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.

Gerakan tanah atau dapat di definisikan sebagai berpindahnya massa tanah atau batuan pada arah tegak, mendatar atau miring, dari kedudukannya semula.

Adapun jenis gerakan tanah atau batuan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Longsoran (sliding)
2. Runtuhan (falling)
3. Nendatan
4. Amblasan (subsidence)
5. Rayapan (creep)
6. Aliran (flow)
7. Gerakan Kompleks

Pengertian longsoran diperjelas oleh Coates (1977) dengan membuat daftar berikut:
1. Longsoran mewakili suatu kategori dan suatu fenomena, included under the general heading of mass movement
2. Gravitasi adalah gaya utama yang dilibatkan
3. Gerakan harus cukup cepat, karena rayapan (creep) adalah begitu lambat sebagai longsoran
4. Gerakan dapat berupa keruntuhan (falling), longsoran / luncuran (sliding), dan aliran (flow)
5. Bidang atau daerah gerakan tidak sama dengan patahan.
6. Gerakan akan ke arah bawah dam menghasilkan bidang bebas, jadi subsidence tidak termasuk.
7. Material yang tetap di tempat, mempunyai batas yang jelas dan biasanya melibatkan hanya bagian teratas dari punggung lereng.
8. Material yang tetap di tempat dapat meliputi sebagian dari regolith dan / atau bedrock.
9. Fenomena frozen ground biasanya tidak termasuk kategori ini.

Longsoran atau luncuran dalam arti yang sebenarnya :
• Dihasilkan umumnya pada suatu material yang kurang rapuh.
• Gerakan ini terjadi sepanjang satu atau beberapa bidang luncuran.
• Gerakan ini bisa berupa rotasi atau translasi yang tergantung pada keadaan material serta strukturnya.

Jika luncurannya merupakan rotasi, maka biasanya akan menghasilkan longsoran busur atau lingkaran. Tetapi bila gerakan ini merupakan translasi, maka akan menghasilkan longsoran bidang. Gabungan kedua gerakan ini akan menghasilkan longsoran busur dan bidang.

Runtuhan (falling) dapat terjadi dari bidang – bidang diskontinu pada suatu lereng yang tegak, pada rayapan dari lapisan lunak (misalnya marl lempung) atau gulingan blok sebagai contoh runtuhan yang terjadi di Gunung Granier En Savoie pada tahun 1248 (Hantz, 1988).

Keruntuhan dari jurang batu kapur dengan ketinggian sekitar 1000 m, mengikuti gelinciran / longsoran dari marl dan menggerakkan suatu volume yang sangat besar, yaitu sekitar 500.000.000 m3 yang menyebar sepanjang 7 km dengan luas 20 km2 dan membunuh ribuan penduduk.

Rayapan (Creep)
• Gerakan yang kontinu dan relatif lambat, kita tidak dapat melihat dengan jelas bidang rayapan.
• Contoh daerah yang sering mengalami kejadian ini adalah Pangadegang, cianjur selatan. Disana, daerah yang bergerak mencakup sekitar 100 km. selain itu, terjadi juga di daerah Ciamis utara, dan Banjarnegara di Jawa Tengah

Aliran
• Gerakan ini berasosiasi dengan transportasi material oleh air atau udara dan dipicu oleh gerakan longsoran sebelumnya.
• Kecepatan gerakan ini bisa sangat tinggi

Terzaghi (1950) and brunsden (1979) mengklasifikasikan penyebab gerakkan massa tanah atau batuan sebagai penyebab eksternal, internal, dan kombinasi keduanya.

Penyebab Eksternal :
1. Perubahan geometri lereng : pemotongan kaki lereng, erosi, perubahan sudut kemiringan, panjang, dll.
2. Pembebasan beban : erosi, penggalian
3. Pembebanan : Penambahan material, penambahan tinggi.
4. Shock dan vibrasi : buatan, gempa bumi
5. Penurunan permukaan air.
6. Perubahan kelakuan air : hujan, tekanan pori, dll.

Penyebab Internal :
1. Longsoran, progresif : mengikuti ekspansi lateral, fissuring, dan erosi
2. Pelapukan.
3. Erosi seepage : solution, piping

Klasifikasi dari longsoran pada umumnya dapat didasarkan pada faktor-faktor sebagai berikut :
1. Jenis dari material
2. Morfologi dari material
3. Karakteristik geomekanik
4. Kecepatan dan lama dari gerakan
5. Bentuk dari permukaan longsoran (bidang,baji,busur)
6. Volume yang dilibatkan
7. Umur dari longsoran
8. Penyebab longsoran
9. Mekanisme longsoran

Kemantapan suatu lereng dinyatakan dengan FAKTOR KEAMANAN (safety factor), yang merupakan perbandingan antara besarnya gaya penahan dengan gaya penggerak longsoran.

Apabila harga FK untuk suatu lereng > 1,0 (gaya penahan > gaya pengerak), maka lereng tersebut dikategorikan mantap. Tetapi apabila harga FK < 1,0 (gaya penahan < gaya penggerak), maka lereng tersebut berada dalam kondisi tidak mantap dan mungkin akan terjadi longsoran pada lereng yang bersangkutan.

Jenis longsoran pada lereng dapat dibagi menjadi 4 (empat) macam :
1. Longsoran Lereng Busur
2. Longsoran Lereng Guling
3. Longsoran Lereng Baji
4. Longsoran Lereng Bidang

Longsoran Busur pada massa tanah, ukuran, atau batuan dengan sistem kekar, yang rapat, mempunyai jumlah keluarga kekar dengan orientasi acak.

Longsoran Bidang pada massa batuan dengan satu keluarga kekar dengan orientasi positif terhadap kemiringan muka lereng.

Longsoran Membaji pada massa batuan dengan dua keluarga kekar yang masing-masing orientasinya terpotong dengan garis potong bidang-bidangnya yang mempunyai orientasi positif terhadap kemiringan muka lereng.

Longsoran Guling pada batuan kuat dengan satu keluarga kekar yang orientasinya relatif tegak dan jarak antara kekarnya relatif pendek.

Tahap – tahap penyelesaian masalah dan pembuatan keputusan.
Walaupun demikian hal ini lebih sesuai untuk kasus dimana lereng tambang tidak stabil dan usaha – usaha perbaikan dari lereng, maka ada 3 unsur yang penting :
Penilaian Situasi = Kategori lokasi
Analisis Masalah = Identifikasi mekanisme dan analisis
Analisis Keputusan = Perancangan lereng

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 kristalin 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 Metamorf yang terdiri dari satu macam mineral yang kuat dan mempunyai ukuran butiran yang homogen juga mempunyai kekuatan yang tinggi (kuarsit, marmer). Sedangkan batuan metamorf yang bertekstur sekis atau gneiss mempunyai kekuatan yang tidak sama pada arah – arah yang berbeda (anisotrop) karena dipengaruhi oleh orientasi kristal.

Kesalahan dimensi lereng (tinggi dan sudut lereng) :
- Hadirnya struktur geologi
- Hadirnya air tanah dan air permukaan
- Adanya pengikisan oleh angin
- Adanya proses pelapukan
- Adanya beban dinamis

1 komentar: