Aplikasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis untuk Menentukan Bidang

PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
Aplikasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis untuk Menentukan Bidang Gelincir Daerah Distrik
Abepura, Jayapura-Papua
Benon John O. Inggesi1), Virman2), Patrick Marcel Fandy 3), Bevie. M. Nahumury3)
1)
Mahasiswa Jurusan Teknik Pertambangan Uncen
2)
Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Uncen
3)
Jurusan Teknik Pertambangan Uncen
Indonesia didominasi oleh lapisan sedimen quarter yang
belum terkonsilidasi dengan baik sehingga dapat menjadi
pemicu terjadinya tanah longsor. Yang dimaksud dengan
tanah longsor (landslide) dalam kegiatan ini mengacu pada
pengertian yang didefenisikan oleh Vernes (1984) adalah:
gerakan massa tanah (termasuk batuan), lapisan hasil
sedimen yang belum terkonsilidasi atau lapisan tanah
pada bagian lereng dengan kemiringan landai sampai
sangat curam kearah kaki lereng
sebagai akibat
terlampauinya
keseimbangan daya tahan lereng.
Penentuan lahan rawan longsor dapat dilakukan dengan
mengkaji beberapa parameter yang dapat memicu longsor
seperti: lereng, sifat fisis tanah (data geolistrik dan
triaksial), jenis bangunan lahan dan curah hujan.
Sari
Tanah longsor adalah bencana alam yang sering terjadi dan
dipengaruhi oleh beberapa factor diantaranya adalah bidang
gelincir. Agar dampak dari longsor dapat diminimalkan
maka diperlukan pemetaan untuk identifikasi sehingga
dapat dilakukan pencegahan. Salah satu metode yang
banyak digunakan untuk identifikasi bidang gelincir adalah
metode geolistrik tahanan jenis. Aplikasi metode geolistrik
di lokasi penelitian bertujuan untuk menentukan bidang
gelincir. Hasil pengukuran berupa tahanan jenis semu
selanjutnya menggunakan program IPI2win untuk
menentukan true resistivity. Berdasarkan distribusi nilai
tahanan jenis maka bidang gelincir berada pada lapisan 3
dengan ketebalan 6 m (12 m – 20 m). Bidang gelincir
terdapat pada lapisan 4 yang dicirikan dengan struktur
tanahnya yang kompak (tahanan jenis 1742 ohm m.
Salah satu factor penyebab longsoran yang sangat
berpengaruh adalah bidang gelincir (slip surface) atau
bidang geser (shears surface). Pada umumnya tanah yang
mengalami longsoran akan bergerak diatas bidang gelincir
tersebut. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk
menginvestigasi bidang gelincir adalah metode geolistrik
tahanan jenis. Metode geolistrik ini memiliki beberapa
keunggulan diantaranya memiliki akurasi pengukuran yang
baik, tidak merusak lingkungan, biaya relative murah,
mampu mendeteksi perlapisan tanah hingga diatas 100 m.
Oleh karena itu metode ini dapat dimanfaatkan untuk
survey daerah rawan longsor, khususnya untuk menentukan
ketebalan lapisan yang berpotensi longsor serta litologi
perlapisan batuan bawah permukaan.
Kata kunci: tahanan jenis, bidang gelincir, lapisan
Pendahuluan
Perkembangan perekonomian yang semakin pesat di Kota
Jayapura memacu pemerintah daerah berfikir dan bekerja
keras untuk mengatasi berbagai persoalan diantaranya
adalah masalah kemacetan lalulintas yang disebabkan oleh
jumlah kendaraan yang semakin banyak. Perkembangan
ini memacu pemerintah untuk bisa menata tranfortasi
melalui pembangunan jalan melingkar (Ring road).
Ring road memiliki topografi yang tidak rata atau
berlereng termasuk
rawan terhadap gerakan tanah
(longsor).
Salah satu masalahnya adalah parameter
kekuatan geser tanah yang dapat berubah. Sebagai contoh,
karakteristik parameter kekuatan geser yang dapat berubah
apabila kondisi lapisannya telah terbuka terhadap udara,
apalagi jika terjadi ketergangguan secara fisik pada waktu
tanah dibuka.
Metode geolistrik tahanan jenis memiliki beberapa
konfigurasi , setiap konfigurasi mempunyai metode
perhitungan tersendiri untuk mengetahui nilai ketebalan
dan tahanan jenis bawah permukaan. Secara umum tahanan
jenis semu batuan oleh beberapa parameter yaitu factor
geometri, arus dan tegangan. Hubungan antar parameter
tersebut ditunjukkan oleh persamaan (1) di bawah:
………………………………..….(1)
Menurut
Wahyunto, 2005 potensi tanah longsor di
Indonesia cukup besar, sebab kondisi dan proses geologi
seperti proses pengangkatan , patahan, gempa bumi, dan
aktivitas vulkanik masih terus berlangsung. Curah hujan
yang tinggi dan keadaan sebagian besar lapisan tanah di
Dimana: K adalah factor geometri (m) yang tergantung
pada konfigurasi yang digunakan, I adalah arus listrik
(mA) dan V adalah beda potensial (volt). Dalam
24
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
penelitian memanfaatka konfigurasi Schlumberger, yang
besarnya ditentukan oleh persamaan (2) di bawah:
Menurut pemantauan Direktorat Geologi Tata Lingkungan
(1997) data frekuensi kejadian dan kerusakan yang
ditimbulkan oleh gerakan tanah longsor dalam sepuluh
tahun terakhir menunjukkan peningkatan, dengan daerah
sebaran yang bertambah luas. Sehubungan dengan hal
tersebut, penentuan tingkat kerawanan suatu wilayah
terhadap tanah longsor sangat diperlukan,, penentuan
tingkat kerawanan suatu wilayah terhadap tanah longsor
sangat diperlukan, untuk mendukung usaha perlindungan
termasuk bangunan diatasnya.
…………………………..…(2)
Dimana L atau (AB/2) adalah jarak antara elektroda arus
dengan titik pengukuran dan l atau (MN/2) adalah jarak
antara elektroda potensial dengan titik pengukuran.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui susunan lapisan
batuan bawah permukaan tanah dan bidang gelincir
berdasarkan hasil analisis data geolistrik dan data uji
tanah menggunakan metode triaksial.
Metodologi
Proyek jalan (ring road) ini terletak diantara Distrik
Abepura – Kota Jayapura. Secara geografis lokasi
penelitian terdapat pada kordinat 020 35’ 45,9’’ LS dan
1400 41’ 16,6 BT dengan ketinggian 64 m dpal. Secara
administrasi termasuk ke dalam daerah Distrik Abepura
Kota Jayapura, Propindi Papua, (Lampiran 1).
Uji triaksial tanah (c dan ) berbentuk silinder yang
dibungkus membran karet kedap air yang diberi tekanan
sel kesemua arah kemudian diberi tekanan aksial sampai
terjadi keruntuhan. Uji triaksial salah satu pengujian kuat
geser yang dilakukan di laboratorium. Uji ini diperlukan
untuk analisis daya dukung tanah, stabilitas lereng dan
stabilitas dinding penahan tanah. Kuat geser adalah gaya
perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap
desakan dan tarikan. Nilai kuat geser sebanding dengan
tegangan normal/vertical yang bekerja pada bidang geser.
Kuat geser dipengaruhi pula oleh gaya kohesi tanah yang
bergantung pada jenis tanah dan kepadatannya. Hubungan
fungsi antara tegangan normal dan tegangan geser pada
bidang runtuh dinyatakan dengan persamaan (3) di bawah:
Pengambilan
data
tahanan
jenis
menggunakan
Resistivitymeter NANIURA Model NRD 384, elektroda
arus dan potensial menggunakan besi stainless steel.
Obyek penelitian ini adalah batuan dasar yang dianggap
mampu menahan beban berupa pembangunan jalan
lingkar (ring road) . Batuan dasar di lokasi penelitian
kemungkinan berada di bawah permukaan dan dapat
dideteksi dari nilai tahanan jenis. Pengambilan data pada
obyek penelitian tersebut dilakukan dengan cara
mengalirkan arus ke dalam tanah melalui elektroda arus
(AB/2) dan kemudian mengukur harga potensial dengan
elektroda potensial (MN/2). Apabila dilakukan perubahan
spasi elektroda yang semakin panjang maka akan
didapatkan penambahan kedalaman. Data-data hasil
pengukuran berupa arus listrik (mA) dan beda potensial
(mV) selanjutnya diigunakan untuk mendapatkan nilai
tahanan jenis semu menggunakan persamaan (1).
Pengolahan data untuk mendapatkan tahanan jenis
sebenarnya (true resistivity) menggunakan program
IPI2win. Pengukuran geolistrik merupakan pengukuran tak
langsung dimana hasilnya berupa prediksi. Oleh sebab itu
dalam intepretasi data tahanan jenis dilakukan korelasi
dengan data geologi (data bor). Kegiatan pemboran di
daerah penelitian menggunakan bor mesin dengan total
kedalaman mencapai 35 m (tanah timbunan + tanah asli).
Output dari kegiatan bor berupa sampel tanah dan batuan
yang terdiri atas sampel terhambur (disturbed samples)dan
sampel tidak terhambur (undisturbed samples). Contoh asli
(undisturbed samples) adalah suatu contoh yang masih
menunjukkan sifat-sifat asli dari tanah yang ada padanya.
Contoh ini tidak mengalami perubahan dalam struktur
kadar air (water conten). Contoh asli dapat diambil dengan
memakai tabung contoh (samples tubes). Tabung contoh
merupakan suatu alat yang berbentuk silinder berdinding
tipis yang disambung dengan stang-stang bor dengan suatu
………………………………….(3)
Coulomb, 1976 (dalam Sriyati, R. 2011) mendefenisikan
fungsi
sebagai :
……………………………(4)
Persamaan (4) diatas disebut kriteria keruntuhan atau
kegagalan Mohr-Coulomb, dimana :
= Kuat geser (kg/cm2)
σ = tegangan normal pada bidang runtuh (kg/cm2)
= sudut geser
C = gaya kohesi (kg/cm2)
Kajian masalah tanah longsor telah dikembangkan oleh
beberapa peneliti seperti Sumiyatimah (2000) dan
Wahyono (1997). Menurut Sumiyatimah (2000) wilayah
rawan longsor umumnya terjadi pada lereng dengan
kemiringan >25% dengan curah hujan >3000 mm/tahun.
Sedangkan menurut Wahyono (1997) tanah longsor dapat
terjadi bila pada wilayah tersebut terjadi hujan selama 4-5
hari berturut-turut dengan curah hujan >90 mm/hari.
alat yang disebut pemegang tabung contoh. Tanah atau
batuan yang diambil merupakan tanah/batuan yang tidak
terganggu karena akan digunakan untuk pengujian
laboratorium mekanika tanah. Dalam penyelidikan di ring
25
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
road skyland, sampel – sampel yang dikumpulkan
selanjutnya di analisa di Laboratorium Pengujian Balai
Geoteknik Jalan dan Jembatan Bandung. Penyelidikan
tanah di laboratorium tanah, bertujuan untuk mengetahui
sifat fisik tanah diantaranya direct shear test (uji geser
langsung
Pembahasan
Berdarkan hasil pengukuran geolistrik tahanan jenis
konfigurasi Schlumberger terhadap dua titik pengukuran
maka diperoleh model penampang seperti pada Lampiran
1. Berdasarkan model penampang tersebut maka secara
garis besar diperoleh 5 lapisan yang memiliki kontras
tahanan jenis seperti Tabel 1. Berdasarkan Tabel 1
menunjukkan bahwa lapisan 1 yang berada pada kisaran 0
- 4 m dari permukaan memiliki nilai tahanan jenis 122 ohm
m – 174 ohm m. Lapisan ini termasuk lapisan penutup
(top soil) yang nilai tahanan jenisnya relative besar
menandakan bahwa pada lokasi pengukuran struktur
tanahnya bersifat kompak. Hal ini terjadi karena titik
pengukuran termasuk badan jalan yang telah diratakan
sehingga dapat dilalui oleh kendaraan proyek. Kemudian
pada kisaran kedalaman 4 m - 6 m nilai tahanan jenis
berkisar antara 248 ohm m – 354 ohm m, hal ini
diasumsikan sebagai lapisan tanah yang sedikit lebih kering
dari pada di permukaan dikarenakan hujan yang turun
tidak mencapai kedalaman tersebut. Pada kedalaman 6 m 12 m diasumsikan sebagai lapisan yang tidak kompak, hal
ini kemungkinan disebabkan oleh pelapukan atau resapan
air laut. Tahanan jenis pada lapisan ini (lapisan 3) berkisar
antara 16.6 ohm m – 29.9 ohm m. Lapisan 4 adalah lapisan
yang memiliki variasi tahanan jenis yaitu antara 52.6 ohm
m – 1747 ohm m. Pada lapisan 4 menunjukkan bahwa
pengaruh pelapukan atau air laut belum merata, ini
ditunjukkan adanya tahanan jenis yang tinggi yaitu 1742
ohm m. Pengaruh air laut/pelapukan mulai terjadi pada
kedalaman > 20.26 m. Dan batuan dasar di daerah
penelitian ini terlihat pada lapisan 5 dengan tahanan jenis
4103 ohm m.
Hasil dan Pembahasan
Hasil Penelitian
Penyelidikan tanah dilakukan untuk mengetahui jenis
pondasi yang akan digunakan untuk konstruksi bangunan,
selain itu dari hasil penyelidikan tanah dapat ditentukan
perlakuan terhadap tanah agar daya dukung dapat
mendukung konstruksi yang akan dibangun, Dari hasil
penyelidikan tanah ini akan dipilih alternatif /jenis,
kedalaman serta dimensi pondasi yang paling ekonomis
tetapi masih aman. Jadi penyelidikan tanah sangat penting
dan mutlak dilakukan sebelum struktur itu mulaidikerjakan.
Dengan mengetahui kondisi daya dukung tanah kita bisa
merencanakan suatu struktur yang kokoh dan tahan gempa,
yang pada akhirnya akan memberi rasa kenyamanan dan
keamanan bila berada didalam gedung. Penyelidikan tanah
yang dilakukan dilapangan maupun di laboratorium dalam
penelitian ini yaitu tahanan jenis dan nilai kohesi (c) dan
daya gesek (Φ). Adapun hasil penelitian dapat dilihat pada
Tabel 1 di bawah:
Tabel 1 Distribusi tahanan jenis dan nilai kuat geser tanah
No
Lapisan
1
2
3
4
Lapisan 1
Lapisan 2
Lapisan 3
Lapisan 4
5
Lapisan 5
Tahanan
jenis
(ohm m)
122 – 174
248 – 354
16.6 – 29.9
52.6 –
1747
4103
Kedalaman
(m)
C
(kN/m2 )
(Φ)
(°)
0-4
4-6
6-12
12-20
0.10-0.15
>20
-
2022.10
-
Berdasarkan uraian diatas maka dapat dikatakan bahwa
bidang gelincir diasumsikan berada pada lapisan 3 dengan
ketebalan 6 m (12 m - 20 m). Pada lapisan ini jenis tanah
tidak kompak (lemah) jika dibanding dengan lapisan 4 (di
bawahnya). Lapisan 4 disini dapat berperan sebagaai
bidang gelincir sedangkan lapisan 3 merupakan material
yang sewaktu-waktu dapat bergerak kerah yang lebih
rendah. Tanah pada lapisan 4 termasuk kompak karena
disamping nilai tahanan jenisnya yang tinggi, berdasarkan
data geologi (data bor) jenis batuannya berupa naval.
Batuan naval di daerah penelitian ini memiliki kandungan
pasir 21,42% dan lempung 78.58% dan secara visual
berwarna
putih
dan
padat.
26
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
Kesimpulan
Daftar Pustaka
Berdasarkan uraian di atas maka dapat disimpulkan:
1.
2.
3.
1.
Bidang gelincir di daerah penelitian berapa pada
lapisan 3 dan lapisan 4, lapisan 3 merupakan lapisan
yang lemah dan akan bergerak ke daerah yang lebih
rendah. Sedangkan lapisan 4 bertindak sebagai bidang
gelincir.
Berdasarkan distribusi nilai tahanan jenis dan hasil uji
tanah maka untuk pembuatan jalan melingkar di
daerah penelitian menggunkana tiang panjang, pada
kedalaman >20 m.
Geolistrik tahanan jenis adalah salah satu metode
geofisika yang dapat digunakan untuk memperkirakan
bidang gelincir atau batuan dasar.
2.
3.
4.
5.
27
Direktorat Geologi Tata Lingkungan. 1997.
Pemantauan gerakan tanah di Daerah Ciloto,
Kabupaten Ciancur, Jawa Barat. Buletin GTL
No. 19, Juni 1997.
Sumiyatimah dan Yohanes. 2000. Pemodelan
SIG untuk menentukan daerah rawan erosi
akibat longsoran
di Propinsi Jawa Barat.
Proseding
Forum Ilmiah Tahunan Ikatan
Surveyor Indonesia. Ommonsion on landslide
and other mass movements on slope. UNESCONatural Academy of Sciences, Washinton DC.
Sriyati, R., 2011. Pengaruh penambahan serat
sabut kelapa terhadap parameter kuat geser tanah
berpasir. Jurnal SMARtek.
Vernes, D. J. , 1984. Landslide Hazard Zonation.
A review of principles and practice, c
Wahyunto, H, Sastramihardja, W, Supriatna, W
dan Sunaryo. 2005. Kerawanan longsor lahan
pertanian di daerah aliran sungai Citarum, Jawa
Barat. Proseding Seminar Nasional Multifungsi
dan konversi Lahan Pertanian.
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
Lampiran 1 Lokasi pengukuran
28
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
Lampiran 2 Penampang variasi tahanan jenis
29