Analisa Stabilitas Lereng Badan Jalan terhadap longsor dengan metode Finite Element (FEM) pada ruas jalan Muara Enim – Lahat – Tebing Tinggi
Norma Puspita *
*Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indo Global Mandiri Email: norma.puspita@uigm.ac.id

## ABSTRAK
Longsor  pada  badan  jalan  pada  wilayah  dengan  topografi  pegunungan  disebabkan  oleh  menurunnya kuat  geser  tanah  akibat  adanya  rembesan  dalam  tanah  dan  peningkatan  tegangan  tanah  yang ditimbulkan oleh meningkatnya beban lalu lintas. Analisa pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besar faktor keamanan pada kondisi eksisiting dan metode perkuatan lereng yang harus digunakan untuk mencegah  terjadinya  longsor  pada  badan  jalan  di  ruas  jalan  Muara  Enim  –  Lahat.  Analisa  stabilitas lereng  menggunakan  metode  elemen  hingga  Plaxis  dengan  pemodelan  keruntuhan  Mohr,  yang  disebut dengan analisa Phi-c reduction. Berdasarkan hasil analisa stabilitas lereng pada kondisi eksisting di 3 lokasi  yaitu  KM  165+200,  KM  190+900,  dan  KM  197+770  menunjukkan  faktor  keamanan  mendekati kondisi  kritis  berturut  –  turut  sebesar  1.019,  1.026,  dan  1.075.  Faktor  keamanan  tersebut  jika  terjadi penambahan beban lalu lintas dan rembesan akan menyebabkan kondisi lereng menjadi kritis dan terjadi longsong.  Sehingga  harus  dilakukan  perkuatan  pada  lereng.  Hasil  analisa  stabilitas  lereng  setelah perkuatan  sheet  pile  dan  bored  pile  menunjukkan  bahwa  terjadi  kenaikan  faktor  keamanan  berturut  – turut sebesar 1.332, 1.424, dan 1.231.
Kata Kunci: FEM, Plaxis, Lereng, Jalan,

## 1. PENDAHULUAN
Ruas jalan yang membentang pada topografi pegunungan dengan kemiringan lereng yang curam  memiliki  tingkat  kerawanan  yang  sangat  tinggi  terhadap  bahaya  longsor.    Penyebab kelongsoran  pada  badan  jalan  selain  akibat  kuat  geser  tanah  yang  menurun  sebagai  dampak adanya  rembesan  dalam  tanah  dan  juga  beban  lalu  lintas  yang  menyebabkan  meningkatnya tegangan dalam tanah. Oleh karena itu pada perencanaannya harus memperhitungkan stabilitas lereng  badan  jalan  dan  penanggulangannya  terhadap  longsor.  Analisa  ini  bertujuan  untuk mengetahui  faktor  keamanan  pada  kondisi  eksisting  dan  metode  untuk  mencegah  terjadinya longsor pada badan jalan pada ruas jalan Muara Enim – Lahat, serta besaran faktor keamanan jika diterapkan perkuatan lereng.
Penyebab  gerakan  tanah  dan  longsoran  terdiri  dari  suatu  seri  kejadian  yang  dapat  berasal dari  alam  maupun  oleh  manusia.  Dalam  banyak  kasus,  penyebab  tersebut  sering  tidak  dapat dihindarkan.  Penyebab  yang  paling  umum  adalah  unsur  geologi,  topografi,  dan  iklim.  Jarang sekali  penyebab  gerakan  ini  bersifat  tunggal,  tetapi  pada  umumnya  kombinasi  dari  beberapa faktor.  Semua  longsoran  pada  tanah  terjadi  oleh  tegangan  geser,  oleh  sebab  itu  tinjauan  yang dapat dilakukan adalah faktor yang menyebabkan peningkatan tegangan geser dan faktor yang menyebabkan penurunan dari tahanan geser/kuat geser.

## 2. LONGSOR
Pengertian  longsoran  (landslide)  dengan  gerakan  tanah  (mass  movement)  mempunyai kesamaan.  Untuk  memberikan  definisi  longsoran  perlu  penjelasan  keduanya.  Gerakan  tanah ialah  perpindahan  massa  tanah/batu  pada  arah  tegak,  mendatar  atau  miring  dari  kedudukan
semula. Gerakan tanah mencakup gerak rayapan dan aliran maupun longsoran. Menurut definisi ini  longsoran  adalah  bagian  gerakan  tanah.  Jika  menurut  definisi  ini  perpindahan  massa tanah/batu  pada  arah  tegak  adalah  termasuk  gerakan  tanah,  maka  gerakan  vertikal  yang mengakibatkan  bulging  (lendutan)  akibat  keruntuhan  fondasi  dapat  dimasukkan  pula  dalam jenis  gerakan  tanah.  Gerakan  tanah  dan  longsoran  dapat  diklasifikasikan  berdasarkan mekanisme  dan  kecepatan  pergerakan.  Berdasarkan  jenis  gerakannya,  lereng  dikelompokkan menjadi runtuhan (Falls), pengelupasan (Topples), aliran tanah (Earth Flow/Debris Flow), dan longsoran (Slides)

## 3. STABILITAS LERENG
Analisis  stabilitas  lereng  dilakukan  untuk  menentukan  faktor  keamanan  potensial  pada bidang longsor. Faktor keamanan (Fs) adalah  nilai yang menyatakan perbandingan gaya yang menahan terhadap gaya yang menggerakkan, dinyatakan dengan persamaan:
= (1)
Dengan : τ = Tahanan geser maksimum yang dapat dikerahkan oleh tanah
τ d = Tegangan geser yang terjadi akibat gaya berat tanah yang akan longsor

## FS = Faktor aman
Menurut Hardiyatmo (2006), faktor keamanan untuk stabilitas lereng sebesar 1.2 – 1.5.
Lereng  tak  hingga  adalah  suatu  kondisi  dimana  tanah  dengan  permukaan  miring mempunyai panjang yang lebih besar disbanding dengan kedalamannya. Pada lereng tak hingga, gaya – gaya yang bekerja disetiap sisi bidang dianggap mempunyai besaran yang sama. Faktor keamanan  pada  lereng  tak  hingga  dipengaruhi  oleh  rembesan  yang  menyebabkan  tanah  dalam kondisi jenuh dan atau jenuh sebagian.
a. Kondisi tanpa rembesan (tanah tak jenuh)
Jika  suatu  lereng  tak  hingga  dengan  ketebalan  H,  maka  angka  keamanan  lereng  pada bidang longsor AB (seperti Gambar 2) dapat ditentukan berdasarkan persamaan:
= cos tan + tan tan (2)
Dengan:
FS =  faktor keamanan, c =  kohesi tanah (kN/m 2 ) φ =  sudut gesek dalam tanah, α =  sudut kemiringan lereng γ =  berat isi tanah (kN/m 3 )
Suatu  lereng  dinyatakan  dalam  kondisi  kritis  longsor  jika  faktor  keamanannya  sama dengan 1 (satu) dan ketebalan maksimum H C . nilai H C dapat diketahui dengan persamaan:
= cos (tan − tan ) (3)
Gambar 1. Lereng Tak Terhingga Tanpa Rembesan (Tanah Tak Jenuh)
b. Kondisi dengan rembesan penuh (jenuh sempurna)
Suatu  lereng  tak  hingga  dengan  kemiringan α serta  muka  air  tanah  terletak  di permukaan  tanah.  Pada  kondisi  ini  gaya  –  gaya  yang  bekerja  pada  sisi  permukaan bidang  diasumsikan  saling  meniadakan,  sehingga  faktor  keamanan  lereng  dapat diketahui berdasarkan persamaan:
= cos tan + tan tan (3) Dengan:
γ ' =  berat isi efektif tanah (kN/m 3 ), γ sat =  berat isi jenuh tanah (kN/m 3 )
Gambar 2. Lereng Tidak Terhingga dipengaruhi Aliran Rembesan (Tanah Jenuh Sempurna)
c. Kondisi rembesan sebagian tanah jenuh dan sebagian tanah kering
Sedangkan  pada  lereng  tak  hingga  dengan  kondisi  tanah  jenuh  sebagian,  besar  faktor keamanan sangat dipengaruhi oleh berat isi kering dan berat isi jenuh tanah.
W P Na Na Ta Tr E E b Q S α P T α α α A B Bidang longsor
H W P Na Na Ta Tr b Q S α P T α α α A B Bidang H cos α co s Garis ekipotensial Garis aliran
= +  !( ℎ # + ℎ ) cos $ tan % ( ℎ # + ℎ ) cos sin (4)
Dengan:
γ d
=  berat isi kering (kN/m 3 ), h 1
=  tebal lapisan tanah kering
h 2 =  tebal lapisan tanah jenuh
Gambar 3. Lereng Tidak Terhingga Pada Kondisi Jenuh Sebagian
Lereng  terbatas  (finite  slope)  adalah  permukaan  tanah  miring  dengan  ketinggian  tertentu yang  terletak  diatas  permukaan  miring  tanah  asli,  seperti  kemiringan/lereng  tanah  timbunan (embankments)  dan  tanggul  tanah  (earth  dams).  Faktor  keamanan  pada  lereng  terbatas  sangat dipengaruhi  oleh  besarnya  gaya  geser  dan  gaya  normal  yang  bekerja  pada  permukaan  miring tanah asli, dengan persamaan sebagai berikut:
= (  +   ) tan * + (5)
Dengan:
L =  panjang mendatar lereng,
N a =  gaya normal pada bidang miring tanah asli
T r =  gaya untuk menahan geser,
φ =  sudut geser
h2 cos α ℎ co s H W 2 P 2 Nr 2 Na 2 Ta 2 Tr 2 b Q S α P T α α α A B Bidang longsor h1 cos α ℎ # cos Garis ekipotensial Garis aliran Na 1 W 1 Ta 1 P 1 Nr 1 h 1 h 2 γ d γ sat

## Gambar 4. Lereng terbatas/berhingga (finite slope)

## 4. METODE ELEMEN HINGGA
Menurut  Jones  (1985)  yang  menyatakan  bahwa  pada  metode  elemen  hingga,  tanah dimodelkan  sebagai  kumpulan  elemen  –  elemen  yang  berlainan  menggunakan  model elastoplastisitas  tegangan  dan  regangan  berdasarkan  prinsip  mekanika  tanah.  pada  metode elemen hingga tidak menggunakan asumsi bidang longsor. Hal ini disebabkan faktor keamanan didapatkan  dengan  mencari  bidang  lemah  pada  struktur  lapisan  tanah.  Faktor  keamanan diketahui dengan cara mengurangi nilai kohesi c dan sudut geser dalam tanah ϕ secara bertahap hingga tanah mengalami keruntuhan.
= +- ./- = tan tan +- ./- (6)
Pada  kajian  ini  analisa  metode  elemen  hingga  menggunakan  program  Plaxis  dengan pemodelan  keruntuhan  Mohr,  yang  disebut  dengan  analisa  Phi-c  reduction.  Untuk  tanah berbutir  halus,  analisa  dilakukan  dengan  anggapan  bahwa  tanah  dalam  kondisi  undrained. Parameter  yang  digunakan  dalam  analisa  tersebut  adalah  parameter  kuat  geser  dan  parameter kekakuan pada kondisi efektif maupun normal.

## 5. PERENCANAAN STRUKTUR PENANGANAN KELONGSORAN
Dalam  pemilihan  tipe  penanganan  kelongsoran  yang  cocok  akan  terdapat  satu  atau beberapa  alternatif  yang  penentuannya  tergantung  dari  tipe  longsoran  dan  kemudahan pelaksanaannya  dilapangan.    Aspek-aspek  yang  harus  dipertimbangkan  dalam  perencanaan teknis  penanggulangan  longsoran  badan  jalan  seperti  geometrik  jalan,  topografi,  geologi, geoteknik, hidrologi dan hidrogeologi, lingkungan, dan ketersediaan bahan/material konstruksi Cara  analisis  dari  kestabilan  lereng  memberikan  perbandingan  dari  berbagai  alternative. Prosedur dari perencanaan lereng dapat dipisahkan atas 3 buah kategori, yaitu:
1) Mengeliminasi masalah, misalnya relokasi lereng, pembuangan atau penggantian material, dan pembuatan jembatan.
2) Mereduksi gaya-gaya yang menyebabkan longsor, misalnya mengubah kemiringan lereng, memberikan drainase di permukaan, memberikan sub-drain, dan mengurangi berat.
3) Meningkatkan  gaya-gaya  yang  menahan  gerakan  atau  memberikan  kestabilan,  misalnya memberikan  sub-drain,  penggunaan  beban  kontra,  konstruksi  dinding  penahan  atau  turap, penggunaan pondasi tiang, pemasangan jangkar, pencampuran bahan kimia.
W P Nr Na Ta Tr L H B A α β α Bidang Longsor
Upaya penanganan kelongsoran juga dapat dibagi menjadi beberapa upaya di bawah ini yaitu:
a) Dengan  merubah  geometri  lereng,  misalnya  dengan  pemotongan/cutting  atau penimbunan/fill.
Pemotongan (Cutting)
Penimbunan (Filling)
Gambar 5. Upaya penanganan kelongsoran dengan mengubah geometri lereng.

## b) Dengan mengendalikan air permukaan
Gambar 6. Upaya penanganan kelongsoran dengan mengendalikan air permukaan.

## c) Dengan mengendalikan air rembesan
d) Dengan  penambatan  longsoran  tanah,  seperti  dengan  tembok  atau  dinding  penahan, bronjong, tiang, soil nailing + shotcrete, dan lain-lain.
Gambar 8.  Upaya penanganan kelongsoran dengan penambatan longsoran tanah.
e) Dengan  penambatan  longsoran  batuan,  seperti  pengikat  beton,  jangkar  kabel,  tembok penahan batu, beton semprot, dinding tipis, dan lain lain.
Jangkar Kabel.
Gambar 9. Upaya penanganan kelongsoran dengan penambatan longsoran batuan.

## 6. HASIL ANALISA
Penelitian dilakukan pada 3 lokasi di ruas jalan Muara Enim - Lahat, yaitu KM 165+200, KM 190+900, dan KM 197+770.

## Tabel 1. Lokasi Penelitian
No Titik Lokasi Kordinat Nama Lokasi Ruas Jalan 1 LS 1 (Km.165+200) 3°35'49.90“LS 103°46'1.10“BT Dusun Tanjung Raman Sungai Lembang Sp. Belimbing - Bts. Kota Muara Enim 2 LS 2 (Km. 190+900) 3°41'59.20“LS 103°41'24.60“BT Dusun Prabu Menang Batas Kota Lahat – Muara Enim 3 LS 3 (Km. 197+770) 3°44'53.40“LS 103°39'47.40“BT Dusun Keramasan Batas Kota Lahat – Muara Enim

## Gambar 10. Lokasi Penelitian
Untuk  mendukung  analisa  metode  elemen  hingga  menggunakan  Plaxis,  maka  harus dilakukan  penyelidikan  tanah  guna  mendapatkan  parameter  –  parameter  tanah  yang  akan digunakan dalam analisa seperti parameter kuat geser dan karakteristik tanah. berdasarkan hasil penyelidikan tanah diketahui bahwa jenis tanah pada KM 165 + 200 adalah lanau pasiran (sandy silt/sandy loam) hingga lanau lempungan pasiran (sandy loam clay), sedangkan pada KM 190 + 900  lanau  pasiran  (sandy  loam)  dan  lempung  lanau  (silty  clay),  pada  KM  197  +  770  lanau kepasiran (sandy loam). Parameter tanah yang digunakan dalam analisa ini dapat dilihat dalam tabel 2.
Tabel 2. Parameter tanah yang digunakan pada analisa metode elemen hingga Plaxis Lokasi
Unit KM 165 + 200 KM 190 + 900 KM 197 + 770 Identification Lanau Lempungan Pasiran Lempung Lanau Pasir Gravel Identification number 1 2 3 Material model Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Drainage type Undrained (A) Undrained (A) Undrained (A) γ _unsat kN/m³ 16 20 17 γ _sat kN/m³ 17 21 18 E kN/m² 5.00E+04 5.00E+04 1.50E+04 ν (nu) 0.3 0.3 0.3 c_ref kN/m² 10 50 20 φ (phi) ° 10 30 10 ψ (psi) ° 0 0 0
Analisis stabilitas lereng menggunakan Plaxis untuk kondisi eksisting menunjukkan faktor keamanan  untuk  ketiga  lokasi  penelitian  berturut  –  turut  sebesar  1.019,  1.026,  dan  1.075. Menurut  Das  (2014),  faktor  keamanan=  1  maka  lereng  dalam  kondisi  kritis  longsor. Berdasarkan  hal  tersebut  maka  kondisi  eksisting  lokasi  penelitian  mendekati  kondisi  kritis. Dalam hal ini jika terjadi penambahan beban akan menyebabkan kondisi lereng menjadi kritis bahkan terjadi longsor. Oleh karena itu untuk menegah terjadinya bencana longsor pada lokasi tersebut  maka  perlu  adanya  perkuatan  lereng.  Tipe  perkuatan  lereng  selain  dipengaruhi  oleh karakteristik  tanah,  juga  dipengaruhi  oleh  kondisi  topografi,  geologi,  dan  lingkungan  lereng tersebut.
Berdasarkan  hasil  survei  diketahui  bahwa  lokasi  KM  165  +  200  bersebelahan  dengan sungai  dan  longsoran  terjadi  di  tikungan  sungai,  sehingga  hal  tersebut  menyebabkan  lereng tergerus  dan  longsor.  Rencana  penanganan  kelongsoran  yang  tepat  untuk  lokasi  ini  adalah
dengan  menggunakan  sheetpile.  Sedangkan  longsoran  pada  lokasi  KM  190  +  900  dan  KM 197+770  akibat  adanya  rembesan  dalam  tanah  dan  juga  beban  lalu  lintas  yang  menyebabkan meningkatnya  tegangan  dalam  tanah.  Rencana  penanganan  longsoran  pada  lokasi  ini  adalah dengan Tiang Bor (boredpile)
Untuk  mengetahui  apakah  jenis  perkuatan  lereng  yang  diusulkan  akan  mampu  mencegah terjadinya  longsor  maka  dilakukan  analisa  stabilitas  lereng  untuk  mengetahui  besar  faktor keamanan  setelah  perkuatan  lereng.  Analisis  stabilitas  lereng  untuk  kondisi  dengan  perkuatan menggunakan data parameter tanah hasil back analysis yang dilakukan pada kondisi eksisting.

## Tabel 3. Parameter Sheetpile dan Tanah Timbunan yang digunakan pada LS 1 – Km. 165+200
Identification Unit Sheetpile Identification Unit Timbunan 4 Material type Elastic Identification number EA_1 kN/m 1.20E+07 Material model Mohr-Coulomb EA_2 kN/m 1.20E+07 Drainage type Drained EI kN m²/m 1.20E+05 γ _unsat kN/m³ 17 d m 0.3464 γ _sat kN/m³ 18 w kN/m/m 8.3 E kN/m² 15000 ν (nu) 0.15 ν (nu) 0.2 c_ref kN/m² 30 φ (phi) ° 30 ψ (psi) °
Analisis  stabilitas  lereng  dengan  perkuatan  Sheetpile  di  bagian  lereng  menggunakan program  PLAXIS  untuk  lokasi  di KM  165+200  memberikan faktor  keamanan  (Safety  Factor) sebesar 1.332 (Gambar 8) dengan tambahan tanah timbunan. Dengan melihat kriteria keamanan pada, maka faktor keamanan yang diperoleh masih diatas persyaratan yang diijinkan.
Kondisi eksisting
Setelah perkuatan lereng
Gambar 8. Analisa Stabilitas Lereng Pada KM 165 + 200
Sedangkan di KM 190 + 900, parameter tanah yang digunakan dalam model geometri ini diperoleh  dari  hasil  pengujian  laboratorium  dan  data  korelasi  dari  penyelidikan  tanah  di lapangan (SPT) seperti disajikan dalam Tabel 4.
Tabel 4 Parameter Tiang Bor, Dinding Penahan Tanah (DPT) dan Tanah Timbunan yang digunakan pada Km. 190+900
Identification Unit bored Identification Unit DPT Timbunan Identification number 1 Identification number 5 6 E kN/m² 2.63E+07 Linear elastic Mohr- Coulomb γ kN/m³ 24 Material model Pile type Predefined Drainage type Non-porous Drained Predefined pile type Massive circular pile γ _unsat kN/m³ 24 17 Diameter m 0.6 γ _sat kN/m³ 24 18 A m² 0.2827 E kN/m² 2.00E+04 1.50E+04 Skin resistance Linear ν (nu) 0.2 0.2 T_top, max kN/m 100 c_ref kN/m² - 10 T_bot, max kN/m 150.8 φ (phi) ° - 30
Analisis  stabilitas  lereng  dengan  perkuatan  Tiang  Bor  dibagian  lereng  menggunakan program PLAXIS untuk lokasi di KM 190+900 memberikan faktor keamanan (Safety Factor) sebesar  1,424  (Gambar  9).  Dengan  melihat  kriteria  keamanan,  maka  faktor  keamanan  yang diperoleh masih di atas persyaratan yang diijinkan. Penambahan Dinding Penahan Tanah di atas Tiang Bor diberikan untuk pelebaran bahu.
Kondisi Eksisting
Setelah Perkuatan
Gambar 9. Analisa Stabilitas Lereng Pada KM 190 + 900
Model  geometri  untuk  lereng  yang  sudah  diperkuat  dengan  Boredpile  di  KM  197+770 dengan menggunakan parameter disajikan dalam Tabel 5.
Tabel 5 Parameter Boredpile yang digunakan pada LS 3 – Km. 197+770
Identification Unit bored Identification number 1 E kN/m² 2.63E+07 γ kN/m³ 24 Pile type Predefined Predefined pile type Massive circular pile Diameter m 0.6 A m² 0.2827 Skin resistance Linear T_top, max kN/m 100 T_bot, max kN/m 150.8

## SF = 1,424
SF = 1,026
Analisis stabilitas lereng dengan perkuatan Boredpile di bagian lereng untuk lokasi di KM 197+770  memberikan  faktor  keamanan  (Safety  Factor)  sebesar  1,231  (Gambar  …).  Dengan melihat kriteria keamanan, maka faktor keamanan yang diperoleh masih diatas persyaratan yang diijinkan.
Kondisi eksisting
Setelah perkuatan lereng
Gambar 9. Analisa Stabilitas Lereng Pada KM 197 + 770

## 7. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisa  stabilitas  lereng  dengan  metode  elemen  hingga,  maka  dari penelitian ini dapat disimpulkan, antara lain:
1. Faktor  keamanan  pada  kondisi  eksisting  menunjukkan  bahwa  ketiga  lokasi  penelitian dalam kondisi mendekati kritis, yaitu sebesar 1.019, 1.026, dan 1.075
2. Penentuan jenis perkuatan lereng dipengaruhi kondisi topografi lereng
3. Metode perkuatan lereng dapat meningkatkan keamanan lereng dari terjadinya longsor. Hal ini  ditunjukkan  oleh  meningkatnya  besar  faktor  keamanan  lereng  setelah  dilakukan perkuatan.

## DAFTAR PUSTAKA
Das, 2014, Principle of Geotechnical Engineering, Cening.
Gouw, 2012, Analisa Stabilitas Lereng Limit Equilibrium Vs Finite Elemen Method, HATTI – PIT XVI.
Hardiyatmo, C.H., Mekanika Tanah 2, Gajah Mada Press.
Plaxis Manual, Delft University, Netherland.

## SF = 1,231 SF = 1,075