## ANALISIS KESTABILAN LERENG TIGA DIMENSI PADA BATUAN METAMORF DI PERBUKITAN ASINUA, SULAWESI TENGGARA
RENDY DWI KARTIKO* 1 , DEDE MOHAMMAD RIZMAN 1
1. Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung (ITB), Jl. Ganesha No.10, Bandung, Jawa Barat, Indonesia.
*Korespondensi: rendy.gl@itb.ac.id
Sari –  Analisis  kestabilan  lereng  pada  batuan  relatif  jarang  dilakukan  pada  daerah-daerah  terpencil  di  Sulawesi. Sementara  itu  perkembangan  yang  semakin  cepat  menuntut  infrastruktur  untuk  dapat  dimitigasi  dengan  evaluasi longsoran  bila  nanti  terjadi,  baik  akibat  gempa  bumi  ataupun  karena  curah  hujan  yang  tinggi.  Penelitian  ini mengevaluasi kestabilan lereng tiga dimensi pada batuan metamorf berupa sekis dengan metode kesetimbangan batas. Parameter keruntuhan massa batuan yang diukur dari tali pindai dan uji laboratorium menjadi dasar bagi pemodelan. Kondisi ketidakpastian dari massa batuan digambarkan dengan dua skenario berdasarkan variasi dari nilai kuat tekan batuan. Penurunan nilai faktor keamanan terlihat dari pemberian beban gempa bumi, dan kondisi airtanah yang jenuh. Nilai faktor keamanan kritis terlihat mulai terjadi pada skenario batuan yang lebih lemah dengan kondisi airtanah yang jenuh. Sementara itu pada batuan yang lebih keras maka gabungan kondisi airtanah yang jenuh dan beban gempa bumi baru dapat membuat nilai faktor keamanan menjadi kritis.
Kata kunci : Kestabilan lereng tiga dimensi, parameter keruntuhan massa batuan, kesetimbangan batas, infrastruktur, Sulawesi Tenggara.
Abstract – Slope stability analyses are rarely performed in the rocky areas within remote Sulawesi Island. Meanwhile, infrastructure development has been accelerated and thus requires mitigation with slope stability analysis to focus on potentially unstable slopes due to earthquakes or high rainfall intensity. This research develops three-dimensional slope stability in metamorphic rock using limit equilibrium method. Outcrop scanline and laboratory tests were conducted to acquire rock mass parameters. Two scenarios based on rock compressive strength variation are used to describe uncertainty from rock mass. The slope stability safety factor downward trend is predicted with earthquake load and groundwater-saturated condition. Critical safety factor are initially seen in weaker lithology with the groundwater-saturated state scenario. Meanwhile, on harder lithology, only after a combination of water saturation and earthquake load, the critical safety factor reached.
Key words : Three-dimensional slope stability, rock mass failure envelope, limit equilibrium, infrastructure, Southeast Sulawesi.

## 1.  PENDAHULUAN .
Longsoran pada batuan di daerah pegunungan, sering  terabaikan.  Terlebih  lagi  di  wilayah- wilayah  terpencil  di  Sulawesi.  Hal  tersebut terutama disebabkan oleh akses yang susah dan terpencil  serta  jauh  dari  infrastruktur  jalan utama. Akan tetapi, pembangunan infrastruktur di  Indonesia  berlangsung  cukup  cepat  selama dua dekade terakhir memaksa pemerintah dan masyarakat  menjadi  lebih  sadar  terhadap kondisi-kondisi  yang  dapat  mengakibatkan longsoran.  Salah  satu  wilayah  yan  perlu mendapatkan  perhatian  lebih  dalam  hal longsoran adalah daerah penghasil nikel seperti di  Sulawesi  Tenggara.  Daerah-daerah  dengan batuan  dasar  metamorf  ini  umumnya  banyak menjadi  lokasi  tambang  nikel  bila  memiliki
potensi sumberdayan cukup ekonomis. Seiring dengan  itu,  perkembangan  pemukiman  juga berlangsung sejalan dan membutuhkan analisis kestabilan lereng. Termasuk juga pada lereng batuan,  yang  dapat  menjadi  masalah  bila terjadi  longsoran  yang  menutup  jalur  akses jalan.
Kondisi massa batuan, gempa bumi, dan muka air  tanah  di  saat  musim  hujan  dapat  menjadi faktor yang menentukan kerawanan longsoran di  lereng-lereng  batuan  dengan  kondisi tektonik yang aktif seperti di Sulawesi. Salah satu lokasi yang berpotensi sumberdaya nikel yang  cukup  tinggi  dan  memiliki  tingkat perkembangan daerah yang cukup pesat adalah

## BULLETIN OF
Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian (FITB) Institut Teknologi Bandung (ITB)
Kecamatan  Asinua,  Kabupaten  Konawe, Provinsi  Sulawesi  Tenggara.  Daerah  ini berjarak  sekitar  100  km  di  sebelah  barat  laut kota  Kendari.  Batuan  yang  ditemukan  di wilayah  ini  termasuk  dalam  Formasi  Batuan Malihan  (Rusmana,  1993),  yang  terdiri  dari batuan  metamorf  berumur  Paleozoikum  yang tertutupi  tipis  oleh  lapisan  aluvial,  seperti terlihat pada Gambar 1 .
Gambar  1. Lokasi  penelitian  (kotak  hijau) dalam  kerangka  geologi  regional  daerah penelitian pada peta geologi Lembar Lasusua- Kendari  (Rusmana,  1993).  Batuan  metamorf ditunjukkan dengan warna ungu dengan kode Pzm ( Palaeozoic metamorphic /batuan malihan Paleozoikum. Endapan aluvial yang tipis (Qa) di atas metamorf berwarna putih kekuningan.
Berdasarkan  pengamatan  lapangan,  litologi yang  terdapat  di  wilayah  ini  didominasi  oleh sekis.  Foliasi  dominan  yang  terukur  selama pengamatan lapangan berarah relatif ke timur dengan kemiringan 54⁰ dan ke selatan dengan kemiringan 61⁰.

## 2.  DATA DAN METODOLOGI
Penelitian  ini  menggunakan  parameter  massa
batuan untuk mendapatkan kriteria keruntuhan pada  batuan.  Nilai  kriteria  tersebut  dalam bentuk  kohesi  dan  sudut  geser  dalam,  yang kemudian  diterapkan  pada  analisis  kestabilan lereng  dengan  metode  kesetimbangan  batas secara  tiga  dimensi  menggunakan  Scoop3D (Reid dkk., 2015) . Variasi kondisi lereng dengan tambahan  beban  gempa  bumi,  dan  muka airtanah  yang  jenuh  akan  memberikan gambaran  perkembangan  lereng  menjadi semakin tidak stabil pada model tiga dimensi.
Pendekatan  massa  batuan  untuk  kestabilan lereng  telah  dilakukan  secara  semi  kuantitatif dengan  sistem  rating  (Romana,  1993;  Zheng dkk.,  2016)  yang  berfokus  pada  kinematika batuan. Selain itu digunakan pendekatan nilai kriteria keruntuhan (Hoek dkk., 2002; Li dkk., 2011;  Yang  dan  Yin,  2010)  yang  didasarkan pada  nilai Geological Strength Index (GSI)  . Nilai  GSI  yang  didapatkan  kemudian digunakan  untuk  mendapatkan  parameter keruntuhan  yang  dapat  disetarakan  dengan kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb .
Pengukuran  tali  pindah  ( scanline )  dilakukan pada  daerah  penelitian  untuk  mendapatkan parameter  diskontinuitas  pada  massa  batuan. Kuat  tekan  batuan  utuh  ( intact rock )  diukur pada sampel-sampel batuan dengan mendapatkan nilai UCS ( Unconfined Compressive Strength). Kombinasi  dari parameter  massa  batuan  tersebut  dihitung untuk  mendapatkan  nilai  kohesi  dan  sudut geser dalam dari massa batuan, seperti terlihat pada
Tabel 1. Observasi tali pindai dilakukan di dua lokasi yaitu pada daerah timur laut (KNW13- 01, koordinat UTM WGS 84 Zona 50 Selatan: 366690 E , 9589357 S ) dan barat daya (KNW06- 1, koordinat UTM WGS 84 Zona 50 Selatan: 363392 E ,  9585991 S )  yang  menghasilkan kurang  lebih  bobot  kelas  massa  batuan  yang sama.
Tabel 1 Klasifikasi Massa Batuan berdasarkan hasil observasi tali pindai ( scanline )
Stasiun UCS ( weighted average) dalam Mpa Bobot UCS RQD Bobot RQD Spasi Diskontinuitas (cm) Bobot spasi diskontinuitas Bobot Kondisi Diskontinuitas Bobot Kondisi Air Tanah Bobot RMR Kelas RMR Deskripsi KNW06- 01 23.89 2 71.95 13 19 8 15 10 48 III Sedang KNW13- 01 2 62.4 13 12 8 15 10 48 III Sedang
Batuan  di  daerah  ini  diasumsikan  terdiri  dari satu  macam  jenis  batuan,  yaitu  sekis.  Sifat keteknikan  dari  sekis  tersebut  divariasikan dalam  dua  jenis  yaitu  dengan  nilai  rata-rata UCS,  dan  dengan  UCS  rata-rata  dikurangi  1 standar  deviasi.  Nilai  GSI  sendiri  didapatkan dengan formula RMR dikurangi 5 angka (Hoek dkk., 1995; Hoek dan Brown, 1997) .
Dari  perhitungan  berdasarkan  kriteria  Hoek dan  Brown,  didapatkan  parameter  yang  nilai kohesinya  bervariasi  antara  148  kPa  hingga 217  kPa  ( Tabel  2 )  pada  skenario  nilai  UCS yang  berbeda.  Variasi  nilai  UCS  ini  nantinya akan  diturunkan  untuk  mendapatkan  nilai faktor  keamanan  yang  berbeda.  Nilai keamanan  pada  UCS  yang  lebih  kecil mengindikasikan  nilai  faktor  keamanan  yang lebih kecil pula, dan sebaliknya.
Tabel  2. Kriteria  keruntuhan  pada  massa batuan  (Hoek  dkk.,  2002)  dan  parameter batuan untuk pemodelan kestabilan lereng.
Parameter UCS weighted average UCS weighted average dikurangi 1 standar deviasi Nilai UCS 23.89 11.02 GSI 43 43 mi untuk sekis 10 10 Penerapan pada lereng Nilai kohesi (kPa) 217 148 Nilai sudut geser dalam (⁰) 49.4 43.96 Berat isi alami (kN/m 3 ) 20.28 Berat isi jenuh (kN/m3) 23.7
Sifat  keteknikan  massa  batuan  ini  menjadi parameter  dasar  dari  pemodelan  tiga  dimensi kestabilan lereng. Metode kesetimbangan batas tiga dimensi yang digunakan adalah modifikasi dari metode Bishop (Reid dkk., 2015) dengan pencarian bidang gelincir menggunakan kotak
pencarian yang berada di atas permukaan DEM ( Gambar  2 ).  Elevasi  permukaan  pada  lokasi berkisar  dari  57  hingga  525  m  di  atas permukaan  laut,  sedangkan  kotak  grid pencarian berada pada elevasi 135 hingga 1900 m. Kotak grid memiliki sebaran elevasi kurang lebih tiga kali dari sebaran elevasi permukaan.
Gambar  2. Ilustrasi  kotak  grid  pencarian bidang  gelincir  berada  di  atas  dari  model permukaan  tanah  di  lokasi  penelitian.  Lokasi observasi scanline pada  KNW13-01  dan KNW06-01.  Resolusi  DEM  adalah  20x20  m per piksel analisis.

## 3. HASIL
Skenario  pemodelan  dibuat  dengan  variasi nilai kriteria keruntuhan massa batuan, beban gempa bumi (kala ulang 500 tahun atau setara 0,2  g),  dan  kejenuhan  airtanah. Tabel  3 memperlihatkan  variasi  RMR  dengan  UCS, Kegempabumian dan kejenuhan airtanah yang berbeda-beda,  sehingga  didapatkan  8  variasi model untuk ditelusuri.
Tabel 3 Variasi pemodelan kestabilan lereng di daerah penelitian.
Variasi RMR dengan UCS Kegempa bumian Kejenuhan airtanah Model 1 Rata-rata Tidak ada Tidak ada Model 2 Rata-rata - 1SD tidak ada Tidak ada Variasi RMR dengan UCS Kegempa bumian Kejenuhan airtanah Model 3 Rata-rata 0.2 g (kala ulang 500 tahun) Tidak ada Model 4 Rata-rata - 1SD 0.2 g (kala ulang 500 tahun) Tidak ada Model 5 Rata-rata Tidak ada Jenuh Model 6 Rata-rata - 1SD Tidak ada Jenuh Model 7 Rata-rata 0.2 g (kala ulang 500 tahun) Jenuh Model 8 Rata-rata - 1SD 0.2 g (kala ulang 500 tahun) Jenuh
Secara  umum  model  memiliki  nilai  faktor keamanan yang mengecil dari model 1 hingga model  8.  Hal  ini  dikarenakan  pada  model  8 kondisi massa batuan adalah yang paling lemah (dengan UCS sekitar 11 MPa), terdapat beban gempa bumi, dan kondisi airtanah yang jenuh di permukaan.
Kondisi  Model  1  ( Gambar  3 )  memiliki sebaran nilai faktor keamanan di atas 2,26 yang berarti seluruh lereng ada dalam keadaan aman saat tidak ada gempa bumi dan kondisi kering (musim kemarau). Sementara itu pada kondisi Model  8  di Gambar  4 tampak  faktor keamanan pada warna merah memiliki nilai di bawah  1  sehingga  lereng-lereng  tersebut mengalami
ketidakstabilan. Terdapat penurunan  nilai  faktor  keamanan  yang  cukup besar  dengan  variasi  kondisi  massa  batuan, gempa  bumi,  dan  kejenuhan  air  dari  2,26 menjadi di bawah 1.
Gambar 3. Faktor keamanan pada model 1.
Gambar 4 . Faktor keamanan pada Model 8.
Faktor  keamanan  minimum  menunjukkan penurunan dengan adanya penambahan air dan penambahan beban gempa bumi seperti terlihat pada model-model di Tabel 4 . Ketidakstabilan mulai  terlihat  dari  model  6  (UCS  rata-rata dikurangi  1SD,  tanpa  gempa  bumi,  kondisi jenuh)  dan  terus  nampak  pada  model  7  dan model 8.
Tabel 4. Resume nilai FK (faktor keamanan) pada masing-masing model skenario.

## 4. DISKUSI
Penurunan nilai faktor keamanan dari model 1 ke model 3 terlihat dari nilai faktor keamanan terkecil dan juga faktor keamanan median yang bergeser ke arah kiri, yang dapat dilihat pada
Resume Model 1 Model 2 Model 3 Model 4 Model 5 Model 6 Model 7 Model 8
FK minimum 2.27 1.77 1.12 1.12 1.11 0.84 0.92 0.69 Fk maksimum 50.60 40.08 12.85 9.99 31.05 24.41 7.95 6.89 FK median 3.80 3.00 3.14 2.44 2.16 1.67 1.68 1.36 Piksel dengan FK < 1 0 0 0 0 0 2020 1317 8239 Piksel dengan FK < 1.2
0 0 9 7 1123 6444 3111 17144
Gambar  5 .  Sementara  itu  perubahan  yang drastis  dari  bentuk  kurva  histogram  terlihat pada  model  7  yang  memiliki  sebaran  nilai dengan faktor keamanan yang merata sehingga frekuensi  menjadi  lebih  kecil  ( Gambar  5 ). Pengaruh  gempa  bumi  dan  curah  hujan  yang terpisah memberikan sebaran pola yang masih relatif sama frekuensinya dengan kondisi tanpa gempa bumi dan tanpa hujan.
Gambar  5. Perbandingan  histogram  nilai faktor  keamanan  pada  skenario  dengan  UCS rata-rata.
Pada model dengan skenario UCS sebesar 1SD di  bawah  rata-rata,  maka  terdapat  perbedaan respon kurva dengan adanya gempa bumi dan curah hujan dibandingkan dengan kondisi UCS yang lebih besar. Model 6 (kondisi curah hujan tanpa  gempa  bumi)  menunjukkan  pengaruh yang  cukup  besar  sehingga  frekuensi  secara umum  menurun  namun  lebih  tersebar ( Gambar 6 ). Kondisi dengan curah hujan dan gempa  bumi  (model  8)  tentunya  akan memberikan pengaruh yang terbesar terhadap faktor  keamanan  sehingga  kurva  lebih terkonsentrasi ke kiri dan runcing dibandingkan model 6.
Gambar  6 Perbandingan  histogram  nilai faktor  keamanan  pada  skenario  dengan  UCS sebesar 1 standar deviasi di bawah rata-rata.

## 5. KESIMPULAN
Hasil  analisis  menunjukkan  penurunan  nilai faktor  keamanan  dengan  beban  gempa  bumi dan kondisi batuan yang jenuh air (curah hujan
tinggi). Pada skenario batuan yang lebih lemah (±  11  MPa),  curah  hujan  memiliki  faktor penentu yang lebih besar dibandingkan gempa bumi.  Sedangkan  pada  skenario  batuan  yang lebih  keras  (±  23  MPa),  curah  hujan  harus dikombinasikan dengan gempa bumi sehingga terjadi ketidakstabilan pada lereng. Pola lokasi ketidakstabilan  secara  umum  berada  pada lokasi  yang  sejak  awal  memiliki  nilai  faktor keamanan minimum pada kondisi tanpa gempa bumi dan tanpa jenuhnya batuan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Para  penulis  mengucapkan  terimakasih  atas dukungan yang diberikan oleh PT. Tata Guna Patria sehingga survei dan observasi lapangan dapat dilakukan dengan lancar.

## DAFTAR PUSTAKA
Hoek,  E.,  dan  Brown,  E.  T.  (1997):  Practical estimates  of  rock  mass  strength, International journal of rock mechanics and mining sciences , 34 (8),
1165–1186.
Hoek, E., Carranza-Torres, C., dan Corkum, B.
(2002):  Hoek-Brown  failure  criterion- 2002 edition, Proceedings of NARMS- Tac , 1 (1), 267–273.
Hoek,  E.,  Kaiser,  P.  K.,  dan  Bawden,  W.  F. (1995):  Support  of  Underground Excavations  in  Hard  Rock  AA BALKEMA, Rotterdam/Brookfield: Rotterdam, The Netherlands .
Li, A. J., Merifield, R. S., dan Lyamin, A. V. (2011): Effect of rock mass disturbance on the stability of rock slopes using the Hoek–Brown failure criterion, Computers and Geotechnics , 38 (4), 546–558.
Reid,  M.,  Christian,  S.,  Brien,  D.,  dan Henderson,  S.  T.  (2015):  Scoops  3D– software  to  analyze  three-dimensional slope  stability  throughout  a  digital landscape, US Geological Survey , diperoleh  melalui  situs  internet: https://pubs.usgs.gov/tm/14/a01/, (Query date: 2023-03-29 16:05:37). Romana,  M.  R.  (1993):  A  geomechanical classification  for  slopes:  slope  mass rating, 575–600 dalam Rock testing and site characterization , Elsevier.
Rusmana,  E.  (1993): Peta Geologi Lembar Lasusua-Kendari, Sulawesi ,  Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi. Yang,  X.-L.,  dan  Yin,  J.-H.  (2010):  Slope equivalent  Mohr–Coulomb  strength parameters  for  rock  masses  satisfying the  Hoek–Brown  criterion, Rock
Mechanics and Rock Engineering , 43 , 505–511. Zheng, J., Zhao, Y., Lü, Q., Deng, J., Pan, X., dan Li, Y. (2016): A discussion on the adjustment  parameters  of  the  Slope Mass  Rating  (SMR)  system  for  rock slopes, Engineering Geology , 206 , 42– 49.