pISSN: 2723-3472 eISSN: 0000-0000 eISSN: 2746 -1033
Volume 5, Issue 1, March 2024, pages 65-70

## REKONSTRUKSI TADULAKO
Civil Engineering Journal on Research and Development https://new.jurnal.untad.ac.id/index.php/renstra

## Analisis Stabilitas Lereng Tambang Nikel Kabupaten Morowali
S. Ramadhani a *, A. Minmahddun b , I.M. Patuti c dan M. Widiastuti d
a Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Tadulako, Palu, Indonesia 94112
b Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo, Kendari, Indonesia, 93232
c Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Negeri Gorontalo, Gorontalo, Indonesia 96138
d Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Mulawarman, Samarinda, Indonesia, 75242
* Corresponding author ’s e -mail: sriyatiramadhani@gmail.com
Received: 9 January 2024 ; revised: 8 February 2024 ; accepted: 13 February 2024
Abstract: Central Sulawesi Province is a province that has quite high mining activities, so an evaluation of the stability of open pit slope excavations needs to be carried out to prevent collapses during the exploration process which could result in loss of life. Analysis using the finite element method is one method that can be used to analyze slope deformation and stability during the excavation process. This research simulates excavation of a mine slope in 4 stages with a height of 5 m and a slope of 500. The analysis was carried out based on the results of the N-SPT test at three locations (GT-15617, GT-19125 and GT-19841) which are the slopes with the most extreme slopes. The analysis results show that at GT-15617 the maximum deformation occurred at stage 4 of the excavation at 0.18 m with a safety factor of 1.43, the maximum deformation at the GT-19125 location occurred at stage 4 at 0.21 m with a safety factor of 1.26 and at location GT-19841 maximum deformation occurred at stage 4 of 0.21 with a safety factor of 1.21. The overall safety factor analysis results do not meet the required minimum safety factor criteria.
Keywords: slope stability, nickel mine, morowali regency, finite element method
Abstrak: Provinsi Sulawesi Tengah merupakan Provinsi yang memiliki kegiatan pertambangan yang cukup tinggi, sehingga evaluasi terhadap stabilitas galian lereng tambang terbuka perlu untuk dilakukan untuk mencegah terjadinya keruntuhan saat proses eksplorasi yang  dapat  menelan  korban  jiwa.  Analisis  dengan  metode  elemen  hingga  merupakan  salah  satu  metode  yang  dapat  dilakukan  untuk menganalisis deformasi dan stabilitas lereng selama proses penggalian. Penelitian ini mensimulasikan penggalian lereng tambang dalam 4 tahap dengan tinggi 5 m serta kemiringan 500. Analisis dilakukan berdasarkan hasil pengujian N-SPT pada tiga lokasi (GT-15617, GT- 19125 dan GT-19841) yang merupakan lereng dengan kemiringan paling ekstrem. Hasil analisis menunjukkan pada GT-15617 deformasi maksimum terjadi pada penggalian tahap 4 sebesar 0,18 m dengan faktor aman 1,43, deformasi maksimum pada lokasi GT-19125 terjadi pada tahap 4 sebesar 0,21 m dengan faktor aman 1,26 dan pada lokasi GT-19841 deformasi maksimum terjadi pada tahap 4 sebesar 0,21 dengan  faktor  aman  sebesar  1,21.  Keseluruhan  faktor  aman  hasil  analisis  belum  memenuhi  kriteria  faktor  aman  minimum  yang diprasyaratkan.
Kata kunci: stabilitas lereng, tambang nikel, kabupaten morowali, metode elemen hingga

## 1. Pendahuluan
Negara  Indonesia  masuk  dalam  kawasan  cincin  api pasifik (ring  of  fire) ,  sehingga  sangat  rentan  terhadap bahaya bencana gempa bumi. Namun, selain memberikan dampak  negatif,  posisi  Indonesia  tersebut  berpotensi menghasilkan  mineralisasi  bijih  yang  mengandung  logam dasar dan logam mulia di beberapa lokasi  karena terdapat pada  jalur  magmatisme  aktif.  Hal  ini  terlihat  banyaknya kawasan  pertambangan  yang  tersebar  hampir  diseluruh pulau yang ada di Indonesia [1].
Kabupaten  Morowali,  Provinsi  Sulawesi  Tengah adalah  salah  satu  Kabupaten  di  Indonesia  yang  terkenal memiliki banyak kawasan pertambangan diantaranya yang terdapat  di  Desa  Bahodopi,  Desa  Lalampu  dan  Desa Siumbatu  ( Gambar  1 )  dengan  luas  wilayah  sebesar  2,594 Ha.  Bijih  nikel  adalah  komoditi  tambang  pada  lokasi  ini
dengan menggunakan metode penambangan galian terbuka [2], [3] .
Kegiatan  penambangan  bijih  nikel  dengan  metode galian terbuka identik dengan pemotongan lereng sehingga menyebabkan terjadinya perubahan gaya-gaya pada lereng yang  mengganggu  kestabilan  lereng [4]. Ketidakstabilan lereng  selama  proses  penggalian  dapat  mengganggu kelancaran produksi, merusak bangunan sekitarnya bahkan dapat menelan korban jiwa.
Berdasarkan  uraian  di  atas,  penelitian  ini  bertujuan untuk  menganalisis  stabilitas  lereng  rencana  galian tambang.  Analisis  dilakukan  untuk  mengetahui  faktor aman  lereng  ketika  proses  penggalian  berlangsung. Analisis  dilakukan  dengan  metode  elemen  hingga  2D ( plane strain ) dengan kriteria keruntuhan Mohr - Coulomb .
Gambar 1. Peta lokasi penambangan bijih nikel Kabupaten Morowali, Provinsi Sulawesi Tengah
2. Metode Penelitian

## 2.1. Pemodelan Geometri Lereng
Analisis  stabilitas  lereng  dilakukan  pada  3  (tiga) lokasi  rencana  penggalian.  Penelitian  ini  akan mensimulasikan  tahapan  penggalian  lereng,  sehingga topografi  permukaan  lereng  tidak  akan  dimodelkan. Penggalian  akan  dilakukan  ke  dalam  empat  tahap ( Gambar 2 ) dengan uraian sebagai berikut:
1) Tahap 1: kedalaman galian = 5 m; kemiringan = 50 0
2) Tahap 2: kedalaman galian = 5 m; kemiringan = 50 0
3) Tahap 3: kedalaman galian = 5 m; kemiringan = 50 0
4) Tahap 4: kedalaman galian = 5 m; kemiringan = 50 0
Gambar 2 . Rencana tahapan penggalian
Untuk  mengetahui  stratigrafi  tanah  pada  masing- masing  lokasi  dilakukan  pengujian  tanah  sebanyak  2 (dua)  titik  berupa  pengujian  bor  dalam  ( deep  boring ) dengan pengujian N-SPT. Data N-SPT yang digunakan
adalah  data  terjelek  pada  masing-masing  sayatan  untuk memperoleh hasil yang lebih hati-hati.

## 2.2. Analisis Elemen Hingga
Penelitian  ini  menganalisis  deformasi  dan  faktor aman lereng selama proses penggalian dengan idealisasi plane strain , yaitu regangan pada bidang arah tegak lurus bidang  gambar  adalah  nol.  Analisis  deformasi  dengan metode  elemen  hingga  dilakukan  dengan  membagi elemen  sistem  menjadi  elemen-elemen  yang  lebih  kecil dengan  grid  lines  yang  saling  berpotongan  di  titik-titik nodal  atau  biasa  dikenal  dengan  istilah  proses  meshing. Solusi nodal  displacement dari  struktur  yang  belum diketahui  diperoleh  dengan  memperhitungkan  kondisi batas  terlebih  dahulu.  Terdapat  2  (dua)  tipe boundary condition yang  biasa  digunakan  dalam  analisis  elemen hingga  di  bidang  geoteknik  yaitu  sendi  yang  tidak memungkinkan  perpindahan  pada  arah  vertikal  dan lateral  serta  rol  yang  memungkinkan  pergerakan  pada arah lateral. Selanjutnya, berdasarkan nodal
displacement tersebut,  besarnya  tegangan,  regangan maupun  gaya-gaya  dalam  untuk  setiap  elemen  dapat diketahui [5].
Dalam  menentukan  faktor  aman,  metode  elemen hingga  menggunakan  konsep Shear  Strength  Reduction (SSR),  yaitu  dengan  mereduksi  kekuatan  geser  tanah secara bertahap hingga keruntuhan terjadi di mana faktor aman  didefinisikan  sebagai  rasio  dari  kuat  geser  tanah
REKONSTRUKSI TADULAKO: Civil Engineering Journal on Research and Development , Vol. 5(1), March 2024
yang  sebenarnya  dengan  kuat  geser  saat  keruntuhan terjadi [6], [7].
Dalam  analisis  elemen  hingga,  hal  penting  lainnya adalah  penentuan  model  konstitutif  untuk  penentuan parameter  tanah.  Model  konstitutif  adalah  model  yang menghubunkan  tegangan  dan  regangan  tanah.  Pada penelitian  ini,  model  konstitutif  yang  digunakan  adalah Model  Linear  Elastoplastic atau  biasa  disebut Mohr- Coulomb  Model (MCM).  Model  ini  memodelkan regangan material akan meningkat secara linear terhadap tegangan  hingga  pada  batas  tegangan  maksimum (regangan yang terjadi adalah regangan runtuh). Setalah regangan runtuh  terjadi, besar tegangan konstan sebesar tegangan  maksimumnya [8]. Dibutuhkan  5  (lima) parameter tanah dalam analisis dengan MCM yaitu berat volume  tanah  (γ),  kohesi  (c),  sudut  gesek  internal  (φ), modulus elastisitas (E) dan poisson ratio (μ) yang dalam penelitian ini menggunakan korelasi yang diusulkan oleh [9], [10], [11]. Metode kesetimbangan batas dan metode elemen hingga [12].
3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Model 2D Lereng (Plane Strain)
Seperti  disebutkan  sebelumnya  bahwa  penelitian  ini menggunakan idealisasi plane strain untuk memodelkan lereng [13],  [14],  [15] .  Input  parameter  tanah  yang diperlukan  dalam  analisis  terdapat  pada Tabel  1 .  Jenis elemen  yang  digunakan  pada  model  adalah  elemen segitiga  dengan  6  node  dan boundary  condition yang diterapkan  pada  model  adalah  rol  pada  sisi  kiri  dan kanan model serta sendi pada bagian bawah model. Hasil meshing dan pemberian boundary condition dapat dilihat pada Gambar 3.
Tabel 1. Input parameter material yang digunakan dalam analisis berdasarkan hasil korelasi data N-SPT
Parameter GT-19125 Kedalaman (m) 3 5 8 13 N-SPT 7 15 19 50 Unit Weight (kN/m 3 ) 16 17 17 18 c (kN/m 2 ) 10 20 40 60 ϕ ( o ) 15 18 6 23 Young's Modulus (kPa) 4000 6000 7500 35000 Poisson's Ratio 0.3 0.3 0.3 0.3 Parameter GT-19841 Kedalaman (m) 4 7 9 N-SPT 9 13 50 Unit Weight (kN/m 3 ) 16 17 17 c (kN/m 2 ) 10 10 10 ϕ ( o ) 13 28 30 Young's Modulus (kPa) 4000 15000 35000 Poisson's Ratio 0.3 0.3 0.3 Parameter GT-15617 Kedalaman (m) 3 8 12 13 N-SPT 4 9 21 50 Unit Weight (kN/m 3 ) 16 17 17 18 c (kN/m 2 ) 10 20 10 20 ϕ ( o ) 10 15 28 30 Young's Modulus (kPa) 3000 4000 15000 30000 Poisson's Ratio 0.3 0.3 0.3 0.3
Gambar 3. Hasil meshing dan pemberian boundary condition

## 3.2. Analisis Defromasi
Deformasi  lereng  selama  penggalian  ditinjau  pada  3 (tiga)  titik  yaitu  sisi  atas,  tengah  dan  dasar  lereng [16],
[17],  [18] .  Rangkuman  hasil  analisis  deformasi  lereng terdapat  pada Tabel  2 dan  kontur  deformasi  lereng masing-masing lokasi secara berturut-turut terdapat pada Gambar 4 , Gambar 5 dan Gambar 6.
Tabel 2 . Rangkuman hasil analisis deformasi lereng
Lokasi Titik Tinjauan Pada Lereng Total Displacement (m) Lap. 1 Lap. 2 Lap. 3 Lap. 4 GT- 19125 Kaki 0.045  0.090  0.150 0.195 Tengah 0.045  0.090  0.150 0.210 Puncak 0.015  0.090  0.150 0.210 GT- 19841 Kaki 0.083  0.140  0.150 0.195 Tengah 0.075  0.124  0.150 0.210 Puncak 0.015  0.142  0.150 0.210 GT- 15617 Kaki 0.055  0.088  0.135 0.180 Tengah 0.044  0.088  0.135 0.180 Puncak 0.011  0.096  0.135 0.180
Gambar 4 . Hasil analisis deformasi potongan GT-15617
Gambar 5. Hasil analisis deformasi potongan GT-19125
Gambar 6 . Hasil analisis deformasi potongan GT-19841
Hasil  analisis  menunjukkan  deformasi  yang  terjadi pada  masing-masing  lokasi  penelitian  memiliki  pola yang sama terlihat dari kontur deformasi yang terbentuk. Bagian  puncak  lereng  bergerak  kearah  penggalian sedangkan  kaki  lereng  mengalami heave karena kehilangan confining  stress sehingga memicu terjadinya deformasi  ke  arah  atas.  Besaran  deformasi  yang  terjadi pada  masing-masing  lokasi  studi  tidak  mengalami perbedaan  yang  signifikan  disebabkan  data  tanah  pada masing-masing lokasi tidak berbeda jauh.

## 3.3. Analisis Faktor Aman
Dengan  menggunakan  metode  SSR  seperti  yang dijelaskan  sebelumnya,  analisis  stabilitas  lereng dilakukan  untuk  mengetahui  faktor  keamanan  lereng selama proses penggalian berlangsung. Rangkuman hasil analisis  faktor  aman  lereng  terdapat  pada Tabel  3 dan letak slip surface terdapat pada Gambar 7, Gambar 8 dan Gambar 9 .
Tabel 3. Rangkuman hasil analisis faktor aman lereng
Lokasi Faktor Keamanan Lap. 1 Lap. 2 Lap. 3 Lap. 4 GT-19125 1,21 1,23 1,24 1,26 GT-19841 1,21 1,22 1,21 1,21 GT-15617 1,33 1,34 1,38 1,43
Gambar 7. Hasil analisis faktor aman lereng GT-15617
Gambar 8. Hasil analisis faktor aman lereng GT-19125
Gambar 9. Hasil analisis faktor aman lereng GT-19841
Seperti halnya analisis deformasi, hasil analisis faktor aman  lereng  menunjukkan  pola  keruntuhan  yang  sama pada  masing-masing  lokasi  penelitian  di  setiap  tahap penggalian. Bidang gelincir pada setiap lokasi penelitian hanya  berada  pada  lapisan  permukaan  saja  (<  9  m) disebabkan  nilai  N-SPT  yang  masuk  dalam  kategori pasir lepas [9]. Adapun pada kedalaman > 9 m, nilai N- SPT  sudah  masuk  dalam  kategori  pasir  sedang  hingga pasir  padat.  Hal  ini  menyebabkan  meskipun  dilakukan penggalian,  gaya  yang  menyebabkan  lereng  runtuh masih  lebih  kecil  dari  gaya  penahan  lereng  (SF>1).
REKONSTRUKSI TADULAKO: Civil Engineering Journal on Research and Development , Vol. 5(1), March 2024
Meskipun  demikian,  berdasarkan  hasil  analisis  faktor aman  pada Tabel  4 masih  belum  memenuhi  kriteria faktor  aman  minimum  yang  dipersyaratkan  yakni  1,5 [12].

## 4. Kesimpulan
Hasil  deformasi  lereng  menunjukkan  deformasi terbesar  terjadi  pada  puncak  hingga  sisi  tengah  lereng. Deformasi  maksimal  yang  terjadi  adalah  21  cm  pada lokasi  GT-19841.  Hal  ini  disebabkan  nilai  N-SPT  pada lokasi  tersebut  lebih  kecil  dibanding  2  lokasi  lainnya. Masing-masing  lokasi  penelitian  memiliki  pola deformasi yang sama terlihat dari kontur deformasi yang terjadi. Hal  ini  karena kondisi  tanah yang tidak berbeda secara signifikan antar lokasi.
Hasil  analisis  faktor  aman  menunjukkan  tahap penggalian  dengan  kemiringan  500  belum  memenuhi faktor  aman  minimum  yang  dipersyaratkan.  Namun demikian,  hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  gaya-gaya yang  menyebabkan  lereng  bergerak  masih  lebih  kecil dibandingkan  gaya  yang  menahan  lereng.  Nilai  faktor aman  lereng  terbesar  adalah  1,43  yang  berada  pada lokasi  GT-15617  karena  lokasi  ini  memiliki  data  tanah yang lebih baik dibanding lokasi lainnya

## Daftar Pustaka
[1] https://geoportal.esdm.go.id/minerba/.  ( Diakses  20 September 2021 ).
[2] H. Amankwah, Mathematical Optimization Models and  Methods  for  Open-Pit  Mining , Sweden: Linköping University Electronic Press, 2011.
[3] D. Subowo, “ Penambangan Sistem Terbuka Ramah Lingkungan dan Upaya Reklamasi  Pasca Tambang Untuk  Memperbaiki  Kualitas  Sumberdaya  Lahan dan Hayati Tanah ” , Jurnal Teknik Sipil , vol. 5, no.
5, p. 83, 2011.
[4] L. Lu, Z. Wang, X. Huang, B. Zheng, and K. Arai “ Dynamic  and  Static  Combination  Analysis Method  of  Slope  Stability  Analysis  during Earthquake ” , Mathematical Problem in
Engineering , vol. 14, p. 1, 2014.
[5] B.  Suhendro, Metode  Elemen  Hingga  dan Aplikasinya ,  Yogyakarta:  Teknik  Sipil  -  UGM. 2000.
[6] E.  Dawson,  K.  You,  and  Y.  Park, “ Strength- Reduction Stability Analysis of Rock Slopes Using the Hoek Brown Failure Criterion ” , Trends in Rock Mechanics , vol. 126, p. 65, 2000.
[7] R. Hammah, T. Yacoub, B. Corkum, and J. Curran, “ The  Shear  Strength  Reduction  Method  for  the Generalized  Hoek  Brown  Criterion  Alaska ” , Proceedings  of  the  40th  U.S.  Symposium  on  Rock , vo. 3, p. 1, 2005.
[8] P.P.  Rahardjo  and  S.D.  Alvi, Metode  Elemen Hingga  Untuk  Analisis  Geoteknik ,  Bandung:  Pusat Studi  Geoteknik  Universitas  Katolik  Parahyangan, 2019.
[9] J.  Bowles, Sifat-Sifat  Fisis  dan  Geoteknis  Tanah , Jakarta: Erlangga, 1989.
[10] B.G. Look, Handbook of Geotechnical
Investigation  and  Design  Tables ,  London: Taylor&Francis, 2014.
[11] M.H.A. Geologi  dan  Analisis  Kestabilan  Lereng pada Jalan Hauling Tambang Nikel Daerah Ganda Ganda,  Kecamatan  Petasia,  Kabupaten  Morowali Utara,  Provinsi  Sulawesi  Tengah ,  Yogyakarta: Universitas Pembangunan Nasional Veteran, 2021.
[12] SNI-8460:2017,
Persyaratan Perancangan Geoteknik ,  Jakarta:  Badan  Standarisasi  Nasional, 2017.
[13] Sumiyanto  and  A.N.  Patria ,  “ Pengaruh  Pembuatan Terasering  pada  Lereng  Terhadap  Potensi Longsor”, Dinamika Rekayasa , vol. 6, no. 2, p. 50, 2010.
[14] Sukandi  and  N.P.E.L.  Dewi, “ Stabilitas  dan Deformasi  Lereng  Villa  Sekeq  Grupuk  Dengan Simulasi  Numeris ”, Konstruksia ,  vol.  12,  no.  1, p. 115, 2021.
[15] R.  Rekzyanti,  S.  Balamba,  and  L.  Manaroinsong, “ Analisa Kestabilan Lereng Akibat Gempa ”, Tekno , vol. 14, p. 66, 2016.
[16] S.  Pramusandi,  A. Rifa’i, and  K.B.  Suryolelono,
“ Penentuan  Sifat  Teknis  Tanah  Jenuh  Sebagian Dan  Analisis  Deformasi  Lereng  Akibat  Pengaruh Variasi Hujan ”’ Jurnal Poli-Teknologi , vol. 10, no. 1, p.1, 2011.
[17] Setyanto,  A.  Zakaria,  and  P.  Giwa ,  “ Analisis Stabilitas  Lereng  dan  Penanganan  Longsoran Menggunakan  Metode  Elemen  Hingga  Plaxis  V. 8.2  (Studi  Kasus:  Ruas  Jalan  Liwa – Simpang Gunung  Kemala  Sta.  263+  650) ”, Journal Rekayasa , vol. 20, no. 2, p. 119, 2016.
[18] Sahrul  and  V.  Astini ,  “ Analisis  Deformasi  Lereng Menggunakan  Metode  Monitoring  pada  Lereng Jalan Trans Provinsi Kilometer 18 Kolaka Provinsi Sulawesi Tenggara ”, Jurnal Geomine , vol. 7, no. 3, p.189, 2020.
REKONSTRUKSI TADULAKO : Civil Engineering Journal on Research and Development, Vol. 5(1), March 2024
This page is intentionally left blank