Journal of Civil Engineering and Planning
Journal homepage: https://journal.uib.ac.id/index.php/jce
JCEP - UIB

## Jurnal Penelitian
The Effect of Excavation Work to Soil Slope Stability

## Pengaruh Galian Terhadap Stabilitas Lereng Tanah
Maulana Arif 1 , Ilpandari 1 1 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik dan Sains, Universitas Muhammadiyah Bangka Belitung Emai korespondensil: maulana.arif@unmuhbabel.ac.id
INFO ARTIKEL ABSTRAK
Kata kunci :
Stabilitas Lereng Slope/W Bishop Fellenius Pekerjaan  penggalian  tanah  merupakan  suatu  pekerjaan  yang  umum  ditemukan dalam  banyak  proyek  pembangunan.  Dalam  melakukan  pekerjaan  galian  perlu mempertimbangan  kondisi  lereng  yang  stabil  agar  tidak  terjadi  longsoran  saat pekerjaan  berlangsung.  Pekerjaan  galian  tanah  yang  umum  ditemukan  di  Pulau Bangka  khususnya  kota  Pangkalpinang  adalah  galian  kulong  ataupun  galian  laut sebagai  upaya  untuk  menambah  elevasi  kedalaman.   Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  bagaimana  perubahan  stabilitas  lereng  tanah  akibat  pekerjaan  galian pada  kedalaman  dan  kemiringan  tertentu.  Penelitian  menggunakan  data  observasi lapangan  berupa  CPT  (Cone  Penetration  Test),  bor  tangan  dan  data  hasil  analisis laboratorium.  Analisis  data  kemudian  dilakukan  menggunakan  perangkat  lunak Slope/W  yang  merupakan  bagian  dari  Geostudio  2018  untuk  menentukan  faktor aman  lereng  tanah  dengan  metode  Bishop  dan  Fellenius.  Nilai  faktor  aman  yang dihasilkan Slope/W menentukan tingkat kestabilan lereng tanah. Kemiringan lereng tanah divariasikan 15⁰, 30⁰, dan 45⁰ serta kedalaman galian ditentukan 4 m dan 8 m. Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  terjadi  penurunan  nilai  angka  aman  lereng galian dari 4 m dan 8 m yaitu sekitar 16-45 % .
ARTICLE INFO ABSTRACT Keywords: Stabilitas Lereng Slope/W Bishop Fellenius Excavation  work  is  a  type  of  work  that  is  commonly  found  in  many  construction projects.  In  carrying  out  excavation  work,  it  is  necessary  to  consider  stable  slope conditions so that landslides do not occur during work. Common ground excavation work  found  on  Bangka  Island,  especially  in  the  city  of  Pangkalpinang,  is  kulong excavation,  or  sea  excavation,  as  an  effort  to  increase  depth  elevation.  This  study aims to determine changes in soil slope stability due to excavation work at a certain depth  and  slope.  The  study  used  field  observation  data  in  the  form  of  CPT  (Cone Penetration  Test),  hand  drill,  and  data  from  laboratory  analysis.  Data  analysis  was then  carried  out  using  the  Slope/W  software,  which  is  part  of  Geostudio  2018,  to determine the safe factor for soil slopes using the Bishop and Fellenius method. The value of the safety factor produced by Slope/W determines the level of stability of the soil slope. The slope of the soil was varied 15⁰, 30⁰, and 45⁰ and the excavation depth was determined to be 4 m and 8 m. The results showed that the safety factor of the 4 m and 8 m excavation depth in the same slope angle was decreasing about 23.18 % while  the  safety  factor  of  the  15⁰  and  30⁰  excavation  slope  in  the  same  depth  was decreasing about 31.81%

## 1. Pendahuluan
Pekerjaan galian tanah menjadi suatu hal yang sering dilakukan dalam banyak pekerjaan konstruksi seperti  pembangunan  gedung,  jalan,  terowongan,  pelabuhan,  dan  lain  lain.  Galian  tanah mengakibatkan  adanya  perbedaan  elevasi  antara  permukaan  tanah  awal  dengan  permukaan  tanah hasil  galian.  Perbedaan  elevasi  ini  membentuk  suatu  lereng  dengan  kemiringan  tertentu  hingga  90 derajat yang mengakibatkan lereng memiliki potensi untuk terjadinya longsor.
Salah satu metode yang digunakan dalam mengetahui kestabilan lereng adalah metode kesetimbangan batas atau limit equilibrium method.  Metode ini dilakukan berdasarkan penetuan tegangan tanah dan kekuatan geser tanah yang terjadi sepanjang bidang longsor pada lereng tanah. Kemudian nilai faktor aman lereng ditentukan berdasarkan perbandingan antara dua parameter tersebut. Umumnya banyak percobaan  dalam  penentuan  bidang  longsor  hingga  ditemukan  nilai  faktor  aman  terendah  ataupun nilai kritis.
Berdasarkan  latar  belakang  tersebut,  penelitian  terkait  kestabilan  lereng  tanah  dengan  metode kesetimbangan  batas  menggunakan  perangkat  lunak  Slope/W  menjadi  menarik  untuk  dilakukan untuk menentukan tingkat kestabilan lereng tanah dalam derajat kelerengan tertentu.

## 2. Tinjauan Pustaka

## Gambar 1. Tipe-tipe longsoran [1]
Penggalian membentuk perbedaan elevasi pada tanah. Pada permukaan tanah yang tidak horizontal, komponen  gravitasi  cenderung  menggerakkan  tanah  ke  bawah.  Kebanyakan,  penyebab  terjadinya longsoran lereng adalah akibat berkurangnya tegangan efektif yang disebabkan oleh naiknya tekanan
air  pori.  Beberapa  tipe  dan  mekanisme  longsoran  yaitu rotational  landslide,  translational  landslide, block  slide,  rock  fall,  topple,  debris  flow,  debris  avalanche,  earth  flow,  creep,  dan  lateral  spread  [1].
Seluruh jenis tipe longsoran dapat dilihat pada Gambar 1 .
Salah  satu  tipe  dan mekanisme  longsoran  yang  digunakan  dalam  analisis  yaitu  tipe  longsoran  rotasi dan  translasi.  Terdapat  dua  dari  beberapa  metode  irisan  analisis  stabilitas  lereng  yang  umum digunakan  yaitu  Metode  Fellenius  dan  Metode  Bishop.  Analisis  stabilitas  lereng  metode  Fellenius menganggap gaya yang bekerja pada sisi kanan dan kiri dari masing-masing irisan memiliki resultan nol  pada  arah  tegak  lurus  bidang  longsor.  Faktor  aman  metode  Fellenius  didefinisikan  pada Persamaan  1.  Adapun  metode  Bishop  Disederhanakan  menganggap  bahwa  gaya-gaya  yang  bekerja pada sisi kiri dan kanan irisan memiliki resultan nol pada arah vertikal. Faktor aman metode Bishop dapat diperoleh dari Persamaan 2.
𝑆𝐹 = ∑ 𝑐𝑎 1 + (𝑊 𝑖 cos 𝜃 𝑖 − 𝑢 𝑖 𝑎 𝑖 ) tan 𝜑 𝑖=𝑛 𝑖=1 ∑ 𝑊 𝑖 𝑖=𝑛 𝑖=1 sin 𝜃 𝑖 (1)
𝑆𝐹 = ∑ [𝑐 ′ 𝑏 𝑖 + (𝑊 𝑖 − 𝑢 𝑖 𝑏 𝑖 ) tan 𝜑′] ( 1 cos 𝜃 𝑖 (1 + tan 𝜃 𝑖 tan 𝜑 ′ 𝐹 ) ) 𝑖=𝑛 𝑖=1 ∑ 𝑊 𝑖 𝑖=𝑛 𝑖=1 sin 𝜃 𝑖 (2)
Dimana SF merupakan faktor keamanan lereng, c adalah kohesi tanah (kN/m 2 ),  adalah sudut gesek dalam tanah (o), a i merupakan panjang lengkung lingkaran pada irisan ke-i (m), W i merupakan berat tanah  irisan  ke-i  (kN), u i adalah  tekanan  air  pori  pada  irisan  ke-i  (kN/m 2 ) dan  I adalah  sudut  yang didefinisikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Gaya-gaya yang bekerja pada irisan [2]
Peneliti sebelumnya melakukan analisis kestabilan lereng menggunakan metode kesetimbangan batas Fellenius dan Bishop modifikasi menggunakan perangkat lunak Slope/W. Hasil analisis menunjukkan bahwa dari kedua metode terdapat perbedaan hasil nilai faktor aman sekitar 3-7 % dimana nilai faktor aman  metode  Fellenius  menunjukkan  nilai  yang  lebih  kritis  [2].  Selain  itu,  walaupun  menggunakan persamaan  hasil  modifikasi  metode  Fellenius  dan  Bishop,  nilai  faktor  aman  dari  hasil  persamaan modifikasi  tersebut  tidak  menunjukkan  perbedaan  yang  signifikan  dengan  persamaan  metode Fellenius dan Bishop. Perhitungan dengan metode Bishop menunjukkan hasil nilai faktor aman yang lebih tinggi daripada metode Fellenius [3].
Berdasarkan penelitian yang lainnya, dengan metode Bishop didapati bahwa nilai faktor aman lereng cenderung  lebih  kecil  daripada  metode  Janbu.  Pada  studi  lereng  oprit  Jambatan  Labu  sawo,  analisis stabilitas    lereng    mengunakan    metode    Bishop    besar    angka    keamanan    (SF)  diproleh    1,262. Sementara    analisis    stabilitas    lereng    mengunakan    metode    Janbu    besar  angka  keamanan  (SF) diproleh 1,455 [4].
Perangkat lunak Slope/W merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk menganalisis stabilitas  lereng  tanah  yang  dibuat  dalam  suatu  model  menggunakan  metode  kesetimbangan  batas (limit  equilibrium  method)  dengan  hasil  akhir  berupa  nilai  faktor  aman  (SF).  Slope/W mengakomodasi analisis dengan banyak metode diantaranya Metode Fellenius dan Metode Bishop [5]. Studi  lain  juga  menyebutkan  informasi  lokasi  dengan  tingkat  kategori  longsor  diberikan  dengan mengidentifikasi  faktor-faktor  longsor  terhadap  kemantapan  lereng  (studi  kasus:  SP.  Sugihwaras- Muara Enim dan SP. Sugihwaras-Baturaja). Longsor di Muara Enim disebabkan oleh kombinasi antara tanah/batuan, air, kekuatan geologi, dan aktivitas manusia (studi kasus: SP. Sugihwaras-Muara Enim dan  SP.  Sugihwaras-Baturaja).  Temuan  penelitian  menunjukkan  bahwa  jenis  tipologi  zona  C  ini ditentukan  karena  terdiri  dari  area  dengan  kemiringan  0% – 20%.  Penyebab  utama  longsor  di  kedua tempat tersebut adalah curah hujan yang tinggi, dengan SP. Sugihwaras-Muara Enim menerima curah hujan bulanan hingga 79 mm dan SP. Sugihwaras-Baturajarerata-rata 82 mm per bulan. Karena terjadi di wilayah dengan jenis batuan breksi yang tidak kompak dan aus serta lempung bentonit yang cepat menyerap air, maka Kabupaten Muara Enim termasuk dalam kategori longsor. Faktor keamanan (SF) dalam  studi  kasus  SP.  Sugihwaras-MuaraEnim  dan  SP.  Sugihwaras-Baturaja  masing-masing  adalah 1.104 dan 1.186 menurut hasil analisis Slope/W 2007 [6].
Penelitian  yang  lainnya  yaitu  kajian  yang  dilakukan  di  Kabupaten  OKU,  Provinsi  Sumatera  Selatan, Indonesia, di Jalan Kol. Burlian STA 429+312 (kasus 1) dan jalan penghubung IV STA 194+420 (kasus 2). Program Slope/W digunakan dalam analisis untuk mengekstraksi FOS dan menentukan penyebab tanah longsor. Untuk Studi Kasus 1, keluaran program Slope/W (teknik Fellenius) menunjukkan nilai FOS kondisi awal 1,70 dan nilai FOS setelah gerusan 1,12. Pada studi kasus 2, kondisi nilai FOS dimulai dari 1,68 dan turun menjadi 1,05 [7].

## 3. Metode Penelitian
Secara  umum  penelitian  dilakukan  dengan  tiga  tahapan.  Mulai  dari  tahap  pengumpulan  data,  tahap permodelan  dan  tahap  analisis  dan  diskusi  hasil  penelitian.  Tahap  pengumpulan  data  dilakukan melalui dua proses yaitu pengambilan data di lapangan dan data hasil uji laboratorium. Pengambilan data  lapangan  yang  dilakukan  berupa  data  sondir/CPT  dan  data  bor  tangan.  Data  ini  menjadi  acuan untuk  kondisi  stratigrafi  tanah  di  lapangan.  Selanjutnya  sampel  tanah  diuji  di  laboratorium  untuk mengetahui beberapa parameter dan karakteristik tanahnya. Pengujian laboratorium yang dilakukan yaitu berupa uji saringan, uji berat isi tanah, dan uji geser langsung ( direct shear test).
Tahap  kedua  yaitu  tahap  permodelan.  Tahap  permodelan  dilakukan  setelah  semua  data  terkumpul. Tahap  permodelan  merupakan  pembuatan  model  lereng  tanah  mengacu  pada  kondisi  lapangan. Permodelan  dilakukan  secara  dua  dimensi  dengan  menggunakan  perangkat  lunak  Slope/W. Permodelan dilakukan dengan memvariasikan kemiringan lereng (15⁰, 30⁰, dan 45⁰) dan kedalaman galian (4m dan 8m). Hasil permodelan berupa nilai Safety Factor (SF).
Tahap  ketiga  yaitu  berupa  analisis  hasil  permodelan.  Nilai  Safety  Factor  yang  dihasilkan  tentu bervariasi  tergantung  pada  kondisi-kondisi  yang  dimodelkan.  Setelah  melihat  hasil  dibuatlah kesimpulan dari bagaimana pengaruh kemiringan dan kedalaman galian.

## 4. Hasil dan Pembahasan
Hasil dari penelitian berupa kondisi bawah stratigrafi tanah, permodelan tanah, dan nilai angka aman dari masing- masing skenario galian tanah dengan permodelan kemiringan lereng 15⁰, 30⁰, dan 45⁰.

## 4.1 Kondisi Stratigrafi Tanah
Kondisi  stratigrafi  atau  perlapisan  tanah  di  lokasi  penelitian  tidak  dapat  dijabarkan  secara  detail dikarenakan keterbatasan alat dan metode. Berdasarkan data bor tangan ( handbore), tanah di lokasi penelitian  merupakan  tanah  pasir  berukuran  sedang  hingga  halus  berwarna  kuning  keabu-abuan. Muka  air  tanah  diketahui  berada  pada  kedalaman  sekitar  1,1  meter.  Pengambilan  data  bor  tangan hanya dilakukan hingga kedalaman 1,5 meter.
Berdasarkan data sondir/CPT, diketahui bahwa perlapisan tanah keras berada pada kedalaman 12,4 meter.  Perlapisan  tanah  tidak  dapat  diketahui  secara  detail  dikarenakan  data  sondir  hanya menunjukkan tingkat kekerasan tanah. Berdasarkan kondisi-kondisi tersebut maka perlapisan tanah disederhanakan menjadi dua lapisan yaitu lapisan tanah pasir di bagian atas mulai kedalaman 0-12,4 meter dan selanjutnya lapisan tanah keras di bagian bawahnya (Gambar 3).
Gambar 3. Kondisi simplifikasi perlapisan tanah di lokasi penelitian
4.2 Permodelan Lereng Tanah
Tahapan permodelan lereng tanah menggunakan perangkat lunak Slope/W secara umum terdiri dari 3 tahapan  secara  berurutan  yaitu  tahapan  pengaturan  analisis,  tahapan  pembuatan  model,  serta tahapan analisis model.
Tahapan  permodelan  diawali  dengan  pengaturan  analisis.  Pengaturan  analisis  mencakup  beberapa hal,  mulai  dari  jenis  analisis,  penetapan  kondisi  muka  air  tanah,  dan  arah  permukaan  lereng.  Jenis analisis dilakukan menggunakan dua metode yang berbeda yaitu metode Fellenius dan metode Bishop. Kondisi muka air tanah digambarkan dengan piezometric line dan arah permukaan lereng ditentukan dari kiri ke kanan. Gambar 4 menunjukkan jendela pengaturan analisis sebelum membuat model.
Gambar 4. Tahapan pengaturan analisis
Tahapan  yang  kedua  yaitu  pembuatan  model.  Pembuatan  model  disesuaikan  dengan  kondisi perlapisan  tanah,  kemiringan  lereng  serta  kedalaman  galian  yang  ditentukan.  Unsur-unsur  dalam pembuatan model yaitu mencakup region, sketch axes, water table, dan entry exit slip surface.
Gambar 5. Contoh permodelan yang dilakukan menggunakan Slope/W
Sketch  axes  menunjukkan  skala  model  dimana  sumbu-x  merupakan  jarak  dan  sumbu-y  merupakan kedalaman tanah dalam satuan meter. Water table ditunjukkan oleh garis putus-putus berwarna biru menandakan  posisi  muka  air  tanah.  Lalu  entry  and  exit  slip  surface  merupakan  dua  titik  dengan simbol  “plus”  yang  berwarna  merah  mu da  (Gambar  5)  sebagai  batas  kemungkinan  posisi  bidang gelincir  pada  lereng.  Gambar  5 merupakan  contoh  model  lereng  dengan  kemiringan  15⁰  dan kedalaman  galian  8  m.  Region  memodelkan  kondisi  perlapisan  tanah  sesuai  dengan  kondisi  di lapangan. Terdapat dua region yaitu tanah pasir dan tanah lapisan keras.
Adapun  tanah  dimodelkan  dengan  material  model  Mohr-Coloumb.  Terdapat  tiga  parameter  tanah yang  dimasukkan  ke  dalam  model  yaitu  berat  isi,  sudut  gesek  internal  dan  kohesi.  Tabel  1. menunjukkan  parameter  yang  dimasukkan  untuk  masing-masing  perlapisan  tanah.  Parameter didapatkan dari hasil uji laboratorium dan asumsi nilai pendekatan.
Tabel 1 Parameter tanah Jenis Lapisan Tanah Parameter Input Berat volum, γ (kN/m 3 ) Sudut gesek internal, ϕ ( ⁰ ) Kohesi, c (kN/m 2 ) Tanah Pasir 17 38,83 2,10 Lapisan Tanah Keras 18,2 40 1
Tahapan selanjutnya yaitu tahapan analisis model. Tahapan analisis model menunjukkan hasil berupa nilai  SF  (Safety  Factor)  dari  lereng  tanah  yang  dimodelkan.  Sebagai  contoh  pada  Gambar  6  terlihat bahwa nilai SF lereng yaitu 1,65.

## Gambar 6. Contoh hasil analisis stabilitas lereng
Hasil dari permodelan menunjukkan variasi dari nilai SF untuk masing-masing kemiringan lereng dan kedalaman  galian  tanah  berdasarkan  metode  Fellenius  dan  metode  Bishop.  Gambar  7  menunjukkan kurva  hasil dari permodelan lereng tanah untuk kemiringan dan kedalaman lereng yang ditentukan.
Pada  kondisi  kemiringan  lereng  15⁰,  berdasarkan  metode  Fellenius,  nilai  SF  lereng  pada  galian  4  m dan  8  m  mengalami  penurunan  dari  1,98  menjadi  1,65  atau  berkurang  sekitar  16,67  %  .  Sedangkan berdasarkan  metode  Bishop,  nilai  SF  lereng  mengalami  penurunan  dari  2,20  menjadi  1,69  atau berkurang sekitar 23,1 %.
Pada  kondisi  kemiringan  lereng  30⁰,  berdasarkan  metode  Fellenius,  nilai  SF  lereng  pada  galian  4  m dan  8  m  mengalami  penurunan  dari  1,22  menjadi  0,93  atau  berkurang  sekitar  23,7  %  .  Sedangkan berdasarkan  metode  Bishop,  nilai  SF  lereng  mengalami  penurunan  dari  1,50  menjadi  0,83  atau berkurang sekitar 44,6 %.
Pada  kondisi  kemiringan  lereng  45⁰,  berdasarkan  metode  Fellenius,  nilai  SF  lere ng  pada  galian  4  m dan  8  m  mengalami  penurunan  dari  0,96  menjadi  0,66  atau  berkurang  sekitar  31,2  %  .  Sedangkan berdasarkan  metode  Bishop,  nilai  SF  lereng  mengalami  penurunan  dari  0,86  menjadi  0,58  atau berkurang sekitar 32,5 %.
Gambar 7. Kurva nilai SF berdasarkan faktor kemiringan lereng dan kedalaman galian
Berdasarkan hasil masing-masing skenario permodelan, nilai SF metode Fellenius dari kondisi galian 4 m cenderung lebih kritis, sedangkan pada galian 8 m, metode Bishop cenderung menunjukkan nilai SF yang  lebih  kritis.  Sehingga  dapat  dilihat  bahwa  penurunan  nilai  SF  akibat  galian  dengan  metode Fellenius cederung lebih kecil daripada penurunan nilai SF metode Bishop.

## 5. Kesimpulan dan Saran
Faktor kedalaman galian dan kemiringan lereng sangat berpengaruh pada nilai SF lereng. Berdasarkan permodelan  dengan  metode  Fellenius  dan  Bishop  terlihat  bahwa  jika  kedalaman  galian  bertambah dari  awalnya  kedalaman  4  m  menjadi  8  m  maka  terjadi  penurunan  nilai  S  sebesar  16-23%  untuk kemiringan  lereng  15⁰,  23 -45%  untu k  kemiringan  lereng  30⁰,  dan  30 -33%  untuk  kemiringan  lereng 45⁰.

## Daftar Rujukan
[1] L. Highland and M. Johnson, “Landslide Types and Processes,” pp. 1– 4, Jul. 2004.
[2] M. F. Zolkepli, M. F. Ishak, and M. S. I. Zaini, “Slope stability analysis using modified Fellenius’s and Bishop’s method,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 527, no. 1, 2019, doi: 10.1088/1757- 899X/527/1/012004.
[3] M. F. Zolkepli, M. F. Ishak, and M. S. I. Zaini, “Analysis of Slope Stability on Tropical Residual Soil,” Int. J. Civ. Engineeirng Technol., vol. 9, no. 2, pp. 402 – 416, 2018, doi: 10.2478/cee-2021- 0020.
[4] N. Amri, D. Dharmawansyah, and Hermansyah, “Perbandingan metode bishop dan janbu dal am analisis stabilitas lereng pada oprit jembatan labu sawo sumbawa,” J. Civ. Eng. Plan., vol. 2, no. 1, pp. 20 – 33, 2021, doi: http://dx.doi.org/10.37253/jcep.v2i1.4393.
[5] Geostudio, Stability Modeling with SLOPE / W. Calgary: GEO-SLOPE International Ltd., 2012.
[6] I. Juliantina, Y. Sutejo, R. Dewi, B. B. Adhityia, and R. K. Rustam, “Identification of slope stability analysis,” Int. J. Adv. Sci. Eng. Inf. Technol., vol. 8, no. 3, pp. 671 – 677, 2018, doi:
10.18517/ijaseit.8.3.2685.
[7] A. P. S. Dewi, M. M. Iqbal, Y. Sutejo, R. Dewi, and B. Adhityia, “Factors Causing Landslides on Highways in Ogan Komering Ulu Regency, South Sumatra Province,” Int. J. Innov. Res. Sci. Stud., vol. 5, no. 2, pp. 90 – 100, 2022, doi: 10.53894/ijirss.v5i2.394.