## ESTIMASI GEOLOGICAL STRENGTH INDEX (GSI) SYSTEM PADA LAPISAN BATUGAMPING BERONGGA DI TAMBANG KUARI BLOK SAWIR TUBAN JAWA TIMUR
R. Andy Erwin Wijaya 1 , Dwikorita Karnawati 2 , Srijono 2 , Wahyu Wilopo 2 , Dianto Isnawan 3
1 Jurusan Teknik Pertambangan, Sekolah Tinggi Teknologi Nasional
2 Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada
3 Jurusan Teknik Geologi, Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Email: andy_sttnas@yahoo.com

## ABSTRACT
The  limestone  mine  activity  needs  a  good  mine  plan  design  with  the  result  that saved for the environment. Mine design  is determined by rock mass quality. The rock mass quality in each mine location is different and that is  influenced by the geological  conditions. Research area is located in  limestone quarry  Sawir Block of Kerek District, Tuban Regency, East Java Province. In limestone quarry area, there  is  cavity  zone  which  consists  cavity  limestone  layer  at  the  wall  of  quarry bench.  This  cavity  layer  in  limestone  quarry  has  occurred  by  solution  process. The  cavity  layer  zone  has  more  potential  as  weak  zone  which  caused  failure  of bench in limestone quarry area.  To analyze of the research of rock mass quality in  cavity  limestone  layer  using  Geological  Strength  Index  (GSI)  system.  Final result  of  the  research  is  rock  mass  characterization  specifically  for  cavity limestone layer.
Keywords: Geological strength index, limestone, cavity layer

## PENDAHULUAN
Tambang batugamping di Daerah Blok  Sawir,    Kabupaten  Tuban,  Propinsi Jawa Timur, menggunakan menggunakan metode quarry . Metode ini  merupakan  metode  yang  mudah untuk dikerjakan, dimana dapat dikerjakan dengan menggunakan teknologi  dan  peralatan  yang  relatif sederhana. Untuk menerapkan metode ini harus membuat desain penambangan  berupa  jenjang-jenjang ( bench ) pada lereng dengan kemiringan tertentu yang aman ( Hustrulid  dan  Kuchta,  1995) .  Dalam
pembuatan  jenjang-jenjang  tersebut harus  memperhatikan  kualitas  massa batuan  yang  akan  digali,  sehingga dapat  dijadikan  sebagai  salah  satu dasar  perencanaan  desain  tambang kuari  yang  optimal  dan  aman  bagi keselamatan  operator,  peralatan  dan lingkungan sekitarnya. Terdapat beberapa  system  u ntuk  mengetahui kualitas  massa  batuan ,  salah  satunya yaitu menggunakan
Geological Strength  Index  (GSI)  system .  Sistem ini  dapat  digunakan  untuk  menentukan kualitas  massa  batuan  yang  terdapat  di permukaan,  seperti  pada zona cavity layer yang merupakan lapisan
batugamping  berongga.  Zona cavity tersebut  sangat  berpotensi  sebagai zona  lemah  dalam  tambang  kuari batugamping.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Geologi Regional
Zona Tuban termasuk dalam Cekungan  Jawa  Timur  Utara.  Zona
Tuban  meliputi  pantai  utara  Pulau Jawa  yang  membentang  dari  Tuban ke  arah  timur  melalui  Lamongan, Gresik, dan hampir keseluruhan Pulau Madura. Daerah ini meupakan dataran yang  berundulasi  dengan  jajaran perbukitan  yang  berarah  barat-timur dan berselingan dengan dataran aluvial.  Pada  Zona  Tuban  terdapat banyak  perbukitan  dan  pegunungan lipatan Antiklinorium yang memanjang  ke  arah  Barat  –  Timur, dari  Kota  Purwodadi  melalui  Blora, Jatirogo, Tuban sampai Pulau Madura.  Morfologi  di  Jalur  Tuban dapat  dibagi  menjadi  3  satuan,  yaitu Satuan  Morfologi  dataran  rendah,
perbukitan  bergelombang  dan  Satuan Morfologi  perbukitan  terjal,  dengan punggung perbukitan tersebut umumnya memanjang berarah Barat – Timur (searah dengan sumbu lipatan). Daerah penelitian menurut Pringgoprawiro (1983) dan Situmorang,  dkk.  (1992)    terbentuk oleh batuan karbonat anggota Formasi Paciran. Penamaan formasi ini diambil dari kota Paciran dan dipakai untuk  penamaan  satuan  batugamping yang  banyak  tersingkap  di  daerah tinggian  Tuban,  Jatirogo  dan  Sawir, Tuban.  Formasi  ini  tersusun  oleh batugamping  pejal  dan  batugamping dolomitan.  Berdasarkan  peta  geologi lembar  Jatirogo  (Gambar  1),  seluruh daerah  penelitian  termasuk  ke  dalam
Formasi  Paciran  (Situmorang  dkk, 1992).  Struktur  di  zona  Tuban  yang dapat  teramati  dengan  jelas  adalah berupa  struktur  lipatan  yang  berupa sinklin  dan  antiklin.  Zona  Tuban  ini tersusun oleh batuan hasil pengendapan sedimen  laut  yang telah mengalami  perlipatan  dan  pensesaran secara intensif.

## Geological  Strength  Index  (GSI) system
Identifikasi karakteristik massa batuan bertujuan untuk mengetahui  kualitas  batuan.  Setiap klasifikasi  massa  batuan  mempunyai parameter-paremeter  tertentu  yang berbeda  untuk  menentukan  kualitas massa  batuan.  Klasifikasi  massa batuan pada penelitian ini menggunakan system Geological Strength Index (GSI). Pengklasifikasian kualitas massa batuan berdasarkan metode Geological  Strength  Index (GSI) Hoek  (1994),  mengkombinasikan  2 (dua)  parameter  utama,  yaitu  struktur dari  sifat  blok  atau Structure  Rating (SR),  dan  kondisi  permukaan  atau Surface Condition Rating (SCR) yang memiliki sub parameter berupa tingkat  kekasaran,  derajat  pelapukan atau alterasi, dan pengisi diskontinuitas.  Chart  standar  batuan terkekarkan yang dibuat oleh Hoek & Marinos  (2005),  digunakan  dalam mengestimasi  kualitas  massa  batuan secara  kualitatif,  untuk  mendapatkan nilai GSI dari setiap stasiun
pengamatan lapangan.
GSI mencirikan  massa  batuan berdasarkan pengamatan stuktur
(ukuran  blok  dan  bentuk)  dan  kondisi permukaan  diskontinuitas  (pelapukan, derajat kekasaran dan alterasi). Ukuran blok dan bentuk menunjukkan
geometri  massa  batuan  keseluruhan dan  proporsi  volume  batuan  yang ditempati  oleh  diskontinuitas.  Nilai
GSI  berkisar  dari  0  hingga  100,
dimana  nilai  GSI  100  adalah  setara dengan  massa  batuan  utuh  (Hoek  &
Marinos, 2005).
Gambar 1. Peta Geologi Daerah Penelitian

## METODE PENELITIAN
Metode penelitian ini menggunakan  metode  kuantitatif  dengan pendekatan induktif. Penelitian ini dilakukan  melalui  empat  tahap.  Tahap pertama  adalah  melakukan  observasi lapangan mengenai jenis, geometri jenjang  dan  ketebalan  pada  lapisan batugamping berongga di lokasi tambang kuari  batugamping,  yang  kemudian dilakukan pengamatan detil dan pengambilan  data  mengenai struktur dari  sifat  blok  atau structure  rating (SR),  dan  kondisi  permukaan  atau surface  condition  rating (SCR)  yang memiliki sub parameter berupa tingkat  kekasaran,  derajat  pelapukan, dan pengisi diskontinuitas serta
estimasi  kekuatan  batuan  di  lapangan dengan menggunakan schmidt hammer . Setelah itu dilakukan pengambilan  sampel  batuan.  Sifat  fisik dan  sifat  mekanik  batuan  sampel  akan diuji  di  laboratorium  mekanika  batuan serta  analisis  distribusi  ukuran butiran batuan pada zona cavity layer .
Berdasarkan  analisis  data  hasil uji laboratorium dapat ditentukan kekuatan  massa  batuan.  Analisis  data pada studi kasus ini menggunakan kaidah Hoek-Brown  Criterion  2002 .  Hasil  akhir penelitian  ini  adalah  estimasi  kekuatan massa batugamping berongga pada tambang  kuari  batugamping  beserta risiko  geotekniknya.  Tahapan  penelitian ini  secara  rinci  dapat  dilihat  pada Gambar 2.

## Gambar 2. Bagan Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian secara administrasi  terletak  di  Desa  Sawir, Kecamatan  Kerek,  Kabupaten Tuban, Propinsi Jawa Timur. Secara geografis  terletak  pada  koordinat  :
593111  mE    –  596688  mE  dan
9241729 mN –  9245352  mN.
(Gambar 3).
Gambar 3. Lokasi Daerah Penelitian
Kondisi Lapisan Batugamping Berongga Cavity layer di lokasi penelitian  terletak  di  dalam  tambang kuari batugamping, di Desa Tahunan, Kecamatan  Sawir,  Kabupaten  Tuban. Keadaan  topografi  di  sekitar  daerah penelitian merupakan daerah perbukitan  dengan  ketinggian  antara 25  m  –  110  m  di  atas  permukaan  air laut (dpl). Cavity layer ini
mempunyai  ketebalan  antara  (30  – 300)  cm  dengan  kondisi  perlapisan tidak  rata  dan  tidak  beraturan, terkadang  menipis  atau  menebal.
Terdapatnya cavity layer
ini disebabkan proses pelarutan oleh air.
Cavity  layer pada  tambang kuari  batugamping  terdapat  pada dinding  lereng  penambangan  yang merupakan suatu lapisan batugamping yang banyak terdapat rongga – rongga dan  mempunyai  kemiringan  lereng sekitar  80 0 -  85 0 (Gambar  4). Pengambilan foto dan sampel batugamping berongga dilakukan sebanyak  6  (enam)  titik  di  sepanjang cavity  limestone  layer .  Koordinat pengamatan  batugamping  berongga pada  zona cavity  layer dapat  dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 5.
Gambar 4. Kondisi Layer Cavity pada Tambang Kuari Batugamping Tuban
Tabel 1. Koordinat Pengamatan
Sampel Batugamping Berongga Kode Sampel mE mN A1 558358  9240927 B1 558383  9240925 C1 558404  9240928 D1 558419  9240931 E1 558433  9240936 F1 558444  9240942 Estimasi GSI pada Lapisan Batugamping Berongga
Analisis  estimasi Geological Strength Index yang digunakan dalam penelitian ini adalah dari Sonmez dan Ulusay  1999. Geological  Strength Index (GSI)  merupakan  modifikasi
chart dari Geological  Strength  Index (Hoek, 1994) yang dapat mengestimasi volumetric  joint  count
secara  lebih  detil  pada structure rating (SR)  untuk  jenis  batuan  yang terdisintegrasi  seperti  pada  lapisan batugamping berongga.
Hasil  pengamatan  di  lapangan diperoleh struktur massa batuan (batugamping)  berbentuk  blok-blok yang  rapat,  permukaan  kasar  dan terjadi pelapukan sedang. Secara rinci hasil  estimasi Geological  Strength Index (Sonmez  dan  Ulusay  1999)  di daerah  penelitian  Blok  Sawir,  Tuban dapat  dilihat  pada  Tabel  2  dan Gambar 6. Berdasarkan  nilai Geological Strength  Index (GSI)  yang  diperoleh melalui perhitungan berbagai parameter  yang  meliputi  peringkat struktur  (SR)  dan  kondisi  permukaan diskontinuitas (SCR) untuk batugamping  berongga  di  daerah penelitian Blok Sawir, Tuban tersebut diperoleh  nilai  GSI  sekitar  32  –  37.
Berdasarkan klasifikasi kualitas massa
batuan (Bieniawski, 1989), maka nilai tersebut  menunjukkan  bahwa  massa batuan  pada  lapisan  batugamping berongga pada lereng tambang batugamping  di  blok  Sawir,  Tuban mempunyai  nilai  kekuatan  massa
batuan  yang  buruk-sedang,  dengan didominasi nilai  yang buruk,  sehingga massa batuan tersebut termasuk mempunyai  kualitas  massa  batuan yang buruk/rapuh.
Gambar 5. Peta Lokasi Limestone Cavity Layer

## Tabel 2. Estimasi GSI Untuk Kualitas Massa Batuan  pada Lapisan Batugamping Berongga Blok Sawir Tuban
Kode Sampel Spasi Diskontinu Jv ( Joint /m 3 ) SR Kekasaran Pelapukan  Isian  SCR  GSI A1 0,0017 588,2352941 8 5 3 2 12 34 B1 0,0031 322,5806452 9 5 5 2 10 37 C1 0,0014 714,2857143 7 5 3 2 10 34 D1 0,0027 370,3703704 9 5 5 2 10 37 E1 0,0003 3333,333333 3 5 3 2 10 32 F1 0,0008 1250 4 5 3 2 10 33
Gambar 6. Chart Estimasi GSI Batugamping Berongga di Blok Sawir Tuban
Penilaian potensi risiko terhadap  adanya  bahaya  keruntuhan dan  kelongsoran  di  lokasi  tambang batugamping ditentukan oleh kekuatan batuan utuh, struktur batuan,
jumlah  kandungan  air,  tinggi  dan
kemiringan lereng serta faktor eksternal/gangguan  seperti  kegiatan penggalian  dan  peledakan  batuan yang  dapat  mengakibatkan  getaran yang besar.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Kualitas GSI massa batugamping berongga. Berdasarkan nilai Geological Strength Index (GSI)
yang  diperoleh  melalui  perhitungan berbagai  parameter  yang  meliputi peringkat  struktur  (SR)  dan  kondisi permukaan diskontinuitas (SCR) untuk  batugamping  berongga  di daerah  penelitian  Blok  Sawir,  Tuban tersebut diperoleh nilai GSI sekitar 32
– 37, sehingga termasuk   mempunyai kualitas massa batuan yang buruk.
Beberapa rekomendasi geoteknik  pada  jenjang  kerja  lereng tambang  kuari  batugamping  adalah menghindari  pembuatan  lereng  yang tinggi  dan  curam,  mengurangi  beban lereng  akibat  kandungan  air  terutama pada  saat  musim  hujan  dengan  cara membuat  sistem  penyaliran  tambang dan  membuat  saluran  pipa  –  pipa yang  menghubungkan  bagian  dalam lereng  ke  dinding  lereng  untuk membantu mengalirkan air keluar dari lereng. Dan tidak melakukan penggalian yang searah dengan kemiringan perlapisan batuan.

## DAFTAR PUSTAKA
Hoek, E.  1994. Strength  of Rock  and Rock Masses . News J ISRM 2 (2) : p. 4–16.
Hoek, E., Torres, C.,C., and Corkum, B.,
2002,  Hoek-Brown  Failure  Criterion , Rockscience Inc., Toronto, Canada.
Hustrulid,  W.,  M.  Kuchta,  1995, Open Pit Mine Planning and Design , Volume 1 Fundamental,  A.A.  Balkema    Roterdam Brookfield.
Marinos,  V.,  Marinos,  P.  and  Hoek, E.  2005. The  Geological  Strength Index  :  Applications  and  Limitations . Bull. Eng. Geol. Env., Vol. 64, p. 55- 65.
Pringgoprawiro,  1983, Biostratigrafi dan  Paleogeografi  Cekungan  Jawa Timur Utara . Suatu Pendekatan Baru, Disertasi  Program  Doktor,  Institut Teknologi Bandung.
Sonmez,  H.  and  Ulusay,  R.  1999. Modifications  to  Geological  Strength Index (GSI) and Their Applicability to stability of Slopes . Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 36, p. 743-760.
Situmorang, R. L., Smit, R., dan Van Vessem,  E.  J.,  1992, Peta  Geologi
Lembar  Jatirogo ,  Jawa,  1509  –  2, Skala 1:100.000, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Badan Geologi,  Departemen  Energi  dan Sumberdaya Mineral, Bandung.