e-Journal CINTECH 2020 Vol.1  No.1 April 2020: hlm 24-34. ISSN 2722-0230 (Online)

## DISAIN TEROWONGAN DI BATUAN:  PERBANDINGAN METODE KLASFIKASI BATUAN DAN METODE ELEMEN HINGGA KRITERIA RUNTUH GETAS- DAKTAIL BATUAN BERKEKAR
Wilham George Louhenapessy 1)
1 Jurusan Teknik Sipil, Calvin Institute of Technology
Email: wilham.louhenapessy@calvin.ac.id
Masuk: 9-03-2020, revisi: 25-03-2020, diterima untuk diterbitkan: 22-04-2020

## ABSTRACT
Dalam infrastruktur akhir-akhir ini di Indonesia, telah dibangun banyak terowongan di batuan. Dalam mendisain penyangga terowongan, umumnya yang dipakai adalah: metode disain dengan Sistim Klasifikasi Batuan (NATM, Q-System,  RMR,  RMi,  dll).    Kelemahan  Klasifikasi  Sistim  Penyangga  batuan  dari  Institut  Geoteknik  Norwegia (NGI, atau disebut sebagai Q-System) adalah sbb: a. kurang diperhitungkannya arah kekar terhadap  permukaan galian terowongan; b. tidak diperhatikan pengaruh waktu; dan c. kurang analisa pengaruh air didalam kekar dari masa batuan. Keruntuhan batuan, dipostulasikan disebabkan oleh dua pilihan runtuh:  1). runtuhnya batuan utuh /  intak  (intact  rock)  atau,2).  runtuhnya  batuan  berkekar  (joint  rock).    Tahun  1977  Barton-Bandis  mengusulkan kriteria runtuh berdasarkan variabel kekasaran kekar yang diambil dari Q-system, namun diperbaharui ditahun 1996 oleh Papaliangas dkk., yang mengusulkan  terobosan baru kedalam rumus dasar keruntuhan kekar dengan mengimplementasikan  pengaruh  Transisi  Getas-Daktail  (Brittle-Ductile  Transition  /  BDT)  pada  kekar.  Kriteria runtuh lama - Mohr-Coulomb- dan Barton-Bandis tidak mengakomodasikan BDT.  Dalam paper ini,
i) penulis mencoba mengimplementasikan algoritma Papaliangas (BDT) kedalam algoritma  Multilaminate Model FEM dari Zienkiewicz-Pande (1977).
ii) Diusulkan  suatu  metode  penyangga  terowongan  yang  lebih  rasional  dengan  mempertimbangkan pengaruh-pengaruh  tersebut  diatas  (a.  s/d  c)  berdasarkan  rekayasa  numerik:  Metode  Elemen  Hingga Multilaminate  untuk  masa  kekar  batuan  /  joint  rock  mass  (Louhenapessy  2000,  2003  dan  Zienkiewicz- Pande 1977).
Akan  ditampilkan  diagram-diagram  bunga  (Rose  Diagrams),  tabel-tabel  disain,  Indeks  Keruntuhan  dan  kurva- kurva  yang  berguna  untuk  praktek  rekayasa  pembuatan  terowongan,  tanpa  ‘shotcrecte  linning’.      Studi/contoh numerik terfokus pada terowongan lingkaran, dengan sebuah kedalaman, berbagai tekanan lateral, berbagai arah kekar dan dua kriteria runtuh (Mohr-Coulomb dan Papaliangas /Brittle-Ductile).
Kata kunci: Kekar (joint  rock) ;  Model  Multilaminasi (Multilaminate  Model) ;  Penyangga  terowongan (tunnel support) ; Diagram Bunga (Rose Diagrams) ; Indeks Keruntuhan (Failure Indices): Nilai Q; kriteria runtuh Papaliangas dan Mohr-Coulomb.

## 1.  PENDAHULUAN
Banyak pekerjaan infrastruktur (jalan & bendungan), teknik pertambangan dan teknik sipil lainnya  yang  melibatkan  pembuatan  perkuatan  lereng,  penyangga  terowongan  dibatuan (Koesnaryo & Rai  1998), seperti  terowongan  jalan raya dan terowongan  dibawah bendungan. Secara  umum  batuan  yang  ditemukan  adalah  batuan  utuh  ( intact  rock )  dan  batuan  berkekar ( joint rock ). Perencanaan pembangunan proyek terowongan batuan melibatkan berbagai bidang ilmu,  dan  satu  diantaranya  adalah  mekanika  batuan  dan  pemodelan  konstitutip  ( constitutive model & failure criterion ) dari material batuan utuh / berkekar tsb. Prof. O.C. Zienkiewicz dkk. (1968)  mengusulkan  kriteria  batuan  sebagai  material  yang  tidak  dapat  menahan  tarik  (no- tension  material)  dengan  memakai  kriteria  runtuh  Mohr-Coulomb  untuk  kontrol  tegangan gesernya. Papaliangas (1996) melakukan riset-percobaan kekar batuan dan mengusulkan suatu terobosan baru dalam rumus dasar keruntuhan batuan, yang didukung oleh riset-riset para pakar Geologi  dan  Geofisik  sebelumnya  (Greenwood  &  Williamson  1966,  Scholz  1990).  Model konstitutip baru Papaliangas segera disambut dengan algoritma pemodelan  numerik konstitutip dari  batuan  utuh  (intact  rock)  dan  batuan  berkekar  (joint  rock)  oleh  penulis  (Louhenapessy 2000,  Papaliangas  1996).  Dari  studi  literatur,  kriteria  runtuh  Mohr-Coulomb  yang dipergunakan  para  pakar  mekanika  batuan  sebelumnya  (Zienkiewicz  dkk.  1968,  Locat  dkk.
Wilham George Louhenapessy,Disain Terowongan Di Batuan:  Perbandingan Metode Klasfikasi Batuan Dan Metode Elemen Hingga Kriteria Runtuh Getas-Daktail Batuan Berkekar
2000, Hetcher 1995, McLean 1987, Nganga 2018) belum bisa menerapkan fenomena Transisi Getas-Daktail (BDT).
Umumnya  tinjauan  dipisahkan  dalam  masing-masing  masalah.  Seperti  McLean  (1987), hanya  meninjau  keruntuhan  batuan  utuh  (intact  rock)  karena  umumnya  hal  itu  terjadi  dalam problem  rekayasa  perminyakan  (simulasi  lubang  bor  /  “wellbore”).  Problem  “wellbore” menyangkut  kedalaman  yang  besar,  maka  umumnya  dijumpai  keruntuhan  pada  batuan  utuh (intact  rock);  walaupun  keruntuhan  kekar  (joint  rock)  juga  terjadi.  Demikian  pula  untuk Nganga  (2018).  Sedangkan  Locat  dkk.  (2000)  sudah  menyuguhkan  grafik  keruntuhan  batuan utuh  dan  kekar  batuan  dalam  satu  gambar,  namun  karena  masalah  yang  dihadapi  adalah kestabilan  lereng  dengan  kedalaman  rendah  maka  yang  dijumpai  umumnya  keruntuhan  pada kekar batuan. Penulis, dalam software Newmo3962 (Louhenapessy 2000, Louhenapessy-Pande 2000),  mencoba  mengimplementasikan  algoritma  baru  yang  diharapkan  dapat  bermanfaat dalam memecahan problem-problem mekanika batuan.

## 2.  METODOLOGI

## 2.1 Klasifiaksi Batuan
Terzaghi  (1946),  dengan  berdasarkan  metode  observasi  kestabilan  penggalian  terowongan kereta  api  tua  di  Pegunungan  Alpen,  belmengusulkan  untuk  mengkorelasikan  kualitas  massa batuan  dengan  beban  batuan  pada  busur-baja  ( Steel  arch )  penyangga  terowongan.  Beberapa metodologi empiris 1 , tsb. a/l.: RQD (Deere 1967), Q-system (Barton et.al. 1974), sistem RMR (Bieniawski  1990)  dan  RMi  (Palmstrom  1995)  adalah  upaya  untuk  mengklasifikasikan  sifat dan kondisi massa batuan sebagai suatu “value”/nilai (kuantifikasi).
a)
b) Calculation of  Tunnel Support, P on the Tunnel Periphery of Tunnel
Gambar 1 a) Sistematika Pembahasan, b) Flow Chart Perhitungan Penyangga Terowongan (Section 7)
Meskipun  para  insinyur  /  para  ahli  geologi  telah  memakai  metode  empiris  kedalam analisa/disain  penyangga  terowongan,  prosedur  ini  tidak  cocok  dari  satu  lokasi  ke  lokasi  lain karena  variabilitas  yang  melekat  pada  kondisi  batuan  di- site (Pande  1995).    Jadi,  meskipun riset mereka mencakup berbagai kondisi yang dihadapi di lapangan (Seraphim & Pereira 1983, Hoek  dkk.  1995),  banyak  parameter  input  sangat  sulit  untuk  diukur  (Milne  1991).  Pande
1 akumulasi referensi disain/konstruksi pengalaman masa lalu, atau Sistem Klasifikasi Massa Batuan
e-Journal CINTECH 2020 Vol.1  No.1 April 2020: hlm 24-34. ISSN 2722-0230 (Online)
(1995), Riedmuller (1997) dan Pells & Bertuzzi (2008) menyatakan bahwa dalam prakteknya, sistem  klasifikasi  tidak  memadai  untuk  mendukung  penentuan  dan  evaluasi  stabilitas  dalam kondisi  geologis  yang  kompleks.  Di  Indonesia,  industri  pertambangan,  infrastruktur  / terowongan  jalan  Toll  dan  hidroelektrik  /  terowongan  bendungan,  sedang  tren  menggunakan metode empiris: NATM, Q-system, RMR dan RMi (Muldianto 2018, Nurfaida 2018 Koesnaryo &  Rai  1998).  Penerapan  lain  disain  terowongan,  ialah  dengan  metode  numerik  dengan menggunakan  pendekatan  sbb.:  a.  FEM  (Honisch  1988,  Hoek  et.al.1995);  b.  UDEC  (Cundall 1980)  dan  c.  FLAC  (Brady  1992);  namun,  kurangnya  pemodelan  rasional  massa  batuan berkekar;  kesulitan  dalam  upaya  untuk  mensimulasikan  detail  sifat  massa  batuan  dan  faktor- faktor  lain  telah  menghambat  perkembangan  lebih  lanjut  (Gambar  3).  Adapun  sistematika pembahasan  makalah  ini  dapat  digambarkan  seperti  pada  Gambar  1a.  dan  pembahasan penyangga terowongan (Gambar 1b).

## 2.2   Kriteria runtuh Mohr-Coulomb, Patton dan Barton-Choubey
Pemodelan kriteria runtuh Mohr-Coulomb untuk kekar batuan adalah:
F  =  |  j |  +  n tan  j =  0 (1)
Dimana,  j = sudut geser kekar batuan ( joint rock friction angle ),  j = tegangan geser pada bidang  kekar,  dan  n =  tegangan  normal  pada  permukaan  kekar.  Pada  konperensi  mekanika batuan  pertama  di  Lisbon,  tahun  1966,  Patton  mengusulkan  tambahan  sudut  dilasional ( dilational  angle ) kedalam  sudut geser kekar. Hal  ini didapatnya dari studi dan evaluasi  yang terperinci  dari  problem-problem  kemiringan  lereng  (Patton  1966),  dan  menunjukan  hubungan langsung antara tegangan geser,  dan sudut dilasional, i sbb.:  j =  n tan (  r + i ) (2a)
Dimana,  r = sudut geser yang tersisa ( residual ) pada kekar batuan,  j = tegangan geser pada bidang kekar, dan  n = tegangan normal pada permukaan kekar. Kriteria runtuhnya menjadi : F  =  |  j |  +  n tan (  r + i )  =  0 (2b)
Pada  tahun  1977,  Barton  dan  Choubey  memperbaiki  criteria  Patton  diatas  dengan memperkenalkan ketergantungan tegangan normal,  n pada sudut dilasional, i dalam bentuk persamaan empiris sbb. :
i =  JRC log 10 (JCS/  n )
(3)
Dengan JRC = Koefisien kekasaran permukaan kekar ( Joint Roughness Coefficient ), dan  JCS = Koefisien kekuatan tekan permukaan kekar ( Joint Wall Compressive strength ).

## 2.3   Kriteria runtuh Britle-Ductile (BDT) dari Papaliangas (1996)
Model  kriteria  runtuh  Getas-Daktail  untuk  kekar  batuan  yang  diusulkan  oleh  Papaliangas adalah (Lihat Gambar 2):
F  =  |  j |  +  n tan (  m +  )  =  0 (4)
dimana ,
(5)
dan,  no =  tegangan  normal  ( normal  stress )  pada  permukaan  kekar;  m =  sudut  geser  dalam kekar  yang bukan merupakan sudut dilational;  = simbol  sudut dilasional  pada saat  puncak dari  tegangan  geser;  o =  sudut  dilasional  maksimum  pada  suatu  tegangan  normal  (  no )  yang tidak  menyebabkan  terjadinya  deformasi  ( asperity );  nT =  tegangan  normal  efektif  yang mengakhiri semua sudut dilasional.
Wilham George Louhenapessy,Disain Terowongan Di Batuan:  Perbandingan Metode Klasfikasi Batuan Dan Metode Elemen Hingga Kriteria Runtuh Getas-Daktail Batuan Berkekar

## 2.4. Kriteria Batuan Utuh
Kriteria  runtuh  untuk  batuan  utuh  adalah  memakai  Kriteria  runtuh  Mohr-Coulomb  dengan format sbb.,
F  =  |  i |  - C o +  n tan  o =  0 (6)
dimana  ni = tegangan normal pada bidang keruntuhan daidalam batuan utuh,  o = sudut geser dalam dari batuan utuh,   C o =  kohesi batuan utuh tsb.  Agar dapat dicari besarnya dalam gaya- gaya dengan berorientasi pada sumbu lokal, maka diperlukan bentuk persamaan dalam bentuk tegangan-tegangan invariant , maka persamaan (6) menjadi:
F   =   ( cos  +( sin  sin  o )/  3 )-  m sin  o -C o cos  o = 0 (7)
 dimana  ,  dan  m adalah komponen-komponen invariant (Pande dkk. 1990).
a) Garis  keruntuhan  (Failure Line) b) Sudut geser dalam bervariasi sampai ke titik B c) Tabel    sudut  geser  dalam,  m , pada  kekar  (bukan    sudut dilasional)
Gambar 2 . Grafik garis runtuh dan Tabel sudut geser dalam,  m (Papaliangas dkk. 1996)
Gambar 3 . Tantangan-tangtangan dalam pemodelan “ properties of rock ” (Louhenapessy 2000, 2017).

## 2. 5. Tantangan Dalam Pemodelan Elemen Hingga
Tantangan dalam pemodelan Metode Elemen Hingga, khususnya dalam  memodelkan struktur batuan berkekar antara lain (Gambar 3):
1. Tantangan dalam mengimplementasi kekasaran kekar (dan sesar) didalam pemodelan,
2. Bagaimana memodelkan RQD
3. Bagaimana memodelkan jarak-antar kekar dan jumlah set kekar ( joint set )
4. Arah kekar ( Dip Angle / joint rock orientation )
5. Tegangan-tegangan/regangan-regangan awal ( in-situ stress/strain ) disekitar terowongan 6. Pengaruh air ( pore pressure ) dan
e-Journal CINTECH 2020 Vol.1  No.1 April 2020: hlm 24-34. ISSN 2722-0230 (Online)
7. Pengaruh waktu / Rheology of rock (Lihat Louhenapessy 2003 dan 2017).
Pendekatan Elemen Hingga yang berbasiskan Multilaminate-Model (Zienkiewicz-Pande 1977) akan menjawab tantangan-tantangan ini.
3. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Algoritma Indeks Keruntuhan
Tegangan-tegangan  yang  terjadi  pada  sebuah  titik  disebuah  kedalaman  suatu  struktur  di massa batuan (jointed rock mass) yang diakibatkan galian pembuatan terowongan (tunneling), gaya-gaya  dari  dalam  bumi:  tegangan  lateral  in-situ  (in-situ  stress),  kehadiran  air,  dsb.  akan dianalisa  oleh  perhitungan  numerik  (Metode  Elemen  Hingga).  Proses  selanjutnya  masuk kedalam  algoritma  pemilihan  keruntuhan,  yang  dibuat  untuk  memutuskan    apakah kemungkinan-kemungkinan  keruntuhan  berikut  ini  dapat  terjadi:  (a)  keruntuhan  batuan  utuh. Parameter-parameter kuat geser batuan utuh diuji dan diuji pula fungsi runtuhnya ( Persamaan 7 ), dan (b) keruntuhan kekar-kekar batuan: Parameter-parameter kuat geser kekar batuan diuji dan diuji pula fungsi-fungsi runtuhnya ( Persamaan 1, 4  dan 5 ). Demikian pula, (c) kehadiran tegangan  tarik  dicek  (Zienkiewicz  1968).  Suatu  algoritma  yang  menentukan  tempat-tempat dimana keruntuhan terjadi, misalnya “apakah pada batuan utuh atau kekar batuan atau tarik?”. Hal  ini  diusulkan  dalam  paper  ini  dan  secara  ringkas  ditampilkan  dalam  Gambar  4.  Secara detail  dapat  dilihat  pada  publikasi  lainnya  (Louhenapessy  1998,  2000,  2017).  Prosedur  ini diulang lagi sampai semua titik buhul/nodal  (dari FEM) selesai dianalisa.
Gambar 4 a) KIRI: Algoritma tahap-tahap pengambilan keputusan untuk menghasilkan Indeks Keruntuhan Tarik  dan b) KANAN: Algoritma tahapan pengambilan keputusan untuk menghasilkan Indeks Keruntuhan Kekar Batuan (Louhenapessy 2000).

## 3.2 Contoh Numerik Terowongan Lingkaran
Sebuah  terowongan  lingkaran  digali  pada  sebuah  kedalaman  didalam  massa  batuan berkekar  yang  memiliki  satu  set  kekar  (Gambar  5  dan  Tabel  1).  Hal  ini  ditampilkan  untuk contoh perhitungan Indeks Keruntuhan.  Gambar 5.b.  menunjukan Jaring Elemen Hingga yang digunakan  dalam  analisis  ini,  yang  terdiri  dari  736  titik  buhul  ( nodes )  dan  224  Elemen Isoparametrik ber-buhul-delapan ( eight noded isoparametric elements ).
a. Hasil-Hasil Run Multilaminate Model : Indeks Keruntuhan
Wilham George Louhenapessy,Disain Terowongan Di Batuan:  Perbandingan Metode Klasfikasi Batuan Dan Metode Elemen Hingga Kriteria Runtuh Getas-Daktail Batuan Berkekar
Indeks  keruntuhan  (Failure  Indices 2 )  seperti  ditunjukan  dalam  Gambar  6,  dapat  dipergunakan dalam  perencanaan  disain  penyangga  terowongan.  Gambar  6.a  s/d  Gambar  6.c.  menunjukan daerah  Indeks  keruntuhan disekitar terowongan untuk  bermacam  arah kekar,  = 0 o , 45 o dan 90 o dengan  memakai  kriteria  runtuh  Papaliangas  dengan  m =  30 o .  Arti  simbol-simbol  indeks keruntuhan ini adalah:
 “0” untuk daerah yang tidak runtuh
 “1” untuk daerah runtuh akibat kekuatan batuan utuh terlewati,
 “2” untuk daerah runtuh akibat kekuatan geser kekar batuan dilewati, dan
 “5” adalah daerah runtuh akibat kekuatan tarik kekar batuan dilewati.
Gambar 5.   a) Geometri Terowongan & Set Kekar (joint rock), b) Jaring Elemen Hingga (FE Mesh)
Table  1 Parameter Material Batuan (Rockmass)

## Sumber: Louhenapessy (2000)
Gambar  6.a  menunjukan  Indeks  Keruntuhan  disekitar  dinding  terowongan  dan  terlihat  bahwa pada  atap  (untuk  arah  kekar  batuan,  =  0 o dan  tegangan  insitu  K o =  0.333)  tidak  terjadi keruntuhan  Pada  hal  yang  lain,  dalam  Gambar  6.c,  keruntuhan  tarik  terlihat  pada  atap  dari dinding terowongan (untuk arah kekar batuan,  = 90 o dan tegangan insitu K o = 0.333).
2 Disertasi Wilham G. Louhenapessy (2000)
a.  = 0 o b.  = 45 o c.  = 90 o
Gambar 6. a), b) dan  c) Identifikasi jenis keruntuhan dengan 1 set kekar dan berbagai arah  kekar.
Perlu dicatat pula, bahwa umumnya -pada dinding permukaan terowongan-, keruntuhan terjadi akibat geser pada kekar, tetapi ada juga beberapa kondisi dimana kekar runtuh akibat tarik atau keruntuhan  batuan  utuh,  khususnya  diterowongan  yang  berada  pada  kedalaman  yang  besar (Louhenapessy 2000 dan 2003).
b. Hasil-Hasil Run Multilaminate Model : Diagram Bunga / Rose Diagrams
Diagram Bunga ( Rose Diagrams ) adalah alat presentasi yang berguna untuk menyajikan hasil studi  parametrik  analisis  tekanan  penyangga  terowongan.  Di  sini  tekanan  penyangga  yang diperlukan  pada  suatu  titik  di  sisi  terowongan  diplot  sebagai  garis  radial,  yang  panjangnya mewakili  tekanan  penyangga.  Diagram  seperti  ini  ditunjukkan  pada  Gambar  7a  dan  7b. Tekanan  penyangga  telah  dinormalisasi  dengan  mengacu  pada  tekanan  geostatik  di  pusat terowongan sebelum penggalian  h, dan dihitung dari persamaan berikut,
N =  P / (  h) (8) dimana    N  =  tegangan  penyangga  terowongan  ternormalisasi,  P  =  tegangan  penyangga terowongan yang dihitung dari analisa elemen hingga (FEM),  adalah berat jenis batuan dan h =  kedalaman  terowongan.  Dari  diagram-diagram  tsb.,  tegangan  penyangga  didapat berdasarkan  kedalaman  terowongan  ( depth  of  tunnel ),  sudut  geser  dalam  kekar  ( joint  friction angle )  ,  perbandingan  tegangan  in-situ,    K o ,  dan  arah  kekar  (orientation  of  joints),  . Persyaratan  tegangan  penyangga  bervariasi  dari  titik  ke  titik  dipermukaan  terowongan ( periphery of the tunnel ).

## c. Perbandingan dengan NGI atau Sistem Klassifikasi Q
Di  sini  kita  memeriksa  kasus  penyangga  terowongan  dan  membandingkannya  dengan  yang diperoleh dari metode empiris ( Q System ). Sebuah terowongan dangkal (Gambar 7.c. dan Tabel 2), dengan Ko = 0,333, 1,0 dan 2,0; dan berada di dalam batu pasir dengan satu set kekar; dan batuan  utuh  ber-kekuatan  tekan,  c =  100  MPa.  Kualitas  massa  batuan,  Q  akan  dihitung berdasarkan 6 parameter (Barton et.al. 1974, Hoek dkk. 1995) yang didefinisikan sbb. ,
(9a)  dan (9b)
di mana RQD = Rock Quality Designation, J n =  nilai set kekar;  J r = nilai kekasaran kekar; J a = nilai  perubahan/alterasi  kekar;    J w =  faktor    reduksi  air  kekar,  SRF  adalah  faktor  reduksi tegangan  dan  P roof adalah  tekanan  penyangga  permanen  di  atap-terowongan.  Data  berikut  ini dipakai untuk perbandingan (Palmstrom 1995, Louhenapessy 1998):
• RQD = 72%, Jn = 2 (satu set bersama), Jr = 1,5, Ja = 1,0 dan Jw = 1,0 (kering),
Wilham George Louhenapessy,Disain Terowongan Di Batuan:  Perbandingan Metode Klasfikasi Batuan Dan Metode Elemen Hingga Kriteria Runtuh Getas-Daktail Batuan Berkekar
•   1 adalah  tegangan  utama  maksimum  (dari  analisis  elemen  hingga),  untuk  terowongan CASE-I:   1 = 1.09 MPa.   c /   1 = 91.5 (tekanan sedang, SRF = 1.0); •  Berdasarkan parameter di atas, didapat:  Q = 54.00  dan  P roof = 16.6 kPa.
(c) Area Indeks Keruntuhan (Failure Indices) disekitar terowongan, Untuk arah kekar,  = 0 o , K o = 0.333, dengan Kriteria Papaliangas dan nilai  m = 30 o (a) Joint orientation,  = 0 o (b) Joint orientation,  = 45 o
Gambar 7. a) & b) Tegangan Penyangga Terowongan (Normalisasi), c) Tabel Indeks Keruntuhan
Tabel  2  menunjukkan  desain  penyangga  terowongan  sistem  Q  dan  metode  yang  diusulkan. Desain jarak dekat baut menggunakan sistem Q hanya menyediakan satu nilai untuk beberapa parameter  dan  kriteria  yang  berbeda  dalam  massa  batuan.  Untuk  CASE  I,  desain  jarak  pagar minimum dan maksimum dengan metode yang diusulkan adalah 262 mm dan 7555 mm, yang hampir  9%  dan  250%  dari  sistem  klasifikasi  Q.  Secara  umum  metode  yang  diusulkan memberikan  informasi  yang  lebih  luas  yaitu  zona  dan  luas  area  yang  akan  dibaut  batuan diindikasikan.  Selain  itu,  didapat  solusi  yang  lebih  rasional  dan  praktis  dibandingkan  dengan hasil  dari Q-system (desain Q-system terlalu  konservatif  dalam  beberapa  kasus  dan  juga mengarah ke desain yang tidak aman di kasus yang lain).
Tabel 2. KASUS -I: Spasi Baut di Atap Terowongan (Diameter 25 mm) ++
CIRCULAR TUNNEL CASE-I; Depth = 80 m; J r = 1.5 (JRC = 6 or  o =27 o )
Orien- tation,  In-situ Stress Ratio, K o Q system (mm) W M-C (mm) W PAP (mm)
Basic friction angle,  b Non dilational friction angle,  m
30 o 40 o
30 o 40 o 0 o 0.333 1.00 2.00 2970 2970 2970 2150 No * No * 2150 No * No * 2185 No * No * 2185 No * No * 45 o 0.333 1.00 2.00 2970 2970 2970 2810 400 262
2840 694 456 7555 526 292 No * No *
700
++ W M-C = dengan Kriteria Runtuh Kekar Mohr-Coulomb; W PAP =dengan Kriteria Papaliangas No * = Tanpa Penyangga Terowongan

## 4.  KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1 KESIMPULAN
Dalam  Section  1  s/d  4:  Penjelasan  teori-teori  kriteria  runtuh  Papalaiangas  (BDT),  algoritma indeks keruntuhan, indeks keruntuhan pada batuan dengan berbagai arah orientasi kekar, jenis- aplikasi keruntuhan pada terowongan dibatuan telah disajikan.
Dalam Section 6: Analisis dan desain sistem penyangga terowongan adalah masalah kompleks analisis  struktur  batuan.  Dalam  makalah  ini,  sebuah  metode  yang  rasional  tetapi  praktis  dari tekanan  pendukung  komputasi  telah  disarankan.  Teori  multilaminate  digunakan  untuk menghitung    tegangan  penyangga  yang  akan  mencegah    runtuhnya  massa  batuan.  Hasilnya
e-Journal CINTECH 2020 Vol.1  No.1 April 2020: hlm 24-34. ISSN 2722-0230 (Online)
dijelaskan  oleh  seperangkat  diagram-diagram  bunga  ( Rose  Diagrams )  dan  tabel  indeks keruntuhan ( Failure Indices ).
Penyerdehanaan  penampilan  jenis  dan  daerah  /  zone  keruntuhan  dalam  bentuk  angka-angka indeks (“0”, “1”, “2” dan “5”) memungkinkan analisis dan disain masalah-masalah geoteknik dengan  lebih  pasti.  System  ini  telah  Indeks  Keruntuhan  juga  telah  marak  dipergunakan  oleh Software-Software komersil lainnya (Louhenapessy 2017).
Pemodelan  kriteria  runtuh  dengan  transisi  getas-dektail  lebih  presisi  dibandingkan  Mohr- Coulomb  atau  modifikasinya  (Patton  dan  Barton).  Penggunaan  metode  elemen  hingga memungkinkan  penyajian  yang  menarik  bagi  zone  dan  type  runtuh  material  dan  juga fleksibilitas dalam pemodelan kriteria runtuh.

## 4.2 SARAN
-  Kedepan  agar  lebih  sering  dipakai  Kriteria  Runtuh  Getas-Daktail  (BDT/Papaliangas)  dalam analisa tegangan mekanika batuan.
-  Dari  type  keruntuhan  (1,  2  atau  5),  maka  dapat  ditentukan  konstruksi  perkuatannya  ( Rock Bolt , Shotcrete dsb.) untuk menyangga terowongan ( tunnel support ),
-  Agar  para  insinyur  dapat  mengembangkan  diagram  mawar  ( Rose  Diagram )  untuk  disain terowongan    berdasarkan  data  laboratorium    dan  data  lapangan  yang  sebenarnya.  Diagram desain ini dapat dengan mudah dibaca untuk situasi apa pun selama konstruksi.
- Jika dipakai Metode Empiris / klasifikasi batuan Q-system (dan lain-lain), maka harus diingat bahwa  hal  ini  kurang  rasional,  sehingga  harus  digunakan  dengan  bijaksana  ( engineering judgement ),  sehingga  harus  didukung  analisa  numerik  metode  elemen  hingga  multilaminate model dengan diagram/tabel output hasil-hasil analisa-nya.
Wilham George Louhenapessy,Disain Terowongan Di Batuan:  Perbandingan Metode Klasfikasi Batuan Dan Metode Elemen Hingga Kriteria Runtuh Getas-Daktail Batuan Berkekar

## DAFTAR PUSTAKA
Barton,  N.  dan  Choubey,  V.,  1977.  The  shear  strength  of  rock  joints  in  theory  and  practice.
Rock Mechanics , Vol. 10, pp. 1-54.
Barton,  N.,  Lien,  R.,  and  Lunde,  J.,  1974.    Engineering  classification  of  rock  masses  for  the design of tunnel   support. Rock Mechanics, Vol 6, p. 189-236. Bentmark, J., 1998. Rock support in weak rock – A study based on the URI project – Doctoral Thesis #1026, Div. of Soil & Rock Mech., Royal Institute of Tech., Sweden.
Bieniawski, Z.T., 1990. Engineering rock mass classification . Wiley, Chichester.
Brady, B.H.G., 1992. Stress analysis for rock masses. In Engineering in rock masses . Edited by F.G. Bell, Butterworth & Heinemann, Oxford.
Cundal,  P.A., 1980. A generalized distinct element  program  for modelling joint  rock. In  Rep. PCAR-180. Contract: DAJA37-79-C-0548 Euro. Research Office, US ARMY.
Greenwood,J. & Williamson, J., 1966. Contact of nom. flat surfaces. Proc. Royal Soc. , A.295. Hoek, E, Kaiser, P., & Bawden, W., 1995. Support of Underground Excavation in Hard Rock . Honisch,  K.,  1988.  Rockmass  modelling  for  large  underground  powerhouse. In  Numerical Methods in Geomechanics , p. 1517-1522. A.A. Balkema, Rotterdam. Koesnaryo,  S.  dan  Rai,  M.  A.,  1998.  Peran  kuantifikasi  sifat-sifat  massa  batuan  dan  struktur geologis  pada  rancangan  terowongan  dalam  batuan  saat  ini  &  masa  mendatang. Prosid.: Geoteknik di Indonesia Menjelang Millenium ke-3, Januari 1998, ITB, Bandung. Locat, Leroueil & Picarelli., 2000. Some Considerations on the Role of Geological History on Slope Stability and the Estimation of the Minimum Apparent Cohesion of a Rock Mass. In Proc. of the 8th Int. Symp. on Landslides . Held in Wales. Thomas Telford Ltd. UK. Louhenapessy, Wilham. G., 2017. On The New Startegy For Rock Slope Stability Analysis. In Proc. of the PERHAPI’s TPT XXVI , Balikpapan, Indonesia, Tahun 2017. Louhenapessy,  W.G.,  1998.  A  Rational  FE  Analysis  Based  Procedure  for  the  Analysis  of Pressure on Tunnel Supports. Proc. Canadian Soc.Mech.Eng. Ryerson Poly. Univ. Toronto . Louhenapessy,  Wilham  G.,  2000. Analysis  of  Tunnel  Supports  using  the  Finite  Element Method. Ph.D. thesis. University of Wales Swansea, Swansea, UK. Louhenapessy,  W.G.,  2003.  Finite  Element  Method  in  Rock  Tunnel  Engineering. In Konperensi Geoteknik Indonesia – VI. HATTI. Jakarta, 2003. ISBN 979-96668-2-1 . Louhenapessy, W. & Pande, G.N., 1998.  On a rational method of analysis and design of tunnel supports based on the FE technique. J. of Rock Mech. & Tunnelling Tech., 4 (2), 97-124. Louhenapessy,  W.G.  and  Pande,  G.  N.,  1999.  Finite  element  analysis  for  design  of  tunnel support. In  Proc.  7th  Assoc.  of  Computational  Mechanics  in  Engineering  (ACME)  Conf. 1999. Durham Univ. 1999. England, UK. Louhenapessy,  W.  and  Pande,  G.N.,  2000. Newmo3962_2000:  User's  Instruction  Manual  - Report No.CR/1022/00. Civil Engineering Dept., Univ. of Wales Swansea,  Swansea, UK. McLean., 1987. Numerical Analysis of Well bore Instability . PhD Thesis U.of London, 1987. Milne,  D.,  Germain,  P.,  Grant,  D.  and  Noble,  P.,  1991.  System.  rock  mass  characteriz.  for underground mine design. In Proc.- 7th Int. Congr. on Rock Mech. , Vol. 1 A.A. Balkema. Muldianto,  H.,  2018.  Lesson  Learned:  Pembangunan  Terowongan  Pengelak  JATIGEDE  pada batuan  yang dipengaruhi Struktur Geologi. In Seminar Nasional  Terowongan, September 2018 , Bandung. PUSJATAN, Kementrian PUPR. Nganga,  S.  Ikinya.,  2018.  Wellbore  Stability  Analysis  in    Geothermal  Well  Drilling. In  The 40th Anniversary Workshop , Reykjavik, Iceland April 26 2018.
Nurfaida,  W.,  2018.        Lesson  Learned:  Pembangunan  Terowongan  di  Jalan  Tol  Cisumdawu: Metode Konstruksi,  Tantangan dan Solusi. In Seminar Nasional  Terowongan, September 2018 , Bandung. PUSJATAN, Kementrian PUPR.
e-Journal CINTECH 2020 Vol.1  No.1 April 2020: hlm 24-34. ISSN 2722-0230 (Online)
Palmstrom,  A.,  1995.    RMi  -  a  system  for  characterizing  rock  mass  strength  for  use  in  rock engineering. Journal of Rock Mech. & Tunnelling Technology , 1(2),p. 69-108. Pande, G.N., and Williams, J.R., 1990. Numerical Methods in Rock Mechanics . John Willey. Pande, G.N., 1995.  Numerical Methods in Geotechnical Engineering: Stress Measurements in Rock  – Mission  Report  of  Prof  G.N.  Pande  Univ.  Wales  Swansea,  Wales,  UK –  under UNDP  Project  No.  IND/90/009  (99)  –  Submited  to  Central  Soil  &  Materials  Research Station, Hauz Khas, New Delhi, India.
Papaliangas,  T.T.,  Lumsden, A. and Hencher,  S.,  1996. Prediction  of in  situ shear strength  of rock joints. EUROC’96 . Barla (ed.), p.143-149, A.A.Balkema, Rotterdam. Patton, F.D., 1966. Multiple modes of shar failure in rock. In: Proc. 1st Congress ISRM, Vol. 1. Int. Society of Rock Mechanics, Lisbon.
Pells,  P.  J.  and  Bertuzzi,  R.,  2008.  Discussion  on  article  titled: Use  and  misuse  of  rock  mass classi cation systems with particular reference to the Q-System by Palmström and Broch. Tunn. Undergr. Sp. Tech. 23 (3), 2008.
Riedmuller,  G.,  1997.  Rock  characterization  for  tunneling  –  Engineering  geologist’s  point  of view. Felsbau (Rock Mechanics) , Vol. 16 No. 1, p. 284-288.
Seraphim, J.L. & Pereira, J.P., 1983. Consideration of the Geomech. Classif. of Bieniawski. In: Proc. Int. Symp. On Eng. Geol. And Underground Construction, LNEC, Lisbon.
Scholz, C.H., 1990. The Mechanics of Earthquake and Faulting. Cambridge University Press. Terzaghi, K., 1946. Rock defects and loads on tunnel supports (Chapter 1). In: Rock Tunneling With Steel Supports. Proctor, R.V & White, T.L. (Editors), CSSC, Ohio. Zienkiewicz, O.C., Valliapan, S. and King, I.P., 1968. Stress Analysis of Rock as a 'no-tension Material. Geotechnique , Vol. 18, pp. 56-66.
Zienkiewicz, O.C.,  & Pande, G.N.,  1977.   Time  dependent  multi-laminate model  of rocks  -  a numerical  study  of  deformation  and  failure  of  rock  masses. International  Journal Numerical and Analytical Meth. in Geomech , Vol 1, No. 1, p. 219-247.