* Corresponding Author: email: siti.sailah@unsri.ac.id
https://doi.org/10.56064/jps.v26i2.930
Naskah diusulkan: 4 Januari 2024;  Naskah disetujui: 4 Juli 2024 p-ISSN: 1410-7058 e-ISSN: 2597-7059 © 2024 JPS MIPA UNSRI

## Jurnal Penelitian Sains
Journal Home Page: http://ejurnal.mipa.unsri.ac.id/index.php/jps/index

## Pengaruh densitas dan saturasi air tanah terhadap kestabilan lereng tambang terbuka
Nuraidah 1 , Siti Sailah 1,2 *, dan Muhammad Irfan 1,2
1 Program Studi S2 Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengatahuan Alam, Universitas Sriwijaya; 2 Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sriwijaya
Kata kunci: kepadatan,
stabilitas, saturasi air, probabilitas ABSTRAK: Kekuatan  lereng  pada  tambang  terbuka  dipengaruhi  oleh  berbagai  faktor antara lain sudut kemiringan lereng, kekuatan material pada lereng, dan keberadaan air.
Keberadaan airtanah terutama berupa tekanan air pori sangat mempengaruhi kekuatan lereng  karena  dapat  menyebabkan  perubahan  kuat  geser  dan  berkontribusi  terhadap terjadinya  tanah  longsor.  Sedangkan  kekuatan  material  pada  lereng  dapat  dipengaruhi oleh  kepadatan  material  itu  sendiri.  Batuan  padat  cenderung  kuat,  namun  kekuatan batuan  sangat  bervariasi,  dan  jumlah  air  yang  dikandung  material  merupakan  faktor terpenting  yang  mengendalikan  kekuatannya  yang  akan  berdampak  pada  kestabilan suatu  lereng.  Dengan  menggunakan  software  SPSS  25,  dilakukan  analisis  probabilitas untuk  mengetahui  hubungan  saturasi  dan  kepadatan  air  terhadap  parameter  stabilitas lereng tambang terbuka. Pada penelitian ini membahas pengaruh saturasi dan kepadatan air  terhadap  kekuatan  lereng  tambang  terbuka  di  lokasi  lereng  Tambang  Air  Laya  PT. Bukit  Asam,  Tbk  sebagai  lokasi  penelitian.  Dari  pembahasan  yang  diperoleh  terdapat korelasi  linier  yang  erat  antara  sifat  fisik  tanah,  saturasi  air  dan  kepadatan  terhadap parameter kekuatan lereng, kohesi dan sudut gesek. Keywords: density, Stability,
water saturation,
probability ABSTRACT: The  strength  of  a  slope  in  an  open  mine  is  influenced  by  various  factors, including the angle of the slope, the strength of the material on the slope, and the pres- ence of water. The presence of groundwater, especially in the form of pore water pres- sure, greatly influences slope strength because it can cause changes in shear strength and contribute to the occurrence of landslides. Meanwhile, the strength of the material on the slope can be influenced by the density of the material itself. Solid rock tends to be strong, but the strength of rock varies greatly, and the amount of water the material contains is the most important factor controlling its strength which will impact the stability of a slope. Using SPSS 25 software, probability analysis was carried out to determine the relationship between water saturation  and density on the stability parameters of open pit mine slopes. In this research, we discuss the influence of water saturation and density on the strength of open-pit mine slopes at the location of the Air Laya Mine slope, PT. Bukit Asam, Tbk as a research location. From the discussion obtained, there is a close linear correlation be- tween the physical properties of the soil, water saturation and density on the parameters of slope strength, cohesion and friction angle.

## 1 PENDAHULUAN
tabilitas  lereng  sangat  dipengaruhi  oleh karakteristik  tanah.  Distribusi  ukuran  partikel, batas  Atterberg,  dan  kekuatan  geser  merupakan contoh  karakteristik  fisik  tanah  yang  dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan mendeskripsikan  sifat  permasalahan  material  lereng yang  berkaitan  dengan  stabilitas  lereng.  Saat pemeriksaan  tanah,  bagaimana  tanah  tersebut
mengembang dalam variasi konsentrasi kelembaban (kandungan air) dan tanah lempung.
Peningkatan  muka  air  tanah  akan  meningkatkan tekanan  air  pori  dan  mengurangi  tegangan  efektif dalam  tanah,  sehingga  menyebabkan  penurunan kekuatan  geser  [1]  dan  akibatnya  menurunkan stabilitas lereng. Penurunan kekuatan geser ini dapat mengakibatkan  peningkatan  risiko  keruntuhan lereng dan tanah longsor.
S
Kepadatan  tanah  merupakan  sifat  dasar  yang mempengaruhi  stabilitasnya.  Tanah  yang  lebih ringan  memiliki  kepadatan  yang  lebih  rendah, sedangkan  tanah  yang  berat  memiliki  kepadatan yang lebih tinggi.
Kepadatan  tanah  yang  relatif  rendah  dapat menyebabkan deformasi volumetrik yang menunjukkan perilaku kontraksi geser selama proses geser.  Kekuatan  geser  tanah  dipengaruhi  oleh berbagai  faktor,  termasuk  kepadatan  partikelnya. Ketika  tanah  berkontraksi,  kekuatan  gesernya meningkat,  dan  pada  akhirnya  mencapai  tingkat yang  konstan.  Sebaliknya,  jika  tanah  mengembang tingkat kejenuhan air bertambah maka kepadatannya  menurun  sehingga  menyebabkan penurunan kekuatan geser tanah [2].
Tanah  kohesif  mempunyai  kandungan  air (moisture) yang lebih tinggi dan kekuatan yang lebih rendah  dibandingkan  dengan  tanah  non-kohesif. Karena  air  tanah  mempengaruhi  kekuatan  geser tanah, maka hal ini dapat mempunyai dampak yang besar terhadap stabilitas lereng.  Adanya  hubungan antara parameter kekuatan campuran tanah-batuan dengan proporsi kepadatan material  ( weight of blok proportion ) yaitu sudut geser dalam akan meningkat mencapai  70  %  WBP,  sedangkan  kohesi    akan menurun  berkisar  63,  92%  -  69,65%  terhadap  WBP [3].
Sudut  gesekan  internal    berkurang  dengan meningkatnya  kelembaban  (moisture)  air.  Kohesi meningkat  dengan  meningkatnya  kandungan    air hingga  mencapai  nilai  maksimum  pada  kandungan air  optimum.  Jika  tidak,  kohesi  akan  berkurang dengan  bertambahnya  kadar  air  hingga  mencapai nilai minimum [4].
Oleh  karena  itu,  penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  korelasi  parameter  kuat  geser  tanah dengan  sifat  fisik  saturasi    air  tanah    dan  densitas (kepadatan material tanah).

## 2 METODE
Dalam  penelitian  ini,  data  didasarkan  pada pemeriksaan tanah di laboratorium Mekanika Tanah tambang  Air  Laya  PT.  Bukit  asam,  Tbk  terhadap sifat-sifat  fisik  tanah  dan  parameter  tanah  yang digunakan  dalam  penelitian  ini.  Kandungan  air diperoleh  dari  pemeriksaan  tanah  dengan  metode pengeringan tanah (menggunakan oven) sedangkan densitas  (kepadatan)  didapatkan  dari    hasil  test cincin volumetrik .
Sampel  ditimbang  terlebih  dahulu  untuk mengetahui  berat  awalnya.  Kemudian  dikeringkan
selama  24  jam  pada  suhu  sekitar  90 0 C  dalam  oven dan  ditimbang  untuk  mengetahui  berat  keringnya. Terakhir sampel direndam dalam air selama 24 jam dan ditimbang untuk mendapatkan berat jenuhnya. Selanjutnya parameter sifat fisik tanah kadar air dan densitas    didapatkan    dengan  menggunakan  hasil berat  sampel.  Untuk  kekuatan  geser  tanah      yang meliputi sudut geser dalam dan kohesif  didapatkan melalui  Uji Geser Langsung atau Uji Stress Triaksial di laboratorium. Sedangkan untuk pengolahan data menggunakan software SPSS 25 dan MS Excel  2001.

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  enam  titik  lubang  bor  yang  diambil  di  lokasi penelitian lereng barat Tambang Airlaya Bukit Asam, ada 126 sampel tanah diambil (gambar 1), untuk di gunakan  sebagai  bahan  penelitian  mengetahui pengaruh  tingkat  kejenuhan  air  dan  densitas terhadap kekuatan lereng tambang terbuka.
Dari  gambar  1  ditunjukkan  bahwa  secara regional    lokasi  penelitian  berbatasan  dengan sebelah  utara  dengan  kabupaten  Muaraenim, sebelah  timur  berbatasan  dengan  tambang  Banko barat  dan  sungai  Enim,  sebelah  barat  berbatasan dengan  kecamatan  Merapi,kabupaten  Lahat, sedangkan  sebelah  selatan  berbatasan  dengan dengan  kecamatan  lawang  kidul.  Ada  tiga  bentuk formasi  yang  terdapat  di  lokasi  penelitian,  yaitu; formasi  Air  Benakat  merupakan  perselingan  batu lempung  dengan  batu  lanau  dan  serpih,  bersisipan batu  lempung  gampingan  yang  padat  dan  lanau kuarsa.  Formasi  yang  kedua,  formasi  Muaraenim merupakan  lapisan  batu  lanau,  batu  lempung  , batubara dan batupasir (lapisan bawah) serta lapisan batupasir  tufa,  batu  lanau  tufa,  batubara  dan batulempung tufa (lapisan atas). Formasi ketiga yaitu formasi  Kasai  merupakan  terendapkan  diatas formasi  Muraenim,  yang  tersusun  atas  batuan  pasir tufa, batu lempung dan sisipan batubara tipis.
Sampel diambil dari mulai kedalaman 7m sampai 12m  dari    permukaan  bumi  setelah  dilakukan pengupasan  tanah  permukaan.  Batulempung mendominasi  lapisan  tanah    pada  kedalaman  7m hingga  mencapai  kedalaman  lebih  dari  100m dengan  beberapa  sampel  adalah  lapisan  batuan lumpur  dengan  kandungan  mineral  lempung  yang rendah.
Batupasir  terdapat  pada  sampel  dengan kedalaman  120  m  hingga  160  m  dari  permukaan tanah  ,  beberapa  sampel  juga  merupakan  lapisan batulempung  pada  kedalaman  ini.  Pada  Tabel  1 menunjukkan data fisik dan mekanik dari parameter tanah .
Gambar  2  menunjukkan  grafik  hubungan linearitas  antara  sifat  fisik  saturasi  air  terhadap parameter  kohesi  tanah  dengan  memberikan persamaan regresi, yaitu:
Sr = 93,65- 0,02.c (1)
Gambar  3  menunjukkan  grafik  hubungan linearitas  antara  sifat  fisik  saturasi  air  terhadap parameter  sudut  geser tanah  dengan memberikan persamaan regresi, yaitu:
Sr = 94,83- 0,18.  (2) Gambar  2  dan  3  menjelaskan  hubungan  yang erat  antara  kejenuhan  air  (moisture)  terhadap parameter  nilai  kohesi  dan  sudut  geser,  dimana hubungan  ini  bernilai  negatif.  Hubungan  negatif menyatakan  bahwa  seiring  meningkatnya  saturasi air/kandungan  air    pada  lereng  mengakibatkan penurunan   nilai kohesi tanah dan sudut geser dan secara signifikan menyebabkan perubahan kestabilan lereng itu sendiri. Dengan nilai signifikansi kurang dari 0,05 menunjukkan adanya korelasi anta- ra nilai  kohesi dan sudut geser terhadap saturasi [5].
Dari  gambar  2  dan  3  juga  menunjukkan ketergantungan sifat kekuatan lempung liat terhadap kejenuhan air dimana pada  penurunan kohesi dan sudut gesekan internal yang secara signifikan  seiring dengan  peningkatan  tingkat  kejenuhan  air/saturasi [6].
Ditemukan  hubungan  antara  kelembahan material  tanah/kadar  air  dengan  sudut  geser  dalam dan  nilai    kohesi.  Temuan  menunjukkan  bahwa menaikkan  kadar  air  akan  mengurangi  sudut gesekan. Peningkatan kandungan  air menyebabkan kohesi meningkat hingga mencapai nilai maksimum pada kadar air optimum [4]. Dari hasil pembahasan ini,  penurunan  kekuatan  lereng  tambang  dapat dipengaruhi  oleh  naiknya  tingkat  saturasi  air  tanah lereng tambang.
Gambar  4  menunjukkan  grafik  hubungan linearitas  antara  sifat  fisik  berupa  densitas  terhadap parameter  kohesi tanah  dengan persamaan regresi, yaitu:
 = 202 + 15,85.c (3)
Adanya  nilai  signifikansi  kurang  dari  0,05  pada gambar 3 menunjukkan adanya korelasi antara den- sitas  dan  kohesi  [5].  Hubungan  regresi  antara densitas  dan  kohesi  merupakan  korelasi  positif menampilkan  kenaikan  nilai  kohesi  diikuti  dengan bertambah  nilai  densitas  tanah.  Nilai  kohesivitas tanah  yang  mengembang  berbanding  terbalik seiring  dengan  kenaikan  kandungan  air  dan kepadatan  kering  material  tanah . Peningkatan
kepadatan  kering  tanah  menyebabkan  sudut gesekan internal akan meningkat, namun peningkatan  kandungan    air  menyebabkan  terjadi penurunan ketahanan material tanah itu sendiri [7]. Kepadatan  material  jenuh  mempengaruhi kekuatan  dan  kompresibilitasnya  tergantung  dari kelembaban  tanah.  Meskipun,  kekuatan  tanah  ber- tambah  saat  kepadatan  tanah  ditingkatkan  tetapi terjadi  kekuatan  geser  tanah  yang  optimal  sebelum pemadatan  optimal  terjadi.  Dan  pengaruh  dari kelembaban  air  dalam  mengurani  kekuatan  geser lebih besar daripada pengaruh peningkatan densitas [8].
Kohesi  meningkat  seiring  dengan  meningkatnya derajat  kejenuhan  karena  meningkatnya  serapan antara lapisan tanah dan partikel. Ketika tingkat ke- jenuhan  melampaui  40%,  ketebalan  mukosa  antar partikel tanah meningkat, menyebabkan penurunan tegangan  efektif  dan  kecenderungan  penurunan kohesivitas. Selain itu, jarak antar partikel tanah me- nyusut,  serapan  menguat,  dan  kohesivitas  menguat seiring dengan meningkatnya kepadatan kering [9].

## 4 KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  ini  dapat  disimpulkan bahwa  adanya  ketergantungan  (korelasi)  sifat  fisik tanah  densitas  dan  saturasi  air  tanah  terhadap  pa- rameter stabilitas lereng tambang terbuka yaitu, ko- hesi  dan  sudut  geser.  Hubungan  saturasi  air    ter- hadap kohesi dan sudut geser merupakan hubungan liniearitas  negatif,  dimana  kenaikan  saturasi  air  me- nyebabkan  penurunan  nilai  kohesi  dan  sudut  geser tanah. Sedangkan hubungan densitas terhadap nilai kohesi  merupakan  hubungan  liniearitas  positif,  di- mana  kenaikan  densitas  menyebabkan  nilai  kohesi tanah akan meningkat.
REFERENSI ______________________________
[1] Giandara,E.; Agustina, D.H. “ Pengaruh Kadar air terhadap Kuat geser tanah ” 2018
[2] Hou Zhen,W.; ChangFu,W.; QingShan,M.; WenJie,X . Influence of water content and shear rate on the mechan- ical behavior of soil-rock mixtures ” 2018
[3] Gao,W.; Hu,R.; Oyediran, I. A.; Li,Z.; Zhang,X. “Geo- mechanical characterization of Zhangmu soil-rock mix- ture deposit,” Geotechnical and Geological Engineering ” 2014
[4] Hadeer, H.A.; Bakr,M.A.; Eldin,M.S. “ Influence of Water Content on The Shear Strengh Parameter for Cohesive Soil ” 2023
[5] Rozali,A.“Regresi Linier Sederhana Pengaruh Variabel Bebas terhadap Variabel Terikat” https://youtu.be/nwLNKAtRD8Y (diakses 10 Mei 2022)
[6] Brakorenko,N.; Leonova,A.; Nikitenkov.  “Effect of soil water saturation on slope stability: Tomsk case study” 2019 E3S Web of Conferences 98, 05005
[7] Gupta,P.; Raghuwanshi,A.K.; Bhargava,S. “ Effect of Density and moisture on the Slope Stability of Highway Embankment “ 2016 International Journal of
Engineering Sciences and Research Technology
[8] Garcia, A. J. H.; Jaime,Y.N.M.; Contreras, A. M. Z.; Bastardo, L.D.S.; Llovera, F. A. S.  “ Savanna soil water content effect on its shear strength- compaction relation- ship” 2012
[9] Tian,W.; Peiffer,H.; Malengier,B.;  Liu,G.; Cheng,L. “Modified Equation of Shear Strength with Respect to
Saturation”,2023 _________________________________
________________________________________________

## LAMPIRAN
Tabel 1. Data fisik dan  mekanik dari parameter  tanah
Gambar 1. Peta lokasi penelitian Tambang Air Laya (TAL) PT.Bukit Asam Tbk. Tanjung Enim Kabupaten Muara Enim Pronvinsi Sumatera Selatan
Gambar 2. Regresi linearitas korelasi kohesi terhadap saturasi
Gambar 3. Regresi linearitas korelasi sudut geser terhadap saturasi
Gambar 4. Regresi linearitas korelasi kohesi terhadap densitas