analisis geomekanika formasi halang daerah … fileperulangan batupasir tufan dan batulempung...

PROSIDING SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-7Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, 30 – 31 Oktober 2014

89

P1P-01

ANALISIS GEOMEKANIKA FORMASI HALANG DAERAHTINATAH, WONOKROMO, KABUPATEN KEBUMEN

Eko Puswanto1*, Sueno Winduhutomo1, Puguh Dwi Raharjo1

1UPT BIKK Karangsambung – LIPI Jl. Karangsambung Km 19, Karangsambung, Kebumen.*Email: [email protected]

Diterima 9 September 2014

Abstrak

Batuan sedimen Formasi Halang memiliki pelamparan yang cukup luas di Kabupaten Kebumen.Secara umum, satuan batuan anggota Formasi Halang di lokasi penelitian di dominasi olehperselingan batupasir tufan dan batulempung. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kontrolintensitas geologi struktur terhadap RQD (rock quality desain) dan penilaian massa batuan atauRMR (rock mass rating). Hasil analisis geomekanik Formasi Halang, khususnya di daerah TinatahDesa Wonokromo Kecamatan Alian memberikan nilai RQD dan RMR terendah, yaitu 8 dan 32.Kelas pembobotan dideskripsikan sebagai kelas IV atau jelek. Hal ini mengindikasi bahwa potensigerakan massa yang telah terjadi di daerah penelitian berhubungan dengan hasil analisisgeomekanika yang kurang baik.

Kata Kunci: Geomekanika, Geologi Struktur

Pendahuluan

Proses geodinamik gerakan tanah telah menimbulkan kerugian sosial ekonomi yang nyatadi daerah Tinatah, Desa Wonokromo, Kecamatan Alian, Kabupaten Kebumen. Prosesgeodinamik di daerah ini telah menimbulkan bencana geologi berupa gangguan kestabilanpada lereng sehingga memicu terjadinya perpindahan massa tanah dan atau batuan.

Potensi gerakan tanah dipicu oleh banyak faktor yang kompleks dan saling berinteraksi,meliputi kondisi bawah permukaan tanah/batuan dan faktor pemicu dinamis (Liao et al.,2010). Parameter yang berkaitan dengan kondisi bawah permukaan tanah/batuan meliputistratigrafi dan penyusun formasi batuannya, intensitas struktur geologi, dan kondisimorfologi (Karnawati, 2007). Salah satu faktor pemicu dinamis yang mengkontrolterjadinya gangguan kestabilan lereng adalah intensitas hujan yang tinggi, terutama diIndonesia (Tohari, 2013; Liao et al., 2010). Selama periode hujan, respon hidrologi hujanmenghasilkan tekanan air-pori yang mampu mereaktifasi gerakan tanah (Tohari, 2013).

Klasifikasi massa batuan merupakan salah satu parameter yang penting di dalamgeomekanika batuan. Beberapa klasifikasi massa batuan telah diusulkan, Osada et al., 2005mengenalkan JGS-system, sebelumnya dikenalkan Q-system oleh Barton et al., 1974, danRMR (Bieniawski, 1976). Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh geomekanikabatuan terhadap potensi gerakan massa di daerah Tinatah, Desa Wonokromo, KecamatanAlian, Kabupaten Kebumen, pada koordinat UTM 49M -0360540 mE, 9157287 mS,sebagaimana tampak pada Gambar 1. Penghitungan intensitas struktur geologi akanmemberikan implikasi terhadap analisis geomekanika batuan, baik penilaian kualitasbatuan (Rock Quality Designation, RQD) maupun massa batuan (Rock Mass Rating,RMR).

Berdasarkan peta geologi daerah Tinatah, Desa Wonokromo didominasi olehperulangan batupasir tufan dan batulempung anggota Formasi Halang.


90

Metodologi

Klasifikasi massa batuan merupakan salah satu parameter yang penting di dalam mekanikabatuan. Beberapa klasifikasi massa batuan telah diusulkan, Osada et al., 2005 mengenalkanJGS-system, sebelumnya dikenalkan Q-system oleh Barton et al., 1974, dan RMR(Bieniawski, 1976). JGS-system mengklasifikasikan massa batuan melalui 3 tahapan,tahapan pertama memisahkan batuan keras (hard rock, dengan notifikasi H) dan batuanlunak (soft rock, notifikasi S) berdasarkan hasil analisa kekuatan uniaxial compressive.Tahapan kedua melihat struktur internal batuan. Tahapan ketiga JGS-system memberikanpenilaian yang hampir sama dengan RMR (Bieniawski, 1976), menilai lebih detil faktordiskontinuitas batuan yang dikontrol oleh intensitas struktur geologi yang berkembang disuatu daerah yang berpengaruh terhadap penghitungan kualitas batuan.

Intensitas struktur geologi yang berkembang di suatu daerah, baik berupa kekarmaupun sesar merupakan gejala frakturasi pada batuan. Gejala frakturasi ini umumnyamengindikasikan deformasi tektonik akibat adanya kontrol tegasan (stress) yang mengikutihukum kekandasan batuan (Abdullah dkk., 2003). Frakturasi pada batuan dapat berupakekar dan sesar, yang keduanya dibedakan dari ada dan tidaknya pergeseran. Strukturrekahan pada batuan yang memperlihatkan gejala pergeseran dikenal sebagai sesar.Analisis struktur geologi merupakan parameter penting dalam penghitungan kualitasbatuan (RQD). Nilai RQD merupakan salah satu faktor untuk mengetahui kekuatan massabatuan (RMR), selain parameter kekuatan batuan, spasi rekahan, kondisi rekahan, dankondisi air tanah (Zakaria, 2006). Nilai RQD diperoleh dengan menghitung kerapatankekar pada batuan yang diukur kemiringan dan arah orientasinya di lapangan danselanjutnya dihitung dengan rumus Hudson, 1979 di dalam Djakamihardja & Soebowo,1996.

RQD = 100 (0.1 λ+ 1)e-0.1 λ

‘λ = rasio antara jumlah kekar dengan spasi kekar (kekar/meter)Nilai RQD berbanding terbalik dengan intensitas kerapatan kekar, dimana nilai RQD akansemakin kecil jika frekuensi retakan semakin banyak.

Hasil Penelitian dan Pembahasan

Geologi Daerah Penelitian

Daerah penelitian secara fisiografi merupakan bagian dari rangkaian Pegunungan SerayuSelatan. Rangkaian Pegunungan Serayu Selatan di kawasan Kabupaten Kebumen tersusunoleh batuan-batuan Paleogen atau dikenal sebagai Kompleks Melange Luk Ulo. Himpunanbatuan melange tektonik komplek akresi tersebut secara tidak langsung berhubungandengan aktivitas magmatisme, mulai dari busur magmatisme Kapur Akhir dihasilkan olehjalur subduksi Kapur Akhir – Paleosen dan busur magmatisme Oligosen dihasilkan olehjalur subduksi Oligosen (Prasetyadi, 2008). Perubahan konfigurasi tektonik regionaltersebut mempengaruhi perkembangan dan intensitas aktivitas vulkanisme. Aktivitasvulkanisme Serayu Selatan yang sempat berkurang intensitasnya pada Miosen Tengah,kembali aktif bersamaan dengan munculnya vulkanisme Serayu Utara dikontrol olehberkembangan busur vulkanik ganda (double-arc) di Jawa Tengah menghasilkan batupasirtufan Formasi Halang pada Miosen Akhir (Husein dkk., 2013). Formasi Halang di daerahTinatah, Desa Wonokromo didominasi oleh material vulkaniklastik berupa perulangan


91

batupasir tufan dan batulempung yang mengindikasikan endapan turbidit. Endapan turbiditFormasi Halang memiliki penyebaran yang luas dimulai dari daerah Kebumen ke arahbarat laut hingga Kuningan dan di bagian utara tersebar diantara Bobotsari dan Pemalang(Praptisih dan Kamtono, 2011). Formasi ini diinterpretasikan sebagai endapan turbidityang diendapkan dalam sistem submarine fan. Formasi ini ditafsirkan berumur MiosenAtas hingga Pliosen Bawah, diendapkan secara selaras di atas Formasi Penosogan.

Geologi Struktur

Berdasarkan struktur geologi regional, daerah penelitian dipengaruhi oleh tenagaendogenik yang mengompresi dan meregangkan. Tektonik kompresi di daerah penelitiandiindikasikan dengan berkembangnya struktur antiklin eragumiwang. Perulangan batupasirtufan dan batulempung Formasi Halang di daerah penelitian relatif berada di sayap selatanstruktur antiklin eragumiwang dengan kemiringan bidang perlapisan ke arah tenggara N29o E/78o (Gambar 2.a). Struktur geologi ini berasosiasi dengan lipatan minor dan beberapasesar geser minor yang hanya berkembang setempat, tidak memotong seluruh perlapisanbatuan yang ada. (Gambar 2.b). Struktur geologi yang berkembang di daerah Tinatah inimengkontrol pembentukan diskontinuitas batuan berupa kekar yang intensif maupun arahjurus dan kemiringan bidang perlapisan yang acak; mulai dari kemiringan bidangperlapisan dengan dip 10o-25o hingga >70o. Beberapa sesar geser minor yang memotongperulangan batupasir tufan dan batulempung memiliki kedudukan bidang sesar geser N297o E/79o, pitch 8o, N 294o E/74o, pitch 10o dan N 275o E/80o, pitch 10o dengan pola shearzone di sekitar bidang sesar berarah N 285o E/80o. Kekar yang berkembang berupa kekargerus dan kekar tarik. Hasil analisa kekar gerus yang berkembang di lapanganmenunjukkan arah kedudukan tegasan utamanya σ1 = 04o/N 256o E; σ2 = 58o/N 352o E; σ3

= 30o/N 161o E (Gambar 3). Tegasan utama σ1 = 04o/N 256o relatif berarah baratdayapararel dengan permukaan bumi mengkontrol pembentukan sesar geser minor (shearfracture mode II) di daerah Tinatah, menghasilkan sesar geser sinistral. Sesar geser minoryang berkembang di selatan daerah penelitian memiliki kedudukan bidang sesar gesermenganan N 40o E/71o, pitch 8o dan N 28o E/65o, pitch 10o; hampir searah dengankedudukan bidang perlapisan batupasir tufan N 22o E/72o, berstruktur convolute laminasi.

Kajian Geomekanik

Kajian mekanika batuan di daerah Tinatah, Desa Wonokromo dilakukan untuk mengetahuikekuatan massa batuan (RMR, rock mass rating). Salah satu parameter di dalam tabelpenilaian RMR (Bieniawski, 1976) adalah penilaian kualitas batuan atau RQD. Nilai RQDdiperoleh dengan menghitung kerapatan kekar pada batuan yang diukur kemiringan danarah orientasinya di lapangan dan selanjutnya dihitung dengan rumus Hudson, 1979 didalam Djakamihardja & Soebowo, 1996. Nilai RQD berbanding terbalik dengan intensitaskerapatan kekar, dimana nilai RQD akan semakin kecil jika frekuensi retakan semakinbanyak. Hasil penghitungan nilai RQD sebagaimana ditunjukan dalam Tabel 1, yangdiukur sepanjang 6 meter di lokasi penelitian. Nilai RQD terendah 40,6 % banyakberkembang pada lapisan batulempung yang terkekarkan intensif dan menyerpih tergerusoleh sesar-sesar minor menghasilkan pola drag fold. Kekar yang berkembang pada lapisanbatupasir tufan yang tebal memiliki spasi kekar yang lebih lebar dibandingkan dengankekar pada sisipan batulempung yang tipis (Gambar 4).

Parameter penilaian RMR (Bieniawski, 1976) berhubungan dengan sifat fisik batuanyang secara umum berhubungan dengan karakteristik unit batuan meliputi komposisimineral, porositas, densitas (natural density, dry density, sat density, moisture content, specificgravity dan kekuatan batuan. Hasil analisa sifat fisik batuan ditunjukkan dalam Tabel 2.


92

Berdasarkan hasil analisa sifat fisik batuan di atas, menunjukkan bahwa secara umumnilai kekuatan uniaxial compressive < 25 MPa. Berdasarkan klasifikasi ISRM, batuan didaerah penelitian secara umum mempunyai nilai kekuatan uniaxial compressive diantara10 – 50 kg/cm2, hal ini menunjukkan bahwa batuan ini sangat lemah (very weak rock)(sebagaimana ditunjukkan di dalam Tabel 3). Parameter ini yang digunakan Osada et al.,2005 dalam JGS-system untuk mengkategorikan kekuatan massa batuan < 25 MPa sebagaiSoft Rock (S). Sementara, perulangan batupasir tufan dan batulempung dikategorikansebagai interbedded (B).

Batuan induk yang mendominasi di lokasi pengamatan ini berupa batupasir tufaandengan kondisi terkekarkan intensif. Pada beberapa lokasi urutan profil tanah terutamapada tebing sungai telah mengindikasikan lapuk lanjut menghasilkan residual soil yangintensif. Osada et al., 2005 dalam JGS-system mengklasifikasikannya sebagai w4 (highlyweathered). Berdasarkan klasifikasi massa batuan dalam JGS-system (Osada et al., 2005),batuan di daerah Tinatah dinotifikasikan sebagai SB-w4.

Analisis geomekanik di daerah Tinatah dilakukan dengan melakukan pembobotanmassa batuan (RMR) (Bieniawski, 1976) sebagaimana ditunjukkan dalam Tabel 4.

Hasil analisis geomekanik daerah Tinatah, Desa Wonokromo, Kecamatan AlianKabupaten Kebumen memberikan nilai pembobotan massa batuan (RMR) secara umumantara 32 hingga 37. Secara umum lokasi penelitian yang didominasi oleh batupasir tufanmemiliki kelas pembobotan geomekanik pada tingkat 4, hal ini merupakan kriteria jelek.Sebagai data pendukung dilakukan analisa sifat plastisitas tanah di daerah Tinatah (Tabel6.)

Berdasarkan hasil uji batas-batas atterberg dengan menggunakan grafik plastisitasCasagrande menunjukkan bahwa tanah di sekitar Tinatah merupakan lempung plastisitastinggi dengan mineral kaolinit melimpah, sebagaimana tampak pada Gambar 5.

Kesimpulan

1. Gerakan tanah yang telah menimbulkan kerugian sosial ekonomi di daerah Tinatah,Desa Wonokromo, Kecamatan Alian, Kabupaten Kebumen berhubungan dengangeomekanika batuan yang kurang baik.

2. Kontrol struktur geologi yang intensif di daerah penelitian menyebabkan penurunankualitas batuan, nilai RQD 8.

3. Analisa pembobotan massa batuan (RMR) berkisar antara 32 – 37. Kelas pembobotandideskripsikan sebagai kelas IV atau jelek.

Daftar Pustaka

Abdullah, C.I., Magetsari, N.A., Purwanto, H.S., 2003, Analisis Dinamik Tegasan Purbapada Satuan Batuan Paleogen – Neogen di Daerah Pacitan dan Sekitarnya, ProvinsiJawa Timur Ditinjau dari Studi Sesar Minor dan Kekar Tektonik, Proceeding ITB Saind& Tek , Volume 35 A, No. 2, h. 111-127

Bieniawski, Z. T., 1976, Roack Mass Classification in Rock Engineering, Proc. Of theSymposium on Exploration for Rock Engineering, 1, p. 97 – 106.

Fossen, H., 2010, Structural Geology, Cambridge University Press.Husein, S., Jyalita, J., Nursecha, M.A.Q., 2013, Kendali Stratigrafi dan Struktur Gravitasi

Pada Rembesan Hidrokarbon Sijenggung, Cekungan Serayu Utara, GeoResearch,HMTG Annual Proceeding 2012-2013, h. 21-38.

Karnawati D., 2007, Analysis of Rain-induced Landslide in Volcanic-Colluvial Deposits inKalibawang Irrigation Channel, Yogyakarta, Indonesia, Media Teknik, No 1 TahunXXIX.


93

Liao Z., Hong Y., Wang Jun., Fukuoka H., Sassa K., Karnawati D., Fathani F., 2010,Prototyping an experimental Early Warning System for Rainfall-induced Landslide inIndonesia Using Satellite Remote Sensing and Geospatial Datasets, Landslides, vol 7, p.317-324

Osada M., Unato A., Yoshinaka R., Ito H., Kitagawa T., Sasaki K., Aoki K., Aydan O.,Akutagawa S., Kiya H., Kuwahara K., Seto M., Tanaka S., Tani K., Mimuro T., MoriT., 2005, Geotechnical Description and JGS Engineering Classification System forRock Mass, International Journal of the JCRM, Japanese Committee for RockMechanics, Volume 1, No 1, p 7 – 17.

Praptisih & Kamtono, 2011, Fasies Turbidit Formasi Halang di Daerah Ajibarang, JawaTengah, Jurnal Geologi Indonesia, Vol. 6 No. 1, h. 13 - 27

Prasetyadi, 2008, ”Formasi Bulukuning” dan ”Komplek Larangan” Usulan Formasi BaruBerdasarkan Penemuan Baru Batuan Eosen di Daerah Karangsambung Utara, MajalahGeologi Indonesia, Volume 23 No 1 dan 2, April dan Agustus, 2008

Tohari, Adrin., 2013, Variations of Pore-water Pressure Responses in a Volcanic Soil Slopeto Rainfall Infiltration (Variasi Respon Tekanan Air Pori Terhadap Infiltrasi Air Hujanpada Lereng Tanah Vulkanik), Riset Geologi dan Pertambangan, Volume 23, No 2, h.97-111

Zakaria, Z., 2006, Analisis Geomekanika Formasi Halang Di Daerah Struktur GeologiSekitar Sungai Citaal, Kuningan, Jawa Barat, Bulletin of Scientific Contribution,Volume 4, No 1, h. 19 – 28


94

Tabel 1. Nilai RQD daerah Tinatah, Desa Wonokromo

LokasiPengamatan/meter

FrekuensiKekar/meter

RQD (%) Nilai RQD

1 20 40,6 82 11 69,90 133 5 90,90 204 11 69,90 135 3 98,20 206 2 98,20 20

Tabel 2. Hasil analisa sifat fisik batuan lokasi penelitian

CHARACTERISTIC UNIT WEIGHT ROCKS STRENGTHNo Moisture

contentSpecificgravity

Naturaldensity

Drydensity

Satdensity

Porositas Voidsratio

Degreeofsaturation

Pointload

USCS

W (%) Gs β βd βsat n e Sr(kg/cm2)

(kg/cm2)

1 8.81 2.86 2.48 2.28 2.48 20.21 0.25 99.55 2.92 23.78

2 25.93 2.53 1.87 1.48 1.90 41.14 0.70 93.86 2.10 21.63

Tabel 3. ISRM Classification

R0 Extremely weak rock 2.5 – 10 (kg/cm2)

R1 Very-weak rock 10 – 50 (kg/cm2)

R2 Weak rock 50 – 250 (kg/cm2)

R3 Medium strong rock 250 – 500 (kg/cm2)

R4 Strong rock 500 – 1000 (kg/cm2)

R5 Very strong rock 1000 – 2500 (kg/cm2)

R6 Extremely strong rock > 2500 (kg/cm2)


95

Tabel 4. Parameter klasifikasi geomekanik dan pembobotannya

PARAMETER KISARAN NILAI (MPa)

1

Kekuatan

BatuanUtuh

PointLoad

>10 4 – 10 2 – 4 1 – 2Untuk nilai

kecil dipakaiuniaksial

KuatTekan

Uniaksial>250

100-250

50-100

25-505-25

1-5 <1

Tingkatan 15 12 7 4 2 1 0

2RQD

90-100%

75-90%

50-75%

25-50%

<25%

Tingkatan 20 17 13 8 3

3SPASI

REKAHAN>200cm

60-200

20-60

6-20 <6 cm


4KONDISI

REKAHAN

Permukaansangatkasartidakmenerusadapemisahbatuantidaklapuk

Permukaanagakkasar,pemisah <1mmbatuanagaklapuk

Permukaanagakkasar,pemisah<1mmbatuanagaklapuk

Permukaanslickenside<5mm,pemisah<1-5mmmenerus

Tebal halus>5mm, pemisah>5 mm menerus

Tingkatan 30 25 20 10 0

5 Ali

ran

Aliran masukper 10 m pjngterowongan

Tidak 10lt/mnt

10-25

lt/mnt

25-125

lt/mnt

>125 lt/mnt

Rasio 0 0.1 0.1-0.2

0.2-0.5

>0.5

KondisiUmum

Kering Lembab

Basah

Menetes

Mengalir



96

Tabel 5. Tabel pembobotan geomekanik pada setiap lokasi

NoKekuatan

Batuan UtuhRQD

SPASIREKAHA

N

KONDISIREKAHA

NAliran Total

1 2 8 5 10 7 322 2 13 5 10 7 37

PenilainSangat Baik

Baik Sedang Jelek Sangat Jelek

Pembobotan100 -

8180-61 60-41 40-21 <21

Nomor Kelas I II III IV V1 IV2 IV

Tabel 6. Karakteristik plastisitas tanah pada kedalaman 2 meter

Karakteristik Plastisitas

Batas Cair LL % 72.42

Batas Plastis PL % 25.79Indeks Plastis IP % 46.63

Gambar 1. Peta geologi daerah penelitian. Lingkaran merah adalah lokasi penelitiandaerah Tinatah, Desa Wonokromo, Kecamatan Alian, Kabupaten Kebumen


97

Gambar 2. Perulangan batupasir tufan dan batulempung dengan arah jurus dan kemiringanbidang perlapisan yang acak. A. Bidang perlapisan miring ke arah tenggara N 29o E/78o. B.

Perulangan batupasir tufan dan batulempung N 60o E/46o terpotong sesar geser minor.

Gambar 3. Analisa kekar gerus di daerah Tinatah, Desa Wonokromo mengindikasikankedudukan tegasan utamanya σ1 = 04o/N 256o E; σ2 = 58o/N 352o E; σ3 = 30o/N 161o E

(M1, Maksima 1 & M2, Maksima 2)

Strike-slip fault,

(Haakon Fossen, 2010)

A B


98

Gambar 4. Intensitas struktur geologi di daerah Tinatah. A. Drag fold pada batulempungmenghasilkan batulempung yang menyerpih. B. Kekar pada lapisan batupasir tufan yang

lebih tebal menghasilkan spasi kekar yang lebih besar

Gambar 5. Batas cair dan Indeks Plastis tanah di sekitar Jembatan Gebang pada grafikplastisitas Casagrande

A B

analisis geomekanika formasi halang daerah … fileperulangan batupasir tufan dan batulempung...

Documents