News

1.4 Metode desain lereng batuan
Bagian ini merangkum empat prosedur berbeda untuk mendesain lereng batuan, dan menunjukkan data dasar yang diperlukan untuk menganalisis stabilitas lereng. Metode desain dan data desain sama-sama digunakan untuk pertambangan dan teknik sipil.

Tabel 1.1 Definition of landslides features

1.4.1 Ringkasan metode desain
Ciri dasar dari semua metode desain lereng adalah bahwa geser terjadi di sepanjang permukaan geser diskrit, atau di dalam zona, di belakang permukaan. Jika gaya geser (gaya geser) lebih besar dari kuat geser batuan (gaya tahan) pada permukaan ini, maka lereng akan tidak stabil. Ketidakstabilan dapat berupa perpindahan yang mungkin atau mungkin tidak dapat ditoleransi, atau lereng dapat runtuh secara tiba-tiba atau secara bertahap. Definisi ketidakstabilan akan tergantung pada aplikasinya. Misalnya, lereng tambang terbuka dapat mengalami perpindahan beberapa meter tanpa mempengaruhi operasi, sedangkan lereng yang menopang penyangga jembatan akan memiliki sedikit toleransi terhadap pergerakan. Selain itu, jatuhnya batu tunggal dari lereng di atas jalan raya mungkin tidak terlalu berdampak jika ada parit yang memadai untuk menampung jatuhnya, tetapi kegagalan sebagian besar lereng yang mencapai permukaan yang dilalui dapat menimbulkan konsekuensi serius.

Tabel 1.2 Definition of landslides dimensions

Berdasarkan konsep stabilitas lereng ini, stabilitas lereng dapat dinyatakan dalam satu atau
lebih dari istilah berikut:
(a) Faktor keamanan, FS — Stabilitas diukur dengan kesetimbangan batas lereng, yang stabil
jika FS> 1.
(b) Strain — Kegagalan yang ditentukan oleh onset strain yang cukup besar untuk mencegah pengoperasian yang aman dari
kemiringan, atau laju pergerakan melebihi laju penambangan di tambang terbuka.
(c) Probabilitas kegagalan — Stabilitas diukur dengan distribusi probabilitas perbedaan
antara gaya penahan dan pemindahan, yang masing-masing dinyatakan sebagai distribusi probabilitas.
(d) LRFD (desain faktor beban dan resistansi) —Stabilitas ditentukan oleh faktor resistansi
lebih besar dari atau sama dengan jumlah beban terfaktor.

Tabel 1.3 Values of Minimum total safety

Saat ini (2003), faktor keamanan merupakan metode desain lereng yang paling umum, dan terdapat pengalaman luas dalam aplikasinya pada semua jenis kondisi geologi, baik untuk batuan maupun tanah. Selain itu, ada faktor nilai keamanan yang diterima secara umum untuk lereng yang digali untuk tujuan berbeda, yang mendorong persiapan desain yang cukup konsisten. Kisaran total faktor keselamatan minimum seperti yang diusulkan oleh Terzaghi dan Peck (1967) dan Canadian Geotechnical Society (1992) diberikan pada Tabel 1.3.

Pada Tabel 1.3, nilai atas dari total faktor keselamatan berlaku untuk beban biasa dan kondisi pelayanan, sedangkan nilai yang lebih rendah berlaku untuk beban maksimum dan kondisi geologi yang diperkirakan terburuk. Untuk tambang terbuka, faktor keselamatan yang umumnya digunakan adalah dalam kisaran 1,2–1,4, menggunakan analisis ekuilibrium batas untuk menghitung secara langsung faktor keselamatan, atau analisis numerik
untuk menghitung timbulnya ketegangan berlebih di lereng.

Meskipun metode desain probabilistik untuk lereng batuan pertama kali dikembangkan pada tahun 1970-an (Harr, 1977; Canada DEMR, 1978), metode tersebut tidak digunakan secara luas (pada tahun 2003). Alasan yang mungkin untuk kurangnya penerimaan ini adalah bahwa istilah seperti “probabilitas kegagalan 5%” dan “konsekuensi kegagalan Prinsip desain lereng batuan 11 yang dinyatakan sebagai nyawa hilang” tidak dipahami dengan baik, dan ada pengalaman terbatas tentang probabilitas yang dapat diterima untuk digunakan dalam desain (lihat Bagian 1.4.4).

Perhitungan regangan di lereng merupakan kemajuan terbaru dalam desain lereng. Teknik ini dihasilkan dari pengembangan metode analisis numerik, dan khususnya yang dapat menggabungkan diskontinuitas (Starfield dan Cundall, 1988). Ini paling banyak digunakan di bidang pertambangan di mana pergerakan dapat ditoleransi, dan lereng mengandung berbagai kondisi geologi (lihat Bab 10).

Metode desain faktor beban dan hambatan (LRFD) telah dikembangkan untuk desain struktural,
dan sekarang diperluas ke sistem geoteknik seperti pondasi dan struktur penahan.
Rincian lebih lanjut dari metode desain ini dibahas dalam Bagian 1.4.5.

Faktor keamanan yang sebenarnya, kemungkinan kegagalan atau regangan yang diijinkan yang digunakan dalam desain
harus sesuai untuk setiap situs. Proses desain membutuhkan pertimbangan yang cukup besar karena berbagai faktor geologi dan konstruksi yang harus dipertimbangkan.
Kondisi yang memerlukan penggunaan faktor keamanan pada kisaran tertinggi yang dikutip dalam
Tabel 1.3 meliputi:
• Program pengeboran terbatas yang tidak mencukupi kondisi pengambilan sampel di lokasi, atau
inti bor di mana terdapat kerusakan mekanis atau kehilangan inti yang ekstensif.
• Tidak adanya singkapan batuan sehingga pemetaan struktur geologi tidak memungkinkan, dan ada
tidak ada riwayat kondisi stabilitas lokal.
• Ketidakmampuan untuk mendapatkan sampel yang tidak terganggu untuk pengujian kekuatan, atau kesulitan dalam mengekstrapolasi
hasil uji laboratorium dengan kondisi in situ.
• Tidak adanya informasi tentang kondisi air tanah, dan fluktuasi musiman yang signifikan
di permukaan air tanah.
• Ketidakpastian dalam mekanisme kegagalan lereng dan keandalan metode analisis.
Misalnya, kegagalan jenis bidang dapat dianalisis dengan cukup yakin, sementara
mekanisme rinci dari kegagalan menjatuhkan kurang dipahami dengan baik.
• Perhatian terhadap kualitas konstruksi, termasuk material, inspeksi dan cuaca
kondisi.
• Konsekuensi ketidakstabilan, dengan faktor keamanan yang lebih tinggi digunakan untuk bendungan dan
rute transportasi utama, dan nilai yang lebih rendah untuk bangunan sementara atau jalan industri
untuk operasi penebangan dan penambangan.

Buku ini tidak mencakup penggunaan sistem penilaian massa batuan (Haines dan Terbrugge, 1991;
Durn dan Douglas, 1999) untuk desain lereng. Saat ini (2003), hal itu dianggap yang sering terjadi
pengaruh diskontinuitas diskrit pada stabilitas harus, dan dapat, dimasukkan langsung ke dalamnya
analisis stabilitas. Dalam pengenal massa batuan, struktur geologi hanya salah satu komponen pengenal dan tidak boleh diberi bobot yang sesuai dalam pengenal.

Aspek penting dari semua desain lereng batuan adalah kualitas peledakan yang digunakan dalam penggalian. Rancangan
mengasumsikan bahwa massa batuan terdiri dari balok utuh, yang bentuk dan ukurannya ditentukan oleh
diskontinuitas yang terjadi secara alami. Lebih lanjut, sifat diskontinuitas ini harus dapat diprediksi dari pengamatan singkapan permukaan dan inti bor. Namun, jika peledakan yang terlalu berat digunakan yang mengakibatkan kerusakan pada batuan di belakang permukaan, stabilitas dapat bergantung pada kondisi batuan yang retak. Karena sifat batuan rekahan tidak dapat diprediksi, kondisi stabilitas juga tidak dapat diprediksi. Peledakan dan pengendalian kerusakan akibat ledakan dibahas dalam Bab 11.

1.4.2 Analisis batas ekuilibrium (deterministik)
Kestabilan lereng batuan untuk kondisi geologi yang ditunjukkan pada Gambar 1.4 (a) dan (f) tergantung pada kekuatan geser yang dihasilkan sepanjang longsoran.

Gambar 1.8 Metode penghitungan faktor keamanan balok geser: (a) Diagram Mohr menunjukkan kuat geser yang ditentukan oleh kohesi c dan sudut gesek φ; (b) resolusi gaya W akibat berat balok menjadi komponen sejajar dan tegak lurus terhadap bidang geser (dip ψp).

Untuk semua kegagalan jenis geser, batuan dapat diasumsikan sebagai material Mohr-Coulomb di mana kekuatan geser dinyatakan dalam bentuk kohesi c dan sudut gesekan φ. Untuk permukaan geser di mana terdapat tegangan normal efektif σ yang bekerja, kekuatan geser τ yang dikembangkan pada permukaan ini diberikan oleh

τ = c + σ tan φ (1.1)

Persamaan (1.1) dinyatakan sebagai garis lurus pada tegangan normal-plot tegangan geser (Gambar 1.8 (a)),
di mana kohesi ditentukan oleh intersep pada sumbu tegangan geser, dan sudut gesekan adalah
ditentukan oleh kemiringan garis. Tegangan normal efektif adalah perbedaan antara tegangan akibat berat batuan yang berada di atas bidang geser dan pengangkatan akibat tekanan air.
bertindak di permukaan ini. Gambar 1.8 (b) menunjukkan kemiringan yang mengandung sambungan terus menerus yang keluar dari permukaan dan membentuk balok geser. Perhitungan faktor keamanan untuk balok yang ditunjukkan pada Gambar 1.8 (b) melibatkan resolusi gaya yang bekerja pada permukaan geser menjadi komponen yang bekerja tegak lurus dan sejajar dengan permukaan ini. Artinya, jika kemiringan permukaan geser adalah ψp, luasnya A, dan berat balok yang terletak di atas permukaan geser adalah W, maka tegangan normal dan geser pada bidang geser adalah

Tegangan normal: σ = W cos ψp / A
dan tegangan geser: τs = W sin ψp / A (1.2)
dan persamaan (1.1) dapat dinyatakan sebagai
τ = c + (W cos ψp tan φ) / A (1,3)
atau
τsA = W sin ψp dan
τA = cA + W cos ψp tan φ (1.4)

Dalam persamaan (1.4), suku [W sin ψp] mendefinisikan gaya resultan yang bekerja pada bidang geser
dan disebut “gaya penggerak” (τsA), sedangkan istilah [cA + W cos ψp tan φ] mendefinisikan gaya geser
gaya-gaya kekuatan yang bekerja di atas bidang yang menahan luncuran dan disebut sebagai “gaya-gaya penahan” (τA).
Stabilitas balok pada Gambar 1.8 (b) dapat diukur dengan rasio gaya penahan dan penggerak, yang disebut faktor keselamatan, FS. Oleh karena itu, ekspresi untuk faktor
keamanan
FS = gaya penahan / gaya penggerak (1,5)
FS = (cA + W cos ψp tan φ) / (W sin ψp) (1.6)

Tegangan geser geser τs dan tegangan geser resisten τ ditentukan oleh persamaan (1.4) diplot pada Gambar 1.8 (a). Pada Gambar 1.8 (a) terlihat bahwa tegangan tahan melebihi tegangan geser, sehingga faktor keselamatan lebih besar dari satu dan kemiringan stabil.

Jika permukaan geser bersih dan tidak mengandung pengisi maka kohesi cenderung nol dan persamaan (1.6) tereduksi menjadi
FS = (cos ψp · tan φ) / sin ψp (1.7)
atau
FS = 1 ketika ψp = φ (1,8)

Persamaan (1.7) dan (1.8) menunjukkan bahwa untuk permukaan yang kering dan bersih tanpa penyangga yang terpasang, blok tersebut
batuan akan bergeser ketika sudut kemiringan permukaan geser sama dengan sudut gesekan permukaan ini,
dan stabilitas itu tidak tergantung pada ukuran balok geser. Artinya, blok tersebut dalam kondisi tertentu
dari “ekuilibrium pembatas” ketika gaya pendorong persis sama dengan gaya menolak dan
faktor keamanan sama dengan 1.0. Oleh karena itu, metode analisis stabilitas lereng dijelaskan dalam hal ini
bagian ini disebut analisis ekuilibrium batas.

Gambar 1.9 Pengaruh gaya air tanah dan baut terhadap faktor keamanan lereng batuan: (a) air tanah dan gaya baut yang bekerja pada permukaan geser; (b) Diagram Mohr tegangan yang bekerja pada permukaan geser yang menunjukkan kondisi stabilitas stabil dan tidak stabil.

Analisis kesetimbangan batas dapat diterapkan pada berbagai kondisi dan dapat menggabungkan gaya seperti gaya air yang bekerja pada permukaan geser, serta gaya penguat eksternal yang dipasok oleh jangkar batuan yang dikencangkan. Gambar 1.9 (a) menunjukkan lereng yang mengandung permukaan geser dengan luas A dan kemiringan ψp, dan retak tegangan vertikal. Kemiringan sebagian jenuh sehingga retakan tegangan setengah terisi dengan air, dan tabel air keluar di mana permukaan geser menerangi permukaan lereng. Tekanan air yang dihasilkan pada retakan tegangan dan pada permukaan geser dapat didekati dengan diagram gaya segitiga dimana tekanan maksimum, p pada dasar retakan tegangan dan ujung atas permukaan geser diberikan oleh
p = γw hw (1.9)
dengan γw adalah satuan berat air dan hw adalah tinggi vertikal air pada retakan tegangan.
Berdasarkan asumsi tersebut, gaya air yang bekerja pada retakan tegangan, V, dan pada bidang geser, U, adalah sebagai berikut:
V = 1 / 2.w.h2w dan U = 1 / 2.γw.hwA (1.10)
dan faktor keamanan lereng dihitung dengan memodifikasi persamaan (1.6) sebagai berikut:
FS = cA + (W cos ψp – U – V sin ψp) tan φ / (W sin ψp + V cos ψp) (1.11)
Demikian pula, persamaan dapat dikembangkan untuk lereng yang diperkuat di mana jangkar batuan yang dikencangkan telah dipasang dengan jangkar di bawah bidang geser.

Jika jangkar adalah T dan dipasang pada sudut ψT di bawah horizontal, maka gaya normal dan gaya geser yang bekerja pada bidang geser akibat tegangan jangkar adalah:
NT = T sin (ψT + ψp) dan
ST = T cos (ψT + ψp) (1,12)
dan persamaan yang menentukan faktor keamanan dari lereng berlabuh yang jenuh sebagian adalah
FS = cA + (W cos ψp – U – V sin ψp + T sin (ψT + ψp)) tan φ / (W sin ψp + V cos ψp – T cos (ψT + ψp))
(1.13)
Gambar 1.9 (b) menunjukkan pada diagram Mohr besarnya tegangan normal dan tegangan geser
permukaan geser yang dikembangkan oleh air dan gaya baut, dan pengaruhnya terhadap faktor tersebut
keamanan. Artinya, gaya destabilisasi (misalnya air) menurunkan tegangan normal dan meningkatkan tegangan geser, dan cenderung menyebabkan resultan gaya berada di atas garis kekuatan pembatas, yang menunjukkan ketidakstabilan (Titik B). Sebaliknya, gaya penstabil (baut dan drainase) meningkatkan tegangan normal dan menurunkan tegangan geser, dan menyebabkan resultan berada di bawah garis, yang menunjukkan stabilitas (Titik C).

Diagram gaya pada Gambar 1.9 (b) juga dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa sudut kemiringan optimum untuk
baut, yaitu kemiringan yang menghasilkan faktor keamanan terbesar untuk gaya jangkar batuan tertentu
ψT (opt) = φ – ψp atau φ = ψp + ψT (opt) (1.14)

Penerapan yang ketat dari persamaan (1.14) dapat menunjukkan bahwa jangkar harus dipasang di atas
horizontal, yaitu, ψT negatif. Namun, dalam praktiknya, biasanya lebih baik memasang jangkar di bawah horizontal karena ini memudahkan pengeboran dan grouting, serta menyediakan pemasangan yang lebih andal.

Contoh analisis kesetimbangan batas untuk menghitung stabilitas lereng batuan menunjukkan bahwa ini adalah metode serbaguna yang dapat diterapkan pada berbagai kondisi. Salah satu batasan metode kesetimbangan batas adalah bahwa semua gaya diasumsikan bekerja melalui pusat gravitasi balok, dan tidak ada momen yang dihasilkan.

Analisis yang dijelaskan dalam bagian ini dapat diterapkan pada balok yang meluncur pada bidang. Akan tetapi, dalam kondisi geometris tertentu, blok tersebut dapat roboh daripada bergeser, dalam hal ini harus digunakan bentuk analisis ekuilibrium batas yang berbeda. Gambar 1.10 menunjukkan kondisi yang membedakan balok stabil, balok geser, dan balok terguling dalam kaitannya dengan lebar x dan tinggi y balok, kemiringan ψp bidang tempatnya, dan sudut gesekan surface permukaan ini. Balok geser dianalisis baik sebagai kegagalan bidang atau baji (lihat Bab 6 dan 7 masing-masing), sedangkan analisis kegagalan tumbang dibahas di Bab 9. Gambar 1.10 (b) menunjukkan bahwa hanya ada kondisi terbatas di mana terjadi tumbang, dan pada Faktanya ini adalah jenis kegagalan yang kurang umum dibandingkan dengan kegagalan geser.

Referensi: Wyllie, Duncan C. Dan Mah, Christopher W (2004) Teknik lereng batu – sipil dan pertambangan edisi ke-4, London dan New York

1.2 Prinsip rekayasa lereng batuan
Bagian ini menjelaskan masalah utama yang perlu dipertimbangkan dalam desain lereng batuan untuk proyek sipil dan tambang terbuka. Perbedaan mendasar antara kedua jenis proyek ini adalah
teknik sipil tingkat keandalan yang tinggi diperlukan karena kegagalan lereng, atau bahkan batu jatuh,
jarang bisa ditoleransi. Sebaliknya, beberapa pergerakan lereng tambang terbuka dapat diterima jika produksi
tidak terputus, dan batu jatuh tidak terlalu penting.

Gambar 1.2 Hubungan antara tinggi lereng dan sudut lereng untuk lubang terbuka, dan lereng alami dan hasil rekayasa: (a) lereng pit dan tambang caving (Sjöberg, 1999); dan (b) lereng alami dan hasil rekayasa di Cina (data dari Chen (1995a, b)).

Sebagai kerangka acuan untuk desain lereng batuan, Gambar 1.2 menunjukkan hasil survei
tinggi dan sudut lereng serta kondisi stabilitas untuk lereng tambang alami, rekayasa dan terbuka
(Chen, 1995a, b; Sjöberg, 1999). Menarik untuk dicatat bahwa ada beberapa korespondensi antara lereng paling curam dan paling stabil untuk lereng alami dan lereng buatan. Grafik juga menunjukkan bahwa terdapat banyak lereng yang tidak stabil pada sudut yang lebih datar dan ketinggian yang lebih rendah dari nilai maksimum karena batuan yang lemah atau struktur yang merugikan dapat mengakibatkan ketidakstabilan bahkan pada lereng yang rendah.

1.2.1 Teknik Sipil
Desain potongan batu untuk proyek sipil seperti jalan raya dan rel kereta api biasanya menjadi perhatian
dengan detail geologi struktur. Yaitu, Prinsip desain lereng batuan 5 Gambar 1.3 Permukaan potong bertepatan dengan bidang perlapisan gesekan rendah yang terus menerus di serpih di Jalan Raya Trans Kanada dekat Danau Louise, Alberta. (Foto oleh A. J. Morris.) Orientasi dan karakteristik (seperti panjang, kekasaran dan bahan pengisi) dari sambungan, lapisan dan sesar yang terjadi di belakang permukaan batuan. Sebagai contoh,

Figure 1.3 Cut face coincident with continuous, low friction bedding planes in shale on Trans Canada Highway near Lake Louise, Alberta. (Photograph by A. J. Morris.)

Figure 1.3 sho

adalah lereng yang dipotong dalam serpih yang mengandung bidang perlapisan halus yang kontinu di atas ketinggian penuh potongan dan kemiringan pada sudut sekitar 50◦ ke arah jalan raya. Karena sudut gesekan dari diskontinuitas ini adalah sekitar 20-25◦, setiap usaha untuk menggali potongan ini pada sudut yang lebih curam daripada kemiringan lapisan akan menghasilkan balok-balok batu yang bergeser dari permukaan pada lapisan; potongan tak tertopang yang paling curam yang bisa dibuat sama dengan kemiringan tempat tidur. Namun demikian, karena kesejajaran jalan berubah sehingga pemogokan bedengan berada pada sudut kanan ke permukaan yang dipotong (sisi kanan foto), tidak mungkin terjadi longsor pada bedengan, dan permukaan yang lebih curam dapat digali. .

Untuk banyak pemotongan batuan pada proyek sipil, tekanan pada batuan jauh lebih kecil daripada kekuatan batuan sehingga hanya ada sedikit kekhawatiran bahwa rekahan batuan utuh akan terjadi. Oleh karena itu, desain lereng terutama berkaitan dengan stabilitas balok batuan yang dibentuk oleh diskontinuitas. Kekuatan batuan utuh, yang digunakan secara tidak langsung dalam desain lereng, berkaitan dengan kekuatan geser diskontinuitas dan massa batuan, serta metode dan biaya penggalian.

Gambar 1.4 menunjukkan berbagai kondisi geologi dan pengaruhnya terhadap stabilitas, dan menggambarkan jenis informasi yang penting untuk desain. Lereng (a) dan (b) menunjukkan kondisi khas untuk batuan sedimen, seperti batupasir dan batugamping yang mengandung lapisan kontinyu, di mana longsoran dapat terjadi jika kemiringan lapisan lebih curam dari sudut gesekan permukaan diskontinuitas. Dalam (a) tempat tidur “siang hari” di bagian muka yang curam dan balok-balok dapat bergeser di atas tempat tidur, sedangkan di (b) permukaannya bertepatan dengan tempat tidur dan permukaannya stabil. Pada (c) wajah keseluruhan juga stabil karena set diskontinuitas utama masuk ke dalam wajah. Namun, ada beberapa risiko ketidakstabilan blok permukaan batuan yang dibentuk oleh rangkaian sambungan konjugasi yang turun dari permukaan, khususnya jika telah terjadi kerusakan akibat ledakan selama konstruksi. Dalam (d) set sambungan utama juga menukik ke dalam permukaan tetapi pada sudut yang curam untuk membentuk serangkaian lempengan tipis yang dapat gagal karena terguling di mana pusat gravitasi balok berada di luar alas. Kemiringan (e) menunjukkan urutan batu pasir-serpih yang dilapisi secara horizontal di mana cuaca serpih jauh lebih cepat daripada batu pasir untuk membentuk serangkaian overhang yang dapat runtuh secara tiba-tiba di sepanjang sambungan pelepas tegangan vertikal. Kemiringan lereng (f) dipotong pada batuan lemah yang memiliki sambungan dengan jarak dekat tetapi persistensi rendah yang tidak membentuk permukaan geser terus menerus. Potongan lereng yang curam pada massa batuan lemah ini dapat runtuh di sepanjang permukaan melingkar yang dangkal, sebagian di sepanjang sambungan dan sebagian menembus batuan utuh.

Gambar 1.4 Pengaruh kondisi geologi pada stabilitas potongan batuan: (a) berpotensi tidak stabil — diskontinuitas “siang hari” di muka; (b) lereng stabil — permukaan digali sejajar dengan diskontinuitas; (c) kemiringan yang stabil — diskontinuitas menukik ke permukaan; (d) kegagalan menjatuhkan tempat tidur tipis yang menukik tajam ke muka; (e) pelapukan lapisan serpih yang memotong lapisan batu pasir yang kuat untuk membentuk overhang; (f) kegagalan melingkar yang berpotensi dangkal pada batuan lemah yang retak.

 

1.2.2 Stabilitas lereng tambang terbuka
Tiga komponen utama lereng tambang terbuka
desain adalah sebagai berikut (Gambar 1.5).

Gambar 1.5 Geometri lereng pit terbuka tipikal yang menunjukkan hubungan antara sudut lereng secara keseluruhan, sudut antar ramp dan geometri bangku.

 

Pertama, sudut kemiringan pit keseluruhan dari puncak sampai ujung kaki, menggabungkan semua ramp dan bangku. Ini mungkin merupakan lereng komposit dengan kemiringan yang lebih datar pada material permukaan yang lebih lemah, dan lereng yang lebih curam pada batuan yang lebih kompeten di kedalaman. Selain itu, sudut kemiringan dapat bervariasi di sekitar lubang untuk mengakomodasi perbedaan geologi dan tata letak lereng. Kedua, sudut antar ramp adalah lereng, atau lereng, yang terletak di antara setiap lereng yang bergantung pada jumlah lereng dan lebarnya. Ketiga, sudut muka bangku individu tergantung pada jarak vertikal antara bangku, atau gabungan beberapa bangku, dan lebar bangku yang dibutuhkan untuk menampung batu kecil jatuh.

Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi desain lereng adalah ketinggian lereng, geologi, kekuatan batuan, tekanan air tanah dan kerusakan permukaan akibat peledakan. Misalnya, dengan setiap kemunduran lereng yang berurutan, kedalaman lubang akan bertambah dan mungkin perlu ada penurunan yang sesuai untuk keseluruhan sudut lereng. Selain itu, untuk lereng di mana lereng berada, sudut kemiringan mungkin lebih datar untuk membatasi risiko kegagalan yang menyebabkan jalan keluar, dibandingkan dengan lereng tanpa lereng di mana beberapa ketidakstabilan dapat ditoleransi. Jika ada tekanan air yang signifikan di lereng, pertimbangan dapat diberikan untuk memasang sistem drainase jika dapat ditunjukkan bahwa penurunan tekanan air akan memungkinkan peningkatan sudut lereng. Untuk lubang dalam di mana peningkatan sudut kemiringan satu atau dua derajat akan menghasilkan penghematan beberapa juta meter kubik penggalian batuan, sistem drainase yang ekstensif dapat digunakan. Sistem drainase semacam itu dapat terdiri dari kipas lubang dengan panjang ratusan meter yang dibor dari permukaan lereng, atau saluran drainase dengan lubang yang dibor ke batu di atas terowongan.

Berkenaan dengan sudut muka bangku, hal ini dapat diatur oleh orientasi rangkaian sambungan utama jika ada sambungan yang turun dari muka pada sudut yang curam. Jika situasi ini tidak terjadi, maka sudut bangku akan dikaitkan dengan geometri lereng keseluruhan, dan apakah bangku tunggal digabungkan menjadi beberapa bangku. Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi ketinggian maksimum masing-masing bangku adalah jangkauan vertikal peralatan gali, untuk membatasi risiko kecelakaan akibat runtuhnya permukaan.

Untuk memberikan pedoman tentang sudut lereng pit yang stabil, sejumlah penelitian telah dilakukan yang menunjukkan hubungan antara sudut lereng, ketinggian lereng dan geologi; catatan juga membedakan apakah lereng stabil atau tidak (lihat Gambar 1.2). Studi ini telah dilakukan untuk kedua lereng tambang terbuka (Sjöberg, 1999), dan lereng alami dan rekayasa di Cina (Chen, 1995a, b). Seperti yang diharapkan, jika lereng tidak dipilih menurut geologi, ada sedikit korelasi antara ketinggian dan sudut lereng untuk lereng yang stabil. Namun demikian, pemilahan data menurut jenis batuan dan kekuatan batuan menunjukkan korelasi yang wajar antara ketinggian lereng dan sudut untuk setiap klasifikasi.

1.3 Fitur dan dimensi lereng
Asosiasi Internasional Teknik Geologi telah menyiapkan definisi fitur dan dimensi longsor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.6 dan 1.7 (IAEG, 1990; TRB, 1996). Meskipun diagram yang menggambarkan longsor menunjukkan longsoran jenis tanah dengan permukaan geser melingkar, banyak dari fitur longsor ini dapat diterapkan pada longsoran batuan dan longsor pada batuan lemah dan lapuk. Nilai definisi yang ditunjukkan pada Gambar 1.6 dan 1.7 adalah untuk mendorong penggunaan terminologi yang konsisten yang dapat dipahami dengan jelas oleh orang lain dalam profesinya saat menyelidiki dan melaporkan lereng batuan dan tanah longsor.

Gambar 1.6 Definisi fitur-fitur longsor: bagian atas, denah tipikal longsor di mana garis putus-putus menunjukkan jejak permukaan tanah yang pecah; bagian bawah, bagian di mana arsiran menunjukkan tanah yang tidak terganggu dan bintik-bintik menunjukkan luasnya material yang dipindahkan. Angka mengacu pada dimensi yang ditentukan dalam Tabel 1.1 (Komisi IAEG tentang Tanah longsor, 1990).

Gambar 1.7 Definisi dimensi longsor: bagian atas, denah tipikal longsor di mana garis putus-putus merupakan jejak permukaan tanah yang pecah; bagian bawah, bagian di mana arsiran menunjukkan tanah tidak terganggu, bintik-bintik menunjukkan luasnya material yang dipindahkan, dan garis putus-putus adalah permukaan tanah asli. Angka mengacu pada dimensi yang ditentukan dalam Tabel 1.2 (Komisi IAEG tentang Tanah longsor, 1990).

 

Referensi: Wyllie, Duncan C. Dan Mah, Christopher W (2004) Teknik lereng batu – sipil dan pertambangan edisi ke-4, London dan New York

 

I. Pendahuluan

Berbagai kegiatan teknik membutuhkan penggalian potongan batuan. Dalam teknik sipil,
Proyek-proyek tersebut meliputi sistem transportasi seperti jalan raya dan rel kereta api, bendungan untuk produksi listrik dan pasokan air, serta pembangunan industri dan perkotaan. Dalam penambangan, buka akun pit untuk
bagian utama dari produksi mineral dunia. Dimensi lubang terbuka berkisar dari beberapa hektar dan kedalaman kurang dari 100 m, untuk beberapa endapan mineral kelas tinggi dan tambang di daerah perkotaan, hingga area seluas ratusan hektar dan kedalaman sampai 800 m, untuk bijih kadar rendah deposito. Sudut kemiringan keseluruhan untuk pit ini berkisar dari hampir vertikal untuk pit dangkal pada batuan berkualitas baik hingga lebih datar dari 30◦ untuk pit dengan kualitas sangat buruk.
Gambar 1.1 menunjukkan dua lereng batuan yang khas.
Gambar 1.1 (a) adalah potongan batu, dengan sudut muka sekitar 60◦, didukung dengan jangkar yang dikencangkan
menggabungkan bantalan bantalan beton bertulang sekitar 1 m2 yang mendistribusikan beban jangkar
muka. Wajah juga dilapisi dengan shotcrete untuk mencegah pelapukan dan pelonggaran di antara
baut. Langkah-langkah pengendalian air termasuk lubang pembuangan melalui shotcrete dan saluran drainase
bangku dan permukaan untuk mengumpulkan limpasan permukaan. Dukungan dirancang untuk memastikan keduanya
stabilitas jangka panjang dari keseluruhan lereng, dan meminimalkan jatuhnya batuan yang dapat membahayakan lalu lintas.
Gambar 1.1 (b) menunjukkan lubang terbuka Palabora di Afrika Selatan dengan kedalaman 830 m secara keseluruhan
sudut kemiringan 45–50◦; ini adalah salah satu lubang paling curam dan terdalam di dunia (Stewart et al., 2000).

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1.1 Contoh lereng batuan: (a) lereng batuan di Hong Kong didukung dengan jangkar batuan yang dikencangkan dan blok reaksi beton bertulang, dan beton bertulang (foto oleh Gary Fu); dan (b) tambang tembaga terbuka Palabora sedalam 830 m, Afrika Selatan. (Sumber foto: Rio Tinto Ltd.)

Bagian atas pit diakses melalui sistem ramp ganda, yang direduksi menjadi satu ramp masuk
bagian bawah lubang. Selain penggalian buatan manusia ini, di daerah pegunungan, stabilitas lereng batu alam mungkin juga menjadi perhatian. Misalnya, jalan raya dan rel kereta api yang terletak di lembah sungai mungkin terletak di bawah lereng seperti itu, atau dipotong menjadi kaki, yang dapat mengganggu stabilitas. Salah satu faktor yang mempengaruhi stabilitas lereng batuan alam adalah pengaturan tektonik regional. Faktor keamanan mungkin hanya sedikit lebih besar dari kesatuan di mana ada pengangkatan cepat dari massa tanah dan pemotongan aliran air yang sesuai, bersama dengan gempa bumi yang melonggarkan dan menggeser lereng. Kondisi seperti itu terjadi di daerah yang aktif secara seismik seperti Lingkar Pasifik, Himalaya, dan Asia Tengah. Kondisi stabilitas lereng batuan yang diperlukan akan bervariasi tergantung pada jenis proyek dan konsekuensi kegagalan. Misalnya, untuk pemotongan di atas jalan raya yang membawa volume lalu lintas tinggi, kemiringan keseluruhan harus diperhatikan
stabil, dan bahwa hanya sedikit jika ada batu yang jatuh yang mencapai jalur lalu lintas. Ini akan sering membutuhkan
baik peledakan hati-hati selama konstruksi, dan pemasangan langkah-langkah stabilisasi seperti
jangkar batu. Karena umur manfaat dari tindakan stabilisasi tersebut mungkin hanya 10–30 tahun,
Tergantung pada iklim dan laju degradasi batuan, pemeliharaan berkala mungkin diperlukan
keamanan jangka panjang. Sebaliknya, lereng untuk tambang terbuka biasanya dirancang dengan faktor keamanan dalam kisaran 1.2–1.4, dan dapat diterima bahwa pergerakan lereng dan mungkin sebagian
kegagalan lereng akan terjadi selama umur tambang. Faktanya, desain lereng yang optimal adalah salah satunya
gagal segera setelah akhir operasi. Dalam desain lereng yang dipotong, biasanya ada sedikit
fleksibilitas untuk menyesuaikan orientasi lereng agar sesuai dengan kondisi geologi yang dihadapi
penggalian. Misalnya, dalam desain jalan raya, kesejajaran terutama diatur
oleh faktor-faktor seperti yang tersedia di kanan jalan, kemiringan, dan kelengkungan vertikal dan horizontal. Karena itu,
desain lereng harus mengakomodasi kondisi geologi tertentu yang dihadapi
di sepanjang jalan raya. Keadaan di mana kondisi geologi dapat menentukan modifikasi
desain lereng mencakup kebutuhan relokasi dimana alinyemen memotong suatu longsoran besar
yang dapat diaktifkan dengan konstruksi. Sehubungan dengan desain kemiringan pit terbuka, pit harus
jelas terletak di tubuh bijih, dan desain harus mengakomodasi kondisi geologi yang ada di dalam area lubang. Ini mungkin membutuhkan desain lereng yang berbeda di sekitarnya
lubang. Persyaratan desain umum untuk potongan batu adalah untuk menentukan sudut permukaan potong aman maksimum yang kompatibel dengan ketinggian maksimum yang direncanakan. Proses desain adalah trade-off antara stabilitas dan ekonomi. Artinya, potongan curam biasanya lebih murah untuk dibangun daripada potongan datar karena volume batuan yang digali lebih sedikit, akuisisi right-of-way yang lebih sedikit dan area permukaan yang lebih kecil. Namun, pada lereng yang curam, mungkin perlu untuk memasang langkah-langkah stabilisasi yang luas seperti baut batu dan beton bertulang untuk meminimalkan risiko ketidakstabilan lereng secara keseluruhan dan batu yang jatuh selama masa operasional proyek.
1.1.1 Ruang lingkup buku
Desain potongan batuan melibatkan pengumpulan data geoteknik, penggunaan desain yang sesuai
metode, dan penerapan metode penggalian dan langkah-langkah stabilisasi / perlindungan
cocok untuk kondisi lokasi tertentu. Untuk mengatasi semua masalah ini, buku ini dibagi
menjadi tiga bagian berbeda yang mencakup masing-masing data desain, metode desain dan prosedur penggalian / pendukung. Rincian topik utama yang dibahas di setiap bagian adalah sebagai berikut:

(a) Data desain
• Data geologi dimana geologi struktural biasanya paling penting. Ini
Informasi tersebut meliputi orientasi Prinsip-prinsip diskontinuitas desain lereng batuan dan karakteristiknya seperti panjang, jarak, kekasaran dan penimbunan. Bab 2 membahas interpretasi data tersebut, sedangkan Bab 3 menjelaskan metode pengumpulan data.
• Kekuatan batuan dengan parameter terpenting adalah kuat geser
diskontinuitas permukaan atau massa batuan, dan pada tingkat yang lebih rendah tekannya
kekuatan batuan utuh (Bab 4).
• Kondisi air tanah terdiri dari kemungkinan tinggi muka air tanah di dalam
lereng, dan prosedur untuk mengeringkan lereng, jika perlu (Bab 5 dan 12).

(b) Metode desain
• Metode desain untuk lereng batuan dibagi menjadi dua kelompok — analisis ekuilibrium batas dan analisis numerik. Batasi analisis ekuilibrium es menghitung faktor keamanan lereng dan prosedur yang berbeda digunakan untuk kegagalan bidang datar, baji, bundar dan tumbang; jenis kerusakan ditentukan oleh geologi lereng (Bab 6–9). Analisis numerik meneliti tegangan dan regangan yang berkembang di lereng, dan stabilitas dinilai dengan membandingkan tegangan di lereng dengan kekuatan batuan (Bab 10).

(c) Penggalian dan stabilisasi
• Masalah peledakan yang relevan dengan stabilitas lereng mencakup peledakan produksi, peledakan terkontrol pada permukaan akhir, dan di daerah perkotaan pengendalian kerusakan dari getaran tanah, batuan terbang dan kebisingan (Bab 11).
• Metode stabilisasi termasuk perkuatan batuan dengan jangkar dan pasak batu, pemindahan batuan yang melibatkan peledakan kerak dan trim, dan tindakan perlindungan jatuhnya batuan yang terdiri dari parit, pagar dan gudang (Bab 12).
• Pemantauan pergerakan lereng seringkali merupakan bagian penting dari pengelolaan lereng di tambang terbuka. Metode pemantauan permukaan dan bawah permukaan dibahas, serta interpretasinya
data (Bab 13).
• Aplikasi sipil dan pertambangan masing-masing dibahas dalam Bab 14 dan 15, yang menjelaskan contoh desain lereng, termasuk metode stabilisasi dan program pemantauan pergerakan.
Contoh tersebut mengilustrasikan prosedur desain yang dibahas di bab sebelumnya. Yang juga termasuk dalam buku ini adalah serangkaian contoh masalah yang mendemonstrasikan metode analisis dan desain data.

1.1.2 Konsekuensi sosial ekonomi dari longsoran lereng
Kegagalan lereng batu, baik buatan manusia maupun alami, termasuk batu yang jatuh, ketidakstabilan lereng secara keseluruhan dan tanah longsor, serta kegagalan lereng di tambang terbuka. Konsekuensi dari kegagalan tersebut bisa
berkisar dari biaya langsung untuk memindahkan batuan yang gagal dan menstabilkan lereng hingga kemungkinan luas
variasi biaya tidak langsung. Contoh biaya tidak langsung termasuk kerusakan kendaraan dan cedera penumpang di jalan raya dan kereta api, kemacetan lalu lintas, gangguan bisnis, hilangnya pendapatan pajak karena penurunan nilai tanah, dan banjir dan gangguan pasokan air di mana sungai diblokir olehnya.
slide. Dalam kasus tambang, kegagalan lereng dapat mengakibatkan hilangnya produksi bersama dengan biaya
pemindahan material yang gagal, dan kemungkinan hilangnya cadangan bijih jika tidak memungkinkan untuk menambang pit
sepenuhnya. Biaya kegagalan lereng paling besar terjadi di daerah perkotaan dengan kepadatan penduduk yang tinggi di mana bahkan longsoran kecil pun dapat menghancurkan rumah dan menghalangi jalur transportasi (Badan Riset Transportasi, 1996). Sebaliknya, longsoran di daerah pedesaan mungkin memiliki sedikit biaya tidak langsung, kecuali mungkin biaya akibat hilangnya lahan pertanian. Contoh dari tanah longsor yang mengakibatkan kerugian ekonomi yang parah adalah Luncuran Thistle tahun 1983 di Utah yang mengakibatkan kerugian sekitar $ 200 juta ketika tanah longsor membendung Sungai Spanish Fork yang memutus jalur kereta api dan jalan raya, dan membanjiri kota Thistle (Universitas Utah, 1985). Contoh tanah longsor yang mengakibatkan hilangnya nyawa dan biaya ekonomi adalah Vaiont Slide di Italia pada tahun 1963. Longsoran tersebut menggenangi waduk mengirimkan gelombang di atas puncak bendungan yang menghancurkan lima desa dan memakan sekitar 2000 nyawa (Kiersch, 1963; Hendron dan Patton, 1985).
Negara yang mengalami jatuhnya batu dan tanah longsor yang tinggi adalah Jepang. Negara ini punya
infrastruktur yang sangat berkembang dan medan pegunungan yang curam, dan sebagai tambahan, ada
kejadian yang sering memicu seperti curah hujan tinggi, siklus pembekuan-pencairan dan guncangan tanah akibatnya
gempa bumi. Dokumentasi tanah longsor besar antara tahun 1938 dan 1981 mencatat kerugian total
dari 4.834 jiwa dan 188.681 rumah (Kementerian Konstruksi, Jepang, 1983).

Referensi: Wyllie, Duncan C. Dan Mah, Christopher W (2004) Teknik lereng batu – sipil dan pertambangan edisi ke-4, London dan New York