Pengertian dan Pengaplikasian Geoteknik

Geoteknik merupakan salah satu dari cabang dari ilmu geologi yang memiliki hubungan erat dengan pembangunan berkelanjutan yang berwawasan lingkungan. Beberapa kajian geoteknik berhubungan dengan bidang ilmu Teknik Sipil. Di dalamnya diperdalam pembahasan mengenai permasalahan kekuatan tanah dan batuan serta hubungannya dengan kemampuan menahan beban bangunan yang berdiri diatasnya. Cabang ilmu ini mempelajari lebih dalam dari ilmu-ilmu mekanika tanah, mekanika batuan, dan teknik pondasi.

Pengaplikasian geoteknik sangat berguna untuk kepentingan manusia dalam mencapai keberhasilan pembangunan fisik infrastruktur yang kuat dan aman dari ancaman kerusakan. Setiap perubahan roman muka bumi untuk keperluan infrastruktur, selalu melibatkan kajian keamanan dan antisipasi agar infrastruktur tersebut kuat dan aman. Untuk mendapatkan kondisi infrastruktur tersebut di atas, maka pendekatannya dilakukan melalui geoteknik. Dimana yang dimaksud dengan infrastruktur sendiri adalah semua jenis dan konstruksi suatu bangunan (Zakaria, 2003).  Adapun infrastruktur dapat berupa :

1. Bangunan yang langsung berhubungan dengan permukaan tanah atau fondasi, baik jenis fondasi dangkal maupun fondasi dalam, untuk berbagai keperluan
2. Bangunan jembatan (jembatan untuk jalan, jalan raya ataupun jalan kereta api).
3. Bangunan rumah, gedung, kantor, stasiun, hotel, dll.
4. Konstruksi bawah permukaan (bangunan lantai dasar, basement, tempat perlindungan, bunker, maupun bangunan-bangunan pada pertambangan seperti tunnel atau pit)
5. Jalan, jalan raya, dan jalan kereta api
6. Lereng rekayasa (slope hasil pekerjaan cut & fill : pemotongan dan timbunan; lereng open pit dalam tambang terbuka)
7. Bendung (weir) maupun bendungan (dam)
8. Terowongan (untuk keperluan teknik sipil secara umum maupun teknik pertambangan)

(Zakaria dan Jihadi, 2016)

Peran Ahli Geologi Teknik

Seorang Ahli Geologi teknik akan menangani masalah yang bersifat teknik sipil dengan dilatarbelakangi dengan ilmu geologi. Peran Ahli Geoteknik sendiri lebih condong pada segi rekayasa tentang material yang digunakan selain itu seorang ahli geologi teknik harus dapat menentukan reaksi dari bawah tanah dan memahami perilaku sebuah bangunan (gedung, bendungan, terowongan, jalan dll) serta harus mampu mengantisipasi faktor-faktor geologis yang dapat mempengaruhi letak rencana konstruksi, penggunaan maupun pemeliharaan bangunan-bangunan tersebut (Sukartono, 2010).

Prinsip Dasar Geologi Teknik

Prinsip geologi teknik merupakan hubungan antara keilmuan teknik sipil dan lingkungan geologis yang dikemukakan dalam perbandingan sederahana, adapun prinsip ini terbagi menjadi beberapa poin yakni sebagai berikut :

1. Sifat – sifat  material + struktur massa tanah = Sifat – sifat  massa tanah
2. Sifat – sifat   massa tanah + Lingkungan sekitar = Situasi teknik geologis
3. Situasi Teknik Geologis / Perubahan akibat tindakan geologis = situasi teknik geologis

Keterangan :

1. Material adalah batuan, tanah, zat cair, sedangkan sifat – sifat material umumnya ditentukan dari
2. Struktur massa tanah adalah kondisi geologis (struktur geologi, stratigrafi) yang
3. berada pada daerah pembangunan .
4. Massa tanah adalah volume tanah yang dipengaruhi oleh
5. Sifat – sifat  massa tanah adalah sifat2 geoteknis  (kekuatan,  permeabilitas)  yang dimiliki oleh tanah

(Zakaria dan Jihadi, 2016)

Kajian dan Ruang Lingkup Kajian Geologi Teknik

Beberapa kajian penting yang terkait dengan keilmuan geologi teknik yakni :

1. Hubungan geologi teknik dengan disiplin ilmu lain.
2. Erosi dan erodibilitas,
3. Genesa tanah & faktor-faktor yang mempengaruhi lapukan tanah
4. Profil pelapukan tanah residu
5. Deskripsi dan klasifikasi tanah
6. Peta geologi teknik dan skala peta (1:5.000 s/d 1:200.000)

Sedangkan ruang lingkup kajian geologi teknik meliputi kajian terhadap aspek-aspek keteknikan dari berbagai masalah/kendala (sebagai faktor penghambat, kebencanaan) dan manfaat/potensi (sebagai faktor pendukung) beberapa faktor, antara lain:

1. Batuan / tanah / material,
2. Struktur geologi
3. Geomorfologi

(Zakaria, 2010)

Identifikasi Batuan Geoteknik

Identifikasi geoteknik batuan mengacu kepada konsep dasar sebagai berikut:

1. Konsep dasar yang digunakan para ahli pada intinya sama, yakni berdasarkan atas kuat massa batuan (rock mass strength).
   

   Gambar 1. Kualitas massa batuan kaitannya dengan metoda penggaliannya (Franklin et al. 1971)

2. kombinasi antara kuat-batuan (rock material strength) dengan tingkat kerapatan kekar (joints intensity).
3. Kerapatan jarak antar kekar bisa diukur secara in situ terhadap singkapan batuan di lapangan (Tabel. 1) atau terhadap inti pemboran (core) yang dinyatakan dengan RQD
   

   Tabel 1. Istilah ketebalan/kerapatan lapisan dan KetidakSinambungan

Metode Klasifikasi Batuan Pada Terowongan Dengan Geoteknik

Berikut adalah beberapa contoh metoda klasifikasi geoteknik batuan yang biasa digunakan, antara lain:

1.Metode ITC (International Institute For Aerospace and Earth Sciences)

Dikembangkan oleh Rengers and Soeters, ITC (1981), dimaksudkan untuk penyederhanaan klasifikasi atau pengelompokan massa batuan di dalam pemetaan geoteknik berdasarkan kuat massa batuan (rock mass strength). Klasifikasi geoteknik di dalam metode ini adalah parameter yang menentukan kuat massa batuan, yakni jarak (kerapatan) bidang kekar dan kuat tekan batuan (aplikasi dari metode Dearrman, Fookes dan Franklin, 1971). Di dalam metode ini, rentang jarak kekar dan nilai kuat tekan batuan di plot ke dalam grafik dasar dari perpotongan diagonal dari segi empat yang dihasilkan, merupakan titik sentral yang menunjukkan possisi batuan di dalam kelasnya masing-masing (Gambar.2)

Gambar 2. Teknik ploting titik sentral untuk klasifikasi massa batuan (Rengers and Soeters, 1981)

2. Metode Bieniawski (1974)

metode Penaksiran Massa Batuan atau Rock Mass Rating System (RMR), dikembangkan oleh Bieniawski Unsur-unsur yang menjadi bahan penilaian/kajian di dalam metode ini merupakan penyederhanaan (modifikasi) dari sistem yang dikembangkan oleh Wickham et al. 1972). Unsur-unsur tersebut antara lain mencakup:

1. kuat tekan batu utuh (compressive strength of intact rock)
2. tingkat pelapukan batuan
3. Nilai RQD (Deere, 1968)
4. kondisi air tanah
5. kondisi, karakteristika dan jarak antar bidang-bidang ketidak-sinambungan,
6. orientasi atau geometri kekar terhadap arah terowongan

Aplikasi metode Beniawski sering dipergunakankan pula untuk menaksir sifat-sifat geodinamik massa batuan, terutama kaitannya dengan masa atau waktu ketahanan (stand up time) dinding terowongan.

Gambar 3. Stand Up Time dinding Terowongan (Bieniawski, 1972)

3. Metode Merritt

Pada tahun 1972 Merrit mencoba membuat sistem perkuatan dinding terowongan berdasarkan data dan pengalaman yang diperoleh dari berbagai pekerjaan pembuatan terowongan dari berbagai ukuran dengan nilai RQD dan lebar terowongan dari berbagai kondisi batuan (Gambar.4)

Gambar 4. Alternatif perkuatan dinding terowongan (Merritt, 1972)

4. Metode Ward, W.H (1978)

Sistem perkuatan dinding terowongan, khususnya pada batuan lunak (weak rock) yang dikembangkan oleh Ward. Selain itu Ward juga mengadopsi pembagian kelas atau kualitas batuan sesuai dengan metode RMR atau rating-nya Bieniawsky

5. Metode Stini and Lauffer (1965)

Metode Stini dan Lauffer ini mengandalkan nilai RQD dari hasil pemboran di sepanjang terowongan. Meskipun sederhana, metode ini dinilai kurang memperhitungkan kondisi geoteknik formasi batuan yang tidak diambil sampelnya. Namun bila hasil survin mengindikiasikan bahwa keragaman kondisi geotekninya dapat dinilai “hampir” seragam, metode ini bisa juga digunakan, walaupun tidak terlalu dianjurkan.

6. Metode Kikuchi dan Sato, 1974

Metode ini populer digunakan di Jepang, walaupun memerlukan parameter-parameter yang lebih kompleks. Di dalam metode ini diperlukan beberapa uji dan tabel untuk mengkategorikan dan mengklasifikasikan batuan, kemudian kajian mengenai kecocokannya untuk keperluan fondasi bendungan.

Reference:

Deere D.U. dan Deere D.W. 1967: Rock Quality Designation (RQD) Index, Department of the Army, U.S. Corps of Engineers, Washington DC

Fokkes, P.G., Dearman, W.R., dan Franklin, J.A., 1971. Some engineering aspect of rock weathering with field examples from Dartmoor and elsewhere. W. Eng. Geol., 4: 139-185.

Franklin JA, Broch E, Walton G 1971. Logging the mechanical character of rock. Transactions of the Institut. Min. Metallurgy. 80:A1-9.

Sukartono, 2010, Buku Pengantar Kuliah Geologi Teknik, Yogyakarta, Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Yogyakarta,.

Wickham, et, al. 1972: Support Determinations Basedon Geological Perdictions. North American Rapid Excavation and Tunneling Conference. Chicago.

Zakaria, Z., 2003, Implikasi kebencanaan geologi terhadap kerusakan infrastruktur (studi kasus: Orde longsoran Citatah), Year Book Mitigasi 2002, BPPT, 19 hal

Zakaria, Z., dan Jihadi, L.H., 2016, Peran Ilmu Dasar dalam Geoteknik untuk Menunjang Pembangunan Berkelanjutan yang Berwawasan Lingkungan, Bulletin of Scientific Contribution, Volume 14, Nomor 3.