ANALISIS KESTABILAN LERENG MENGGUNAKAN PENDEKATAN

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

ANALISIS KESTABILAN LERENG MENGGUNAKAN

PENDEKATAN PROBABILISTIK

Slope Stability Analysis Using Probabilistic Approach

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh:

FEBRYANSYAH DWI RIYADINATA

NIM I0114047

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018


iv

MOTTO

“Jika sesuatu menantangmu, mengujimu dan membuatmu terjatuh,

percayalah itu yang akan membuatmu menjadi apa yang kamu

inginkan”

(Anonim)


v

LEMBAR PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan untuk:

ayah, ibu, dan keluarga besarku

keluarga besar teknik sipil UNS

almamater, negeri, dan bangsaku


SKRIPSI



BAB 1

PENDAHULUAN


SKRIPSI



BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN

DASAR TEORI


SKRIPSI



BAB 3

METODE PENELITIAN


SKRIPSI



BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN


SKRIPSI



BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN


SKRIPSI



LAMPIRAN A

DATA SEKUNDER


SKRIPSI



LAMPIRAN B

HASIL ANALISIS


SKRIPSI



LAMPIRAN C

GAMBAR HASIL ANALISIS

PROGRAM SLOPE/W


SKRIPSI



LAMPIRAN D

ADMINISTRASI SKRIPSI


SKRIPSI



DAFTAR PUSTAKA


vi

ABSTRAK

Febryansyah Dwi Riyadinata, 2018. Analisis Kestabilan Lereng Menggunakan

Pendekatan Probabilistik. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik.

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Ketidakstabilan lereng dapat terjadi karena pengaruh nilai parameter tanah. Nilai

parameter tanah merupakan suatu fenomena acak yang tidak pasti dan cenderung

pada suatu rentang tertentu. Ketidakpastian nilai parameter tanah terjadi karena

sifat alamiah tanah dan proses pengujian. Pendekatan probabilistik menjadi

alternatif dalam analisis kestabilan lereng dengan cara memperhitungkan unsur

ketidakpastian setiap parameter tanah dan dapat menghasilkan probabilitas

kelongsoran (Pf) dan indeks reliabilitas () pada lereng. Penelitian ini mencoba

melakukan analisis sensitivitas parameter tanah terhadap angka aman dan analisis

stabilitas lereng dengan pendekatan probabilistik. Data tanah menggunakan

Laporan Penyelidikan Tanah Tiang Transmisi 500 KVA Ungaran-Krian, titik 101-

150 (Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah) dan pemodelan menggunakan lereng

dengan variasi tinggi dan sudut. Metode Chi-Square, Kolmogorov-Smirnov dan

Anderson-Darling digunakan untuk pencocokan fungsi distribusi setiap parameter

tanah. Analisis lereng probabilistik menggunakan simulasi Monte Carlo dan

metode Simplified Bishop. Hasil penelitian menunjukkan parameter yang paling

sensitif terhadap angka aman (SF) adalah kohesi. Hasil analisis kestabilan lereng

dengan pendekatan probabilistik menyimpulkan bahwa semakin besar nilai SF

maka probabilitas kelongsoran semakin kecil. Semakin kecil probabilitas

kelongsoran maka indeks reliabilitas semakin besar. Kategori dampak resiko tinggi

(maksimal Pf = 25%) menghasilkan rekomendasi sudut lereng aman untuk tinggi

lereng maksimal mencapai 5 m dengan sudut kemiringan aman sampai sudut 55°. Kategori dampak resiko rendah (maksimal Pf = 50%) menghasilkan rekomendasi

sudut lereng aman untuk tinggi lereng maksimal mencapai 6 m dengan sudut

kemiringan yang diperbolehkan kurang dari 60°.

Kata kunci: lereng, probabilistik, kelongsoran.


vii

ABSTRACT

Febryansyah Dwi Riyadinata, 2018. Slope Stability Analysis Using Probabilistic

Approach. Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering,

Sebelas Maret University, Surakarta.

Slope instability can occur due to the influence of soil parameter values. The value

of soil parameters is a random phenomena that is uncertain and tends to a certain

range. Uncertainty of soil parameter values occurs due to the nature of the soil and

the testing process. The probabilistic approach is an alternative in the analysis of

slope stability by calculating the uncertainty elements of each soil parameter and

can produce probability of slope (Pf) and reliability index () on the slope. This

study tried to analyze the sensitivity of soil parameters to safety factor and analysis

of slope stability with a probabilistic approach. Soil data from the Investigation

Report of the 500 KVA Ungaran-Krian Transmission Pole Land, point 101-150

(Grobogan Regency, Central Java) and modeling using slopes with variations in

height and angle. The Chi-Square, Kolmogorov-Smirnov and Anderson-Darling

methods are used to match the distribution function of each soil parameter.

Probabilistic slope analysis using Monte Carlo simulation and Simplified Bishop

method. The results showed that the most sensitive parameter to safety factor (SF)

was cohesion. The results of the slope stability analysis with probabilistic approach

concluded that the greater the SF value, the less probability of failure. The smaller

the probability of failure, the greater the reliability index. The category of high risk

impact (maximum Pf = 25%) produces a safe slope angle recommendation for

maximum slope reaches 5 m with a safe slope angle up to 55 ° angle. The category

of low risk impact (maximum Pf = 50%) produces a safe slope angle

recommendation for maximum slope reaches 6 m with a slope angle of less than

60°.

Keywords: slope stability, probabilistic approach, probability of failure


viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat serta hidayah-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi/tugas akhir dengan judul “Analisis Kestabilan

Lereng Menggunakan Pendekatan Probabilistik”. Tugas Akhir ini merupakan

salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Universitas Sebelas Maret.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa Skripsi/Tugas Akhir ini dapat berjalan

baik tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk

itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:

1. Wibowo, S.T, DEA selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret.

2. Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I yang telah

membimbing penulis dengan baik dari awal hingga akhir proses pengerjaan

tugas akhir ini.

3. Yusep Muslih Purwana , S.T., M.T., PhD. selaku dosen pembimbing II yang telah

membimbing penulis dengan baik dari awal hingga akhir proses pengerjaan

tugas akhir ini.

4. Ir. Agus Supriyadi, M.T. selaku dosen pembimbing akademik atas segala arahan,

bimbingan serta dukungannya.

5. Orang tua dan keluarga yang selalu memberikan dukungan moral maupun

material serta spriritual.

6. Teman-teman tim asisten mekanika tanah yang telah memberikan semangat dan

motivasi dalam penelitian ini..

7. Teman-teman S-1 Teknik Sipil angkatan 2014, terima kasih atas dukungan dan

kerjasama yang kompak.

8. Semua pihak yang telah telah terlibat baik langsung atau secara tidak langsung

dalam penyusunan skripsi ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.


ix

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih ada kekurangan,

dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan saran yang membangun demi

kesempurnaan skripsi ini.

Semoga laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi

semua pihak.

Surakarta, 20 September 2018

Penulis


x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii

MOTTO ................................................................................................................. iv

PERSEMBAHAN .................................................................................................... v

ABSTRAK ............................................................................................................. vi

ABSTRACT .......................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI ............................................................................................................ x

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvi

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................................. 2

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................ 2

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 3

1.5.1 Manfaat teoritis ................................................................................... 3

1.5.2 Manfaat praktis ................................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................................. 4

2.2 Dasar Teori ..................................................................................................... 7

2.2.1 Parameter Tanah ................................................................................. 7

2.2.1.1 Berat isi tanah ....................................................................... 7

2.2.1.2 Kohesi tanah ......................................................................... 8

2.2.1.3 Sudut geser dalam ................................................................. 8

2.2.2 Lereng .............................................................................................. 9


xi

2.2.2.1 Stabilitas lereng .................................................................... 9

2.2.2.2 Kemiringan lereng .............................................................. 10

2.2.2.3 Tinggi dan lebar jenjang ..................................................... 10

2.2.2.4 Metode kesetimbangan batas .............................................. 10

2.2.2.5 Simplified Bishop ................................................................ 11

2.2.3 Analisis statistik data ........................................................................ 13

2.2.3.1 Fungsi distribusi probabilitas .............................................. 13

2.2.3.2 Metode pencocokan (fitting) fungsi probabilitas ................ 13

2.2.3.3 Parameter statistik ............................................................... 15

2.2.3.4 Fungsi distribusi probabilitas .............................................. 15

2.2.3.5 Program DecisionTools Suite ............................................. 16

2.2.4 Analisis stabilitas lereng probabilistik .............................................. 17

2.2.4.1 Analisis sensitivitas ............................................................ 17

2.2.4.2 Probabilitas kelongsoran (Pf ) ............................................. 17

2.2.4.3 Indeks reliabilitas () ......................................................... 20

2.2.4.4 Simulasi Monte Carlo ......................................................... 21

2.2.4.5 Perbandingan analisis probabilistik dan deterministik ....... 22

2.2.4.6 Program Slope/W ................................................................ 23

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan ............................................................................................. 25

3.1.1 Alat ................................................................................................... 25

3.1.2 Bahan ............................................................................................... 25

3.1.2.1 Data parameter tanah .......................................................... 25

3.1.2.2 Geometri lereng .................................................................. 28

3.2 Tahapan penelitian ........................................................................................ 30

3.2.1 Analisis statistik ................................................................................ 30

3.2.1.1 Validasi data sekunder ........................................................ 30

3.2.1.2 Pencocokan (fitting) distribusi data sekunder ..................... 30

3.2.2 Menggambar geometri lereng dengan AutoCAD .............................. 33

3.2.3 Analisis sensitivitas parameter dan stabilitas lereng probabilistik ... 34

3.2.3.1 Konfigurasi lembar kerja .................................................... 34


xii

3.2.3.2 Import geometri analisis dan mendefinisikan parameter .... 35

3.2.3.3 Menggambar bidang longsor .............................................. 37

3.2.3.4 Proses analisis ..................................................................... 38

3.2.3.5 Hasil analisis sensitivitas parameter ................................... 38

3.2.3.6 Hasil analisis stabilitas lereng probabilistik ....................... 40

3.3 Bagan Alir Penelitian .................................................................................... 43

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan (data) ............................................................................... 44

4.2 Analisis (pengolahan data) ........................................................................... 44

4.2.1 Analisis statistik data sekunder ......................................................... 44

4.2.1.1 Validasi data sekunder parameter tanah ............................. 44

4.2.1.2 Pencocokan (fitting) distribusi data .................................... 45

4.2.2 Analisis sensitivitas parameter tanah ................................................ 51

4.2.2.1 Sensitivitas berat isi tanah .................................................. 52

4.2.2.2 Sensitivitas kohesi tanah ..................................................... 54

4.2.2.3 Sensitivitas sudut geser dalam ............................................ 56

4.2.3 Analisis stabilitas lereng dengan pendekatan probabilistik .............. 58

4.2.3.1 H = 2,5 m (variasi 1 sampai 9) .......................................... 58

4.2.3.2 H = 4 m (variasi 10 sampai 18) .......................................... 59



4.3 Pembahasan Hasil Analisis ........................................................................... 64

4.3.1 Sensitivitas parameter tanah terhadap angka aman (SF) .................. 64

4.3.2 Angka aman variasi lereng berdasarkan hasil analisis probabilistik 65

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 69

5.2 Saran ............................................................................................................. 70

LAMPIRAN ........................................................................................................... 71

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 72


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Rangkuman penelitian terkait ........................................................... 5

Tabel 2.2 Area pengembangan pada penelitian Azizi (2011) .......................... 7

Tabel 2.3 Nilai tipikal berat isi tanah kohesif (William, 1962) ........................ 8

Tabel 2.4 Nilai tipikal kohesi untuk tanah lempung (Begeman, 1965) ............ 8

Tabel 2.5 Nilai tipikal sudut geser dalam (Bowless, 1997) .............................. 9

Tabel 2.6 Rekomendasi SF minimum berdasarkan Pd T-09-200-B ................. 9

Tabel 2.7 Klasifikasi kemiringan lereng berdasarkan SNI 03-3997-1995 ..... 10

Tabel 2.8 Tinggi jenjang berdasarkan Kepmen 555.K/26/M.PE/1995 .......... 10

Tabel 2.9 Kriteria probabilitas kelongsoran pada lereng (SRK, 2010) .......... 19

Tabel 2.10 Aspek situasi alam berdasarkan probabilitas kelongsoran ............. 19

Tabel 2.11 Target indeks reliabilitas (US. Army, 1999) .................................. 21

Tabel 3.1 Informasi data pengambilan sampel tanah ..................................... 26

Tabel 3.2 Variasi geometri lereng .................................................................. 29

Tabel 4.1 Rekapitulasi data sekunder uji laboratorium .................................. 44

Tabel 4.2 Rekapitulasi data untuk pencocokan distribusi .............................. 45

Tabel 4.3 Perbandingan nilai distribusi berat isi ............................................ 46

Tabel 4.4 Perbandingan nilai distribusi kohesi ............................................... 48

Tabel 4.5 Perbandingan nilai distribusi sudut geser dalam ............................ 49

Tabel 4.6 Nilai parameter analisis sensitivitas dan lereng probabilistik ........ 50

Tabel 4.7 Input analisis sensitivitas ................................................................ 51

Tabel 4.8 Rekapitulasi angka aman untuk sensitivitas berat isi tanah ............ 52

Tabel 4.9 Sensitivitas berat isi tanah .............................................................. 53

Tabel 4.10 Rekapitulasi angka aman untuk sensitivitas kohesi ........................ 54

Tabel 4.11 Sensitivitas kohesi .......................................................................... 55

Tabel 4.12 Rekapitulasi angka aman untuk sensitivitas sudut geser dalam ..... 56

Tabel 4.13 Sensitivitas sudut geser dalam ........................................................ 57

Tabel 4.14 Rekapitulasi hasil analisis stabilitas lereng (H = 2,5 m) ................ 58

Tabel 4.15 Rekapitulasi hasil analisis stabilitas lereng (H = 4 m) ................... 60




xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Geometri lereng ................................................................................ 9

Gambar 2.2 Bidang longsor................................................................................ 10

Gambar 2.3 Metode Simplified Bishop (Bishop, 1955) ..................................... 12

Gambar 2.4 PDF dan CDF (Shen, 2012)............................................................ 13

Gambar 2.5 Skewness positif (a) dan negatif (b) (Shen, 2012) .......................... 15

Gambar 2.6 Fungsi distribusi (Palisade, 2016) .................................................. 16

Gambar 2.7 Hubungan angka aman dan probabilitas kelongsoran

(Shen,2012) .................................................................................... 17

Gambar 2.8 Hubungan indeks reliabilitas dan probabilitas kelongsoran Pf

(Christian, 1994) ............................................................................. 20

Gambar 2.9 Analisis probabilistik dan deterministik (Lacase, 2015) ................ 22

Gambar 2.10 Probabilitas kelongsoran (GeoStudio, 2004) .................................. 23

Gambar 2.11 Proses simulasi analisis stabilitas lereng (Shien, 2005) ................. 24

Gambar 3.1 Lokasi pengambilan sampel ........................................................... 26

Gambar 3.2 Geometri lereng .............................................................................. 29

Gambar 3.3 Data set ........................................................................................... 31

Gambar 3.4 Pencocokan distribusi ..................................................................... 31

Gambar 3.5 Hasil pencocokan............................................................................ 32

Gambar 3.6 Rangking nilai parameter ............................................................... 32

Gambar 3.7 Distribusi lognormal ....................................................................... 33

Gambar 3.8 Penggambaran geometri lereng dengan AutoCAD ........................ 33

Gambar 3.9 Kotak dialog FOS distribution ....................................................... 34

Gambar 3.10 Import regions pada Slope/W ......................................................... 35

Gambar 3.11 Kotak dialog KeyIn materials ......................................................... 36

Gambar 3.12 Kotak dialog parameter details ...................................................... 36

Gambar 3.13 Menggambar bidang longsor dengan Entry and Exit ..................... 37

Gambar 3.14 Proses analisis dengan Slope/W ...................................................... 38

Gambar 3.15 Hasil analisis sensitivitas Slope/W.................................................. 38

Gambar 3.16 Tabel output sensitivitas ................................................................. 39

Gambar 3.17 Sensitivitas berat isi untuk semua variasi (Azizi, 2011) ................. 39


xv

Gambar 3.18 Grafik sensitivitas (Agam, 2016) ................................................... 40

Gambar 3.19 Slip surface dengan SF deterministik ............................................. 40

Gambar 3.20 Hasil analisis Slope/W probabilistik ............................................... 41

Gambar 3.21 Hubungan faktor keamanan dengan probabilitas kelongsoran

(Azizi, 2011) .................................................................................. 41

Gambar 3.22 Korelasi antara variasi geometri lereng dengan standar SRK 2010

(Azizi, 2010) .................................................................................. 42

Gambar 3.23 Bagan alir penelitian ....................................................................... 43

Gambar 4.1 Perbandingan pola distribusi berat isi tanah ................................... 45

Gambar 4.2 Fungsi distribusi berat isi................................................................ 46

Gambar 4.3 Perbandingan pola distribusi kohesi ............................................... 47

Gambar 4.4 Fungsi distribusi kohesi .................................................................. 48

Gambar 4.5 Perbandingan pola distribusi sudut geser dalam ............................ 49

Gambar 4.6 Fungsi distribusi sudut geser dalam ............................................... 50

Gambar 4.7 Bidang runtuh ................................................................................. 51

Gambar 4.8 Sensitivitas berat isi terhadap angka aman (SF) ............................. 53

Gambar 4.9 Sensitivitas kohesi terhadap angka aman (SF) ............................... 55

Gambar 4.10 Sensitivitas sudut geser dalam terhadap angka aman (SF) ............. 57

Gambar 4.11 Bidang runtuh lereng variasi 1 ....................................................... 58

Gambar 4.12 Hasil analisis probabilitas lereng variasi 1 ..................................... 58

Gambar 4.13 Bidang runtuh lereng variasi 10 ..................................................... 59

Gambar 4.14 Hasil analisis probabilitas lereng variasi 10 ................................... 60





Gambar 4.19 Sensitivitas untuk lereng variasi H = 6 m (45°) .............................. 64

Gambar 4.20 Hubungan safety factor dengan probabilitas kelongsoran.............. 65

Gambar 4.18 Hubungan indeks reliabilitas dan probabilitas kelongsoran .......... 66

Gambar 4.18 Hubungan probabilitas kelongsoran pada variasi lereng terhadap

standar SRK 2010 .......................................................................... 67


xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Data Sekunder

Lampiran B Hasil Analisis

Lampiran C Gambar Hasil Analisis Program Slope/W

Lampiran D Administrasi Skripsi

Documents

ANALISIS KESTABILAN LERENG MENGGUNAKAN PENDEKATAN