APLIKASI METODE DELAY TIME UNTUK MENENTUKAN PONDASIBANGUNAN GEDUNG TEKNIK GEOFISIKA DI LAPANGAN SOFTBALL

UPN “VETERAN” YOGYAKARTA

Kevin Gardo Bangkit ekaristi115.130.094

Program Studi Teknik Geofisika, Universitas Pembangunan Nasional “ Veteran” Yogyakarta

Jalan SWK 104 Condongcatur Yogyakartakevin.gardo@gmail.com

INTISARIMetode Seismik adalah salah satu metode eksplorasi geofisika yang

memanfaatkan sifat gelombang seismik, yaitu bahwa gelombang dapat dibiaskan dan dipantulkan. Metode seismik ini termasuk metode geofisika aktif karena pemancar dihasilkan dengan memberikan gaya kepada permukaan bumi. Setelah pemancar diaktifkan, gelombang akan menjalar di dalam medium (tanah, batuan) dan memenuhi hukum – hukum dan asumsi dasar gelombang seismik. Data yang didapat adalah jarak sebagai fungsi waktu. Dengan ini maka kedalaman dan bentuk struktur bawah permukaan dapat diperkirakan.Seismik refraksi atau seismik bias, datanya dihitung berdasarkan waktu penjalaran gelombang melalui medium dari pemancar ke penerima pada jarak tertentu. Metode ini hanya membutuhkan first break atau gelombang pertama yang mencapai penerima. Metode Plus - Minus adalah turunan dari metode delay time. Metode ini digunakan untuk keadaan bidang perlapisan yang lebih kompleks. Metode Plus - Minus sendiri ada dua macam, yaitu metode plus time untuk menganalisa jarak dan metode minus time untuk menganalisa kecepatan. Metode abc adalah pengembangan dari metode t-x yang sederhana untuk lingkungan yang lebih kompleks. Metode abc dilakukan dengan keadaan bidang perlapisan datar dan homogen. Dalam akuisisi metode ABC, penembakan gelombang dilakukan dua kali, bolak balik terhadap satu geofon yang sama.Penelitian ini adalah salah satu dari rangkaian acara laboratorium seismik refraksi program studi teknik geofisika fakultas mineral UPN “Veteran” Yogyakarta. Penelitian ini dilakukan oleh mahasiswa teknik geofisika UPN “Veteran” Yogyakarta angkatan 2013 dengan didampingi asisten laboratorium dilaksanakan 25 April 2015 pukul 06.00 sampai dengan 08.00, peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah seismograf Oyo Mc Seis.

Kata kunci : Seismik refraksi, metode ABC, metode plus-minus, frist break

1. PENDAHULUANSeismik refraksi adalah salah satu

metoda geofisika untuk mengetahui informasi yang paling cepat dan tepat dalam menghitung kedalaman lapisan dan kekuatan batuan (strengths) di bawah permukaan tanah dan juga material batuan yang dibutuhkan. Pada umumnya tujuan dari metoda ini adalah memberikan gambaran bawah permukaan bumi dalam kaitannya dengan kedalaman, nilai kecepatan batuan yang mana berhubungan langsung dengan kekuaatan batuan.

Metode ini didasarkan kepada perekaman waktu kedatangan perambatan gelombang seismik Primer (gelombang P) yang dihasilkan dari suatu sumber gelombang buatan. Setelah mengalami perkembangan teknologi komputer, instrumentasi dan algoritma untuk analisis gelombang, metode pembiasan telah dikembangkan untuk tujuan mengevalusi stratifikasi dan parameter kekakuan dinamik setiap lapisan profil sub-permukaan lapisan.

Menggunakan salah satu metode delay time yaitu Metode ABC dan plus minus¬. Metode ABC yang merupakan perkembangan dati metode T-X untuk lapisan datar dengan mengetahui lapisan dibawah permukaan dengan penembakan bolak balik (forward dan reverse). Metode plus-minus merupakan metode seismik refraksi yang mengetahui untuk menganalisa kedalaman dan penentuan kecepatan. Dasar pada metode ini ialah terletak pada waktu tempuh gelombang.

Maksud dari acara kali ini mengaplikasikan salah satu metode seismik refraksi yaitu metode ABC dan Plus-Minus dengan bantuan software Microsoft Excel dalam bantuan pengolahan data yang sederhana namun sebagai dasar dalam menemukan informasi bawah permukaan. Tujuan dari pembelajaran metode ini adalah mampu mengolah dan menginterpretasikan data dalam mencari kecepatan,

menemukan informasi lapisan bawah permukaan dan peta kedalaman.

2. DASAR TEORI2.1. Seismik Refraksi

Studi seismik refraksi ditujukan untuk memetakan karakteristik lapisan dekat permukaan (near surface) seperti kedalaman lapisan lapuk (weathering),bed rocks, pemetaan air tanah, lingkungan, dll. Informasi geofisika yang diperoleh dari studi ini adalah model kecepatan serta kedalaman lapisan bawah permukaan. Informasi tersebut diturunkan dari first break serta geometri sumber-penerima. Hal-hal yang menjadi dasar pada pemantulan dan pembiasan gelombang adalah : Asas Fermat

Gelombang menjalar dari satu titik ke titik lain melalui jalan tersingkat waktu penjalarannya. Prinsip Huygens

“Titik-titik yang dilewati gelombang akan menjadi sumber gelombang baru”.

Sudut Kritis merupakan Sudut datang yang menghasilkan gelombang bias sejajar bidang batas (r = 90o).

Gambar 2.1 Prinsip Huygens

•HukumSnellius

Gambar 2.2 Hukum Snellius“Gelombang akan dipantulkan atau dibiaskan pada bidang batas antara dua medium”, menurut persamaan :

(1)

di mana: I : Sudut datang R : Sudut bias V1 : Kecepatan gelombang medium 1V2 : Kecepatan gelombang medium 2

Asumsi dasar yang dipakai untuk penjalaran gelombang seismik adalah : 1. Medum bumi berlapis2. Semakin dalam batuan semain kompak.3. Panjang gelombang seismik <<

ketebalan lapisan bumi.4. Pada bidang batas antar lapisan,

gelombang seismik menjalar dengan kecepatan gelombang pada lapisan dibawahnya.

5. Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

2.2 Metode Delay Time

Metode Delay Time digunakan pada bidang batas lapisan dangkal dengan kontras kecepatan yang besar (untuk mencari ketebalan lapisan lapuk). Disebut waktu tunda karena terdapat perbedaan waktu yang diperlukan untuk perambatan pulsa gelombang ke arah atas atau ke arah bawah yang melalui lapisan atas terhadap waktu yang digunakan untuk merambat di permukaan lapisan kedua (pembias)

sepanjang proyeksi lintasan normal tersebut pada bidang batas.

Delay time (waktu tunda) adalah waktu penjalaran gelombang dari AB pada V1 ke BC pada V2 (waktu tunda pada source) ataudari DE pada V1 ke DF pada V2 (waktu tunda pada geophone).

2.3. Metode ABCMetode ABC merupakan

perkembangan dari metode T – X lapisan datar dengan menggunakan pola pertembakan bolak balik (forward dan reverse shot) dengan asumsi bahwa : Lapisan pertama adalah homogen Variasi kedalaman relatif tidak begitu

kasar (bidang batas beerundulasi) Kontras kecepatan cukup besar (V2

>>V1) Kemiringan lapisan kecil

Gambar II.3 Ilustrasi penembakan bolak balik menggunakan metode ABC

Pada gambar di atas, A dan B = source ; C = geophone V2>>V1. Lintasan gelombang refraksi dari A ke C dan B ke C. Sedangkan Waktu penjalaran gelombang A ke C (A-D-E-C) dinotasikan dengan

tAC (data waktu penembakan forward)

B ke C (B-G-F-C) dinotasikan dengan tBC (data waktu penembakan reverse)

dan waktu total penjalaran gelombang dari A ke B (A-D-E-F-G-B) dinotasikan dengan tAB. Tab dapat dicari dengan persamaan :

(II.2)

Sehingga ,ketiga waktu penjalaran diatas dapat dihubungkan dengan persaman berikut:

(II.3)

(II.4)Maka, kedalaman di bawah geophone (hc) dapat dicari dengan :

(II.5)Metode Plus-Minus

Metode yang digunakan dalam perangkat lunak tersebut untuk menetapkan ketebalan lapisan pertama adalah plus minus metode Hagedorn (1959), yang meliputi analisis Plus waktu untuk kedalaman analisa dan waktu analisis minus untuk penentuan kecepatan. Dasar dari metode plus-minus terletak pada timbal balik tempuh, yaitu tempuh dari gelombang seismik antara dua lokasi di satu arah adalah sama dengan tempuh dalam arah yang berlawanan. Analisis waktu Plus menggunakan konsep keterlambatan waktu analisis diperkenalkan oleh Gardner (1939, 1967) dan selanjutnya dikembangkan oleh Hawkins (1961) dan Barry (1967). Analisis waktu Plus terdiri dari kombinasi dua keterlambatan analisis waktu dalam arah yang berlawanan. Bahkan, Plus Sisa nilai pada penerima dalam waktu Plus-Minus analisis jendela sesuai dengan penjumlahan kiri dan hak menunda kali pada penerima.

Untuk dapat menggunakan analisis time Plus, data tersebar timbal balik yang penting sehingga kedatangan penyebaran meluas ke depan setidaknya posisi sumber reverse (Sr) dan sebaliknya kedatangan menyebar ke posisi sumber maju (Sf). Kemudian waktu analisis metode plus-minus didefinisikan oleh dua titik crossover (forward menyebar (XF) dan reverse menyebar (Xr)), yang menentukan batas

antara lapisan pertama kedatangan dan kedatangan lapisan kedua.

Metode plus-minus merupakan turunan dari metode delay time untuk kasus yang lebih kompleks seperti : Bidang batas lapisan yang tidak rata. Mencari tebal lapisan lapuk. Untuk menghitng static correction pada

data seismik refleksi.Pada metode plus-minus ini juga

menggunakan beberapa asumsi untuk konfigurasi bawah permukaan bumi, yaitu sebagai berikut :

Bidang batas lapisan C-F adalah lurus. Kemiringan dari refraktor tidak terlalu

besar atau <100.Dan juga menggunakan dua jenis analisis yaitu :

Analisis plus time dimana untuk menganalisa kedalaman (depth).

Analisa minus time yang digunakan untuk determinasi kecepatan gelombang.

Gambar II.4 Analisis plus time berdasarkan metode plus-minus

Plus Time adalah jumlah waktu rambatan gelombang dari geophone pada sumber dan forward dan geophone dari sumber reverse dikurangi dengan travel time antara sumber keduanya. Tujuannya : untuk analisa kedalaman (depth).

Plus time dapat dirumuskan sebagai berikut :

(II.6)

Masing-masing waktu tempuh raypath dapat digantikan dengan waktu tempuh yang lebih kecil dari raypath

(II.8)

(II.9)

Kecepatan lapisan pertama dapat ditemukan dengan menggunakan kemiringan kebalikan dari lapisan pertama datang. Dari pendatang lapisan kedua (setelah XF untuk menyebar ke depan dan setelah Xr untuk penyebaran sebaliknya), kecepatan lapisan kedua dapat diturunkan menggunakan analisis Minus waktu.

Gambar II.5 Analisa minus time pada metode plus minus

Definisi Waktu Minus di penerima (TD) adalah pengurangan dari waktu tempuh di penerima dari sumber reverse (THD) dari waktu tempuh pada penerimadari sumber maju (TAD), dikurangi waktu tempuh antara dua sumber (TAH).

Kecepatan lapisan kedua (V2) sama dengan dua kali kemiringan invers fit terbaik line melalui variasi waktu minus (DT-D) dihitung untuk setiap penerima dalam analisis time pada metode Plus-Minus.

3. METODOLOGITempat dan Waktu PelaksanaanPengambilan data lapangan dilakukan pada hari Sabtu 25 April 2015 dan Minggu 26 April, pada pukul 06.00 WIB sampai pada pukul 16.00 WIB dengan kedaan cuaca agak cerah dan mendung. Pengambilan alat menggunakan isntrumen seismik refrask yaitu OYOMcSeis yang berlokasi di lapangan softball barat gedung rektorat UPN “Veteran” Yogykarta yang beralamat di Jl. SWK 104 Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta.

Gambar 3.1 Design Survey

3.2 Peralatan dan Perlengkapan

Gambar 3.2 Peralatan Seismik Refraksi

Gambar diatas merupakan peralatan yang digunakan dalam penelitian, peralatan tersebut terdiri dari:1. Oyo Mc Seis : Instrumen

akuisisi seismik refraksi yang membaca kecepatan gelombang yang diterima oleh geophone.

2. GPS : Untuk mengetahui letak lintasan dengan koordinat yang terbaca pada GPS

3. Kompas Geologi : Untuk mengetahui arah lintasan dengan pengukuran azimuth pada lintasan pengukuran

4. Meteran : Sebagai pengukur panjang lintasan dan mengukur panjang bentangan untuk penanaman geophone.

5. Palu : Memiliki fungsi sebagai pembuat sumber gelombang yang berupa getaran

6. Bantalan : Merupakan medium dari sumber untuk mengalirkan gaya.

7. Trigger : Merupakan media untuk menyalurkan gelombang yang tertangkap oleh geophone ke OYO McSeis

8. Geophone : Benda yang berfungsi mengangkap gelombang yang terbiaskan oleh sebuah medium yang mencapai ke permukaan

9. Tabel Data : Tempat mencatat hasil akuisisi data lapangan

Diagram Alir Pengambilan Data

Gambar 3.3 Diagram Alir Pengambilan Data

Langkah akuisisi data lapangan, berikut:

Menentukan lintasan dengan pembentangan lintasan yang tujuannya adalah sebagai lintasan geophone.

Melakukan penembakan azimuth dari lintasan yang nantinya akan dipasang geophone sebagai titik titik akusisi data.

Mensentring alat yang akan digunakan untuk akusisi data berupa instrumen seismik refraksi yaitu OYO McSeis, geophone, palu, bantalan dan kabel penghubung antara geohone dan OYO McSeis.

Langkah berikutnya melakukan akuisisi data, yang pertama melakukan permbuatan sumber geombang yang dipukulkan oleh palu ke bantalan dan terekam gelombang oleh geophone.

Mencatat data akuisisi berupa waktu fisrt break yang tercatat oleh geophone, dan melakukan akuisisi dengan pengukuran forward dan reverse.

Diagram Alir Pengolahan Data

Mulai

Membentangkan Meteran, Azimuth, Koordinat

Mempersiapkan alat : bantalan seismik, palu, Oyo McSeis, kabel

penguhubung dan geophone

Pengambilan data

Memukul palu pada bantalan seismik

Selesai

Pengukuran forward dan reverse

Gambar 3.4 Diagram Alir Pengolahan Data

Pada pengolahan data akuisisi dilapangan, berikut pembahasannya : Data yang didapat setelah akuisisi

lapangan dilakukan pengolahan menggunakan metode seismik refraksi yaitu metode ABC dan plus-minus dalam menemukan informasi bawah permukaan.

Dilakukan pemodelan dengan grafik T-X untuk metode ABC, V2 untuk metode ABC, T-X untuk metode plus-minus, V2 untuk metode plus-minus.

Langkah berikutnya melakukan pemodelan profil kedalaman dengan menggunakan Corel Draw.

Pembahasan hasil pengolahan dan informasi bawah permukaan yang didapat

Kesimpulan yang menjawab tujuan dari akusisi data lapangan.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 4.1 Grafik T-X CDM

Grafik di atas adalah grafik T-X dari data lapangan yang telah diolah dengan menggunakan metode ABC. Terlihat peristiwa refraksi pada gelombang forward pada offset 1 meter dengan waktu tempuh 9,92 ms. Peristiwa refraksi pada gelombang reverse terjadi pada offset 31 meter dengan waktu tempuh 11,2 ms.

Gambar 4.2 Grafik T-X ITM

Grafik di atas adalah grafik hasil dari pengolahan data lapangan menggunakan metode Plus-Minus. Tidak terlihat perbedaan dengan grafik metode ABC. Gelombang forward terrefraksikan pada offset 1 meter dengan waktu 9,92 ms. Sedangkan gelombang reverse terrefraksikan pada offset 31 meter dengan waktu 11,52 ms.

Peta Kedalaman ABC

Gambar 4.3. Peta Kedalaman ABC

Peta di atas adalah peta kedalaman lapisan pada daerah penelitian dengan menggunakan metode ABC. Terlihat bahwa terdapat kedalaman yang cukup bervariasi. Kedalaman dengan rentang nilai rendah ditandai dengan kontras warna ungu hingga biru pada nilai -3,3 meter hingga -3,1 meter. Kedalaman sedang ditandai dengan kontras warna hijau dengan nilai antara -3,1 meter hingga -2,8 meter. Dan nilai kedalaman yang tinggi berada pada rentang nilai -2,8 meter hingga -2,6 meter ditandai dengan warna merah.

Agar saat membangun sebuah pondasi bangunan tidak rapuh, pada peta kedalaman ini memberikan penjelasan penggunaan survey seismik refraksi yang diimplementasikan dalam perencanaan pembuatan pondasi bangunan yang khususnya untuk menentukan daya dukung tanah berdasarkan perambatan gelombang seismik, ketebalan lapisan tanah yang ada dan jenis tanah.

Peta Kedalaman Plus-Minus

Gambar 4.4 Peta Kedalaman Plus-Minus

Peta di atas adalah peta kedalaman lapisan pada daerah penelitian dengan menggunakan metode Plus-Minus. Terlihat perbedaan dengan peta kedalaman lapisan dengan menggunakan metode ABC. Perbedaan tersebut berada pada pola kontur dan nilai pada skala warna. Pada peta di atas, kedalaman dalam ditandai dengan kontras warna biru dengan rentang nilai antara -0,8 meter hingga -0,4 meter. Kedalaman sedang ditandai dengan warna hijau dengan rentang nilai -0,4 meter hingga -0,3 meter. Sedangkan nilai kedalaman dangkal ditandai dengan warna merah dengan rentang nilai -0,3 meter hingga 0,1 meter.

Agar saat membangun sebuah pondasi bangunan tidak rapuh, pada peta kedalaman ini memberikan penjelasan penggunaan survey seismik refraksi yang diimplementasikan dalam perencanaan pembuatan pondasi bangunan yang khususnya untuk menentukan daya dukung tanah berdasarkan perambatan gelombang seismik, ketebalan lapisan tanah yang ada dan jenis tanah.

5.KESIMPULANSetelah dilakukan analisa terhadap data

lapangan dengan menggunakan dua metode, ABC dan Plus-Minus, dapat ditarik beberapa kesimpulan : Nilai kecepatan pada lapisan pertama

(v1) sebesar 93,806 m/s dan nilai kecepatan pada bidang batas perlapisan

(v2) sebesar 748.7159 m/s berdasarkan metode Plus-Minus dan (v2) sebesar 342.779 m/s. Antara kedua metode sama. Pada pengolahan metode Plus-Minus, didapatkan nilai v2 yang bervariasi. Ini menunjukkan adanya perbedaan litologi secara lateral. Hal ini dapat digunakan untuk analisis lingkungan pengendapan.

Nilai kedalaman didapatkan nilai yang berbeda dari kedua metode. Pada metode Plus-Minus, kedalaman lapisan agak lebih dangkal dari pada nilai kedalaman dari hasil metode ABC. Pada metode ABC, kedalaman terdangkal adalah 1,5 cm dan kedalaman terdalam adalah 39,79 cm. Sedangkan pada metode Plus-Minus, nilai kedalaman terdangkal adalah 1,48 cm dan nilai kedalaman terdalam adalah 12 cm.

Berdasarkan hasil analisis terhadap data pengolahan kedua metode, disimpulkan bahwa pada daerah penelitian kurang cocok untuk tempat penanaman pondasi gedung teknik geofisika. Hal ini dikarenakan adanya lapisan lapuk pada daerah tersebut. Kecuali penanaman pondasi dilakukan pada kedalaman jauh lebih dalam dari data yang diperoleh.

DAFTAR PUSTAKA

Staff Asisten Praktikum Seismik Refraksi. 2015. Buku Panduan Praktikum Seismik Refraksi. Laboratorium Geofisika Eksplorasi, Fakultas Teknologi Mineral, UPN “Veteran” Yogyakarta.

Weatherby, B.B and L.Y Faust. 1936.Bull.Amer.Assoc.Petrol.Geologists.