MECHANISM OF VOLCANIC RESIDUAL SOIL CREEP IN MAGELANG REGENCY, CENTRAL JAVA PROVINCE, INDONESIA

THANH THUY, TRAN THI, Prof. Ir. Dwikorita Karnawati, M.Sc., Ph.D

2018 | Disertasi | S3 Teknik Geologi

Retakan ketegangan yang disebabkan oleh creep dikembangkan di lereng tanah vulkanik yang terletak di Desa Krajang Lor, Kabupaten Magelang, Jawa Tengah, Indonesia. Cacing tanah telah menyebabkan kerusakan pada sebagian besar rumah dan trotoar jalan. Pekerjaan mitigasi rayapan tanah (soil creep) membutuhkan pemahaman lengkap tentang mekanisme rayapan tanah (soil creep), terutama material vulkanik yang khas ditemukan di Indonesia. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui mekanisme rayapan tanah (soil creep) residu vulkanik di daerah penelitian dengan mengidentifikasi faktor-faktor yang mengendalikan rayapan tanah (soil creep) dan sifat rayapan sampel tanah di bawah berbagai sifat tanah serta menentukan ketebalan zona rayapan dan perpindahan rayapan. Pemetaan geologi teknik dari daerah penelitian telah dilakukan melalui penyelidikan lapangan dan pengujian laboratorium sampel tanah yang dikumpulkan sepanjang lereng yang tidak stabil. Model kestabilan lereng berdasarkan kriteria kegagalan Mohr-Coulomb telah dikembangkan untuk memprediksi ketebalan zona creep dan sudut kemiringan kritis sementara model rayapan berbasis viskoelastis telah diusulkan untuk memprediksi perpindahan dan tingkat rayapan. Selain itu, serangkaian tes rayapan triaksial (triaxial creep) dilakukan untuk mendapatkan data eksperimen yang diperlukan yang digunakan dalam prediksi tersebut. Investigasi lapangan dan uji laboratorium menunjukkan bahwa rayapan terjadi di lereng gunung vulkanik yang memiliki kemiringan 13o-30o, dan dikenai muatan 5kN/m2 dari perumahan penduduk. Komposisi mineralogi tanah, yang dipengaruhi oleh iklim tropis, berpengaruh signifikan terhadap perilaku rayapan. Kehadiran mineral lempung halloysite dan montmorillonite yang terhidrasi meningkatkan kerentanan tanah untuk merayap. Sampel tanah memiliki potensi swelling sedang, sudut gesekan tinggi 15o-30o dan hampir nol kohesi. Model kestabilan lereng berdasarkan kriteria kegagalan Mohr-Coulomb dapat memberikan metode untuk prediksi ketebalan zona rayapan dan sudut lereng kritis untuk kejadian rayapan di Desa Krajang Lor. Ketebalan maksimum zone rayapan yang diprediksi adalah 10.368 m. Sudut kemiringan yang diprediksi adalah 41.7o di ujung lereng; 23.9o di lereng tengah dan 38,5o di bagian atas lereng. Model rayapan berbasis viskoelastik yang diusulkan dapat memberikan prediksi yang baik untuk tahap rayapan utama sementara tidak dapat memprediksi tahap rayapan tersier. Selama creep sekunder, fungsi pas logaritmik memberikan prediksi yang lebih baik. Di Desa Krajang Lor, perpindahan rayapan di permukaan tanah bisa meningkat menjadi sekitar 22mm setelah 15 tahun dan 23 mm setelah 60 tahun. Akhirnya, mekanisme rayapan tanah di Desa Krajang Lor terutama dikendalikan oleh beban dari perumahan.

Tension cracks induced by creep were developed in volcanic residual soil slope located at Krajang Lor Village of Magelang Regency, Central Java, Indonesia. The soil creep had caused damage to most houses and road pavements. Mitigation works of soil creep require a complete understanding of creep mechanism of soils, especially volcanic residual soil that are typically found in Indonesia. The aim of this study was to investigate mechanism of a creep of volcanic residual soil slope in the research area by identifying factors controlling soil creep and creep behavior of soil samples under various soil properties, as well as determining the thickness of creep zone and creep displacement. Engineering geological mapping of the research area has been conducted through field investigation and laboratory testing of soil samples collected along the instability slope. A slope stability model based on Mohr-Coulomb failure criterion has been developed to predict the thickness of creep zone and the critical slope angle while a viscoelastic-based creep model has been proposed to predict the creep displacement and creep rate. Moreover, series of triaxial creep tests were conducted in order to obtain the necessary experimental data used in those predictions. Field investigation and laboratory testing showed that creep took place on the volcanic residual soil slopes having inclination of 13o-30o, and subjected by loads of 5 kN/m2 from housing. Mineralogical composition of the soil, which was affected by tropical climate, gives significant influence on creep behavior. The presence of hydrated halloysite and montmorillonite clay increased the susceptibility of the soil to creep. The soil samples had medium swelling potential, 15o-30o friction angles and nearly-zero cohesion. The predicted maximum thickness of creep zone was 10.368 m. The predicted slope angles were 41.7o at the toe of the slope, 23.9o at the middle slope and 38.5o at the top of the slope. The proposed viscoelastic-based creep model could provide good prediction for the primary creep stage, but could not predict the tertiary creep stage. During secondary creep, the logarithmic fitting function provided better prediction. In the Krajang Lor Village, creep displacement at the soil surface might increase to approximately 22 mm after 15 years and 23 mm after 60 years. Finally, the mechanism of soil creep in the Krajang Lor Village was likely mainly controlled by loadings from housing.

Kata Kunci : creep induced slope stability, soil creep, slope stability, volcanic residual soil