Analisa numeris tegangan-regangan pada batuan di sekitar ujung terowongan

MUNAWAR, Rais, Prof.Dr.Ir. Kabul Basah S., Dip.HE.,DEA

2007 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Pada awal terowongan umumnya dijumpai kondisi kedalaman tanah yang relatif dangkal, sehingga tegangan horizontal tanah/batuan yang terjadi lebih besar dibanding dengan tegangan vertikalnya. Kondisi topografi permukaan tanah dan kondisi batuan yang lemah akan mempengaruhi perilaku dan kestabilan terowongan. Perilaku dan kestabilan pada daerah awal terowongan akan menjadi pertimbangan dalam desain, termasuk untuk memilih metode galian dan sistem penyangga (support) yang efektif. Penggunaan support diharapkan dapat meningkatkan kestabilan terowongan. Berdasarkan hal-hal di atas, kontrol terhadap kestabilan sangat penting dalam perencanaan serta pelaksanaan konstruksi terowongan. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan analisis tegangan-regangan akibat galian terowongan dengan pemodelan elemen hingga. Pemodelan elemen hingga dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Plaxis v.8.2, dengan lokasi studi rencana terowongan jalur selatan-selatan Piyungan-Patuk, Yogyakarta. Kekuatan massa batuan diprediksi dengan bantuan perangkat lunak RocLab, berdasarkan sistem GSI. Simulasi dilakukan dengan membandingkan perilaku tegangan-regangan pada pintu masuk (inlet) dan pintu keluar (outlet). Tahap konstruksi galian yang digunakan dalam simulasi dengan tiga metode galian yaitu metode gali penuh, bench dan diafragma-tengah. Idealisasi keruntuhan menggunakan kriteria Mohr-Coulomb yang membatasi kondisi tarik sama dengan nol. Simulasi elemen hingga meliputi kondisi awal, analisis perilaku antara inlet dan outlet dengan metode gali penuh, perilaku pada inlet dan outlet dengan tiga metode galian, dan perilaku setelah dipasang support. penelitian menunjukan bahwa perangkat lunak Plaxis mampu memodelkan kondisi tanah/batuan setelah penggalian terowongan dengan baik. Hasil simulasi memperlihatkan deformasi pada lereng mempengaruhi perilaku terowongan pada bagian inlet dan tinggi overburden mempengaruhi perilaku yang terjadi pada bagian outlet. Metode diafragma-tengah memberikan kestabilan konstruksi yang lebih baik dibanding metode galian yang lain. Penggunaan support berupa beton setebal 40 cm memberikan pengaruh positif terhadap kestabilan terowongan.

At tunnel inlet and outlet (portal), the overburden depth is relatively shallow, so that the horizontal stress in soil/rock mass is bigger than the vertical stress. Topography conditions of soil surface and the weak rock conditions will influence the behaviour and stability of the tunnel. Behaviour and stability at the tunnel inlet/outlet become an important consideration in design phase, to choose the most effective excavation method and support system. The use of support system is expected can increase the tunnel stability. Based on above things, the control of tunnel stability become an important step that must be done in the planning and construction of a tunnel. The aim of this research is to analize the stress-strain behaviour of the surrounding soil/rock after tunnel excavation using finite-elements models. The finite elements modelling was carried out by using a software called Plaxis v.8.2, with geological properties from Piyungan-Patuk Underground Tunnel Project. The strength of soil/rock mass was predicted by using RocLab Software based on GSI system. Simulation was performed by doing some comparations between inlet and outlet behaviour. Construction stages that were used in the simulations are full-face, bench, and middle-diaphragm. Mohr- Coulomb criterion was used in defining the failure condition, which limiting the tension condition into a zero value. Finite elements simulations consists of initial condition evaluations, analysis between inlet and outlet behaviour with full face method, inlet and outlet behaviour with three excavation methods, and the behaviour of tunnel excavation with the use of support system. The results showed that the behaviour of surrounding soil/rock after tunnel excavation could be modelled by Plaxis well. Simulation results showed that deformations at the slope influence the behaviour of tunnel inlet while the overburden depth influence the behaviour of tunnel outlet. Middle-diaphragm method gives the best stability in tunnel construction compared to other methods. The use of 40 cm thick concrete support system gives a positive effect in tunnel stability.

Kata Kunci : Geo Teknik,Kestabilan Terowongan,Metode Galian, tunnel portal, stability, excavation methods,numerical simulation, stress-strain behaviour