jenis-jenis gerakan longsoran - bpsdm.pu.go.id filetanah tersebut dinamakan rembesan atau seepage....
TRANSCRIPT
REMBESAN (SEEPAGE)
Tujuan Pembelajaran Khusus
• Setelah mengikuti mata pelajaran ini, peserta diharapkan mampu:
• Menjelaskan pentingnya pengendalian rembesan,
• Melakukan kajian dan evaluasi data,
• Melakukan analisis dan memahami metoda pengendalian rembesan,
• Melakukan pemantauan rembesan,
• Melakukan analisis rembesan.
Pokok Bahasan
Pokok-pokok materi yang dibahas dalam diklat ini adalah :
• Pentingnya pengendalian rembesan.
• Kajian dan evaluasi data.
• Metoda pengendalian rembesan.
• Pemantauan rembesan.
• Analisis rembesan.
I.PENDAHULUAN
Aliran Air dalam tanah didapatkan dalam bentuk :
a)Air bebas (gravitational water,yaitu air yang masuk ke
dalam tanah melalui permukaan & bergerak ke bawah
akibat gaya gravitasi sampai mencapai lapisan yang
tak dapat dirembesi ; permukaan air ini disebut sebagai
permukaan air tanah/M.A.T)
b)Air tanah (ground water,yaitu air yang terdapat
dibawah M.A.T)
c)Air higroskopis (air yang terdapat diatas M.A.T,yang
berada di dalam pori2 akibat gaya tarik antar molekul).
Daya Rembes dan Permeability
• Pori-pori yang terdapat dalam tanah
bukanlah merupakan pori-pori yang saling
terpisah,sehingga air yang berada di
dalam pori-pori dapat mengalir melalui
ruang antar pori.
• Proses mengalirnya air dalam pori-pori
tanah tersebut dinamakan Rembesan
atau Seepage.
• Kemampuan tanah untuk dapat dirembesi
disebut daya rembes atau permeability.
Persamaan Bernoulli’s
1. Enersi Kinetik
datum
z
fluid particle
Enersi dari partikil cairan terdiri atas :
2. Enersi Regangan
3. Enersi Potensial
- Akibat kecepatan
- Akibat tekanan
- Akibat elevasi (z) terhadap suatu datum
Persamaan Bernoulli
Tinggi Total
(Total
head) =
datum
z
fluid particleEnersi dinyatakan dengan unit panjang :
Tinggi akibat Kecepatan
(Velocity head)
+Tinggi akibat Tekanan
(Pressure head)
+Tinggi akibat Elevasi
(Elevation head)
Bernoulli’s Equation
Tinggi Total
(Total
head) = datum
z
fluid particle
Untuk aliran lewat tanah, kecepatan (tinggi
akibat kecepatan) sangat kecil. Oleh karena
itu diabaikan =0
Tinggi akibat Kecepatan
(Velocity head)
+Tinggi akibat Tekanan
(Pressure head)
+
Tinggi akibat Elevasi
(Elevation head)
0
Tinggi Total = Tinggi akibat Tekanan + Tinggi akibat elevasi
Catatan
Apabila suatu aliran dari A ke B terjadi, maka tinggi total di A akan lebih tinggi daripada di B.
air
AB
Terjadi disipasi enersi
untuk mengatasi
tahanan tanah dan
terjadi pengurangan
tinggi (head loss).
Catatan
Tinggi Tekanan = Tekanan air pori/w
Tinggi Elevasi = tinggi diatas datum yang ditentukan
Pada setiap titik dalam regim aliran :
CatatanGradien Hidraulik(i) antara A dan B adalah
pengurang tinggi total per unit panjang.
air
AB
AB
BA
l
THTHi
Panjang AB, sepanjang
garis aliran
Hukum Darcy
Kecepatan (v) aliran sebanding dengan
gradien hidraulik (i) – Darcy (1856)
v = k i
Permeabilitas
• atau konduktivitas hidraulik
• unit dari kecepatan (cm/s)
Tegangan Akibat Aliran
X
soil
hw
L
Kondisi Statik (Tidak ada aliran)
z
v = whw + satz
u = w (hw + z)
v ' = ' z
Pada X,
Tegangan Akibat AliranAliran Kebawah
hw
L
Aliran
X
soil
z
v = whw + satz
w hw + w(L-hL)(z/L)
v ' = ' z + wiz
Pada X,
hL
u = w hw
u = w (hw+L-hL)
… Kondisi Statik
= w hw + w(z-iz)
= w (hw+z) - wiz
Reduksi akibat aliran
Peningkatan akibat aliran
u =
Lanjutan ……
flow
Aliran Keatas
hw
LX
soil
z
v = whw + satz
w hw + w(L+hL)(z/L)
v ' = ' z - wiz
Pada X,
hL
u = w hw
u = w (hw+L+hL)
… as for static case
= w hw + w(z+iz)
= w (hw+z) + wiz
Peningkatan akibat aliran
Penurunan akibat aliran
u =
Quick Condition Pada Tanah Berbutir Kasar
Aliran Keatas , pada X:
v ' = ' z - wiz
flow
hw
LX
soil
z
hL
izw
w
'
Critical hydraulic gradient (ic)
Bila i > ic, tegangan negatif
i.e., tidak ada tegangan antara butir & jadi
keruntuhan .
- Quick condition
Apa yang disebut dengan permeabilitas ?
Kemampuan untuk dapat dirembesi melewati media yang porus (contohnya tanah) & dinyatakan dengan koefisien permeabilitas k.
Tanah lepas
- mudah mengalir
- permeabilitas tinggi
Tanah rapat (dense)
- sulit mengalir
- Permeabilitas rendah
air
Penentuan nilai k di Lab. & Lap.
Di Laboratorium dapat dilakukan dengan
mempergunakan :
a) Uji tinggi konstan (constant head test)
b) Uji tinggi jatuh (Falling Head Test)
c) Uji Konsolidasi
Di Lapangan dapat dilakukan dengan
a) Pumping Test
b) Piezometer Test
c) Packer Test
UJI PERMEABILITAS di
LABORATORIUM
Penentuan Daya Rembesan Air
PRINSIP CARA FALLING HEAD
Rumus cara falling head
• keterangan :
• a luas penampang pipa tegak, mm2
• A luas penampang benda uji
• L panjang benda uji, mm
• t waktu, menit
• h1 dan h2 tinggi kolom air dalam pipa pengamatan, mm
k 3,84aL
Atlog
h
hx10 (cm / detik)T
1
2
3
PERMEABILITAS CONSTANT HEAD
Rumus cara constant head
k = QL/Ath (cm/dt)keterangan :
k = koefisien kelulusan air (cm/dt),
Q = volume air (cm3),
L = jarak antara 2 pipa manometer (cm),
A = luas penampang benda uji (cm2),
t = waktu (dt),
h = perbedaan tinggi tekanan dari pipa
manometer (cm).
Permeability Values (cm/s)10-310-6
100
clays gravelssandssilts
CoarseFines
For coarse grain soils, k = f(e or D10)
Koefisien Permeabilitas Ekivalen
• Tanah pada umumnya dalam arah
horisontal berlapis-lapis yang masing-
masing lapis mempunyai sifat
merembeskan air yang berbeda.
• Perlu ditentukan Koefisien Permeabilitas
ekivalen yang merupakan nilai wakil dari
seluruh Lapisan yang ada.
Koefisien Permeabilitas Ekivalen
Koefisien Permeabilitas Ekivalen (keq ).
a) Arah aliran air sejajar lapisan tanah,kh
kh = (k1H1+k2H2+…..knHn )/Htot
b) Arah aliran air tegak lurus Lapisan
tanah
kv = H/(H1/k1+H2/k2+…..Hn/kn)
II.REMBESAN.
• Proses mengalirnya air dalam pori-pori tanah
• Rembesan air di dalam tanah dalam keadaan sebenarnya terjadi ke segala arah,tidak hanya dalam arah vertikal atau horizontal saja,serta besarnya aliran tidak sama untuk setiap penampang yang ditinjau
Peranan penting Rembesan
• Kemungkinan bocor pada suatu
Bendungan
• Menentukan besar dan tingkat penurunan
(Settlement) yang mungkin terjadi
• Kestabilan lereng-lereng Galian Tanah
• Kecepatan Rembesan yang mungkin
dapat menimbulkan erosi yang berbahaya
Penyebab Kegagalan Rembesan
• desain yang buruk,
• kendali mutu konstruksi yang tidak memadai,
• kurangnya pemeliharaan,
• kurangnya sistim pemantauan
Faktor yang mempengaruhi Rembesan
Faktor-faktor yang mempengaruhi Rembesan a.l :
a) Ukuran partikel
b) Kadar Pori
c) Susunan tanah
d) Struktur tanah (single grain,honey
combed,flocculent)
e) Derajat Kejenuhan
Terminologi Rembesan
concrete dam
impervious strata
soil
Garis aliran adalah lintasan dari molukul air yang bergerak .
datum
hL
TH = 0TH = hL
dari hulu ke hilir dengan penurunan tinggi total sepanjang garis aliran
Terminologi RembesanGaris Ekipotensial adalah kontur tinggi total konstan.
concrete dam
impervious strata
soil
datum
hL
TH = 0TH = hL
TH=0.8 hL
Jaring-Jaring Aliran (Flownet)
Kumpulan dari garis-garis aliran dan garis garis-garis
ekipotensial.
concrete dam
impervious strata
soil
curvilinear
square
90º
Debit Rembesan (Q)
d
f
LN
NkhQ ….per unit length normal to the plane
# of flow channels
# of equipotential drops
impervious strata
concrete
dam
hL
head loss from upstream to
downstream
Tinggi Tekanan Pada Titik X
impervious strata
concrete
dam
datum
X
z
hLTH = hL
TH = 0
Total head = hL - # of drops from upstream x h
h
Elevation head = -z
Pressure head = Total head – Elevation headd
L
N
h
Piping in Granular Soils
datumconcrete
dam
impervious strata
soil
hL
At the downstream, near the dam,
h = total head dropl
l
hiexit
the exit hydraulic gradient
Piping in Granular Soils
datumconcrete
dam
impervious strata
soil
hL
If iexit exceeds the critical hydraulic gradient (ic), firstly
the soil grains at exit get washed away.
no soil; all water
This phenomenon progresses towards the upstream, forming a
free passage of water (“pipe”).
Piping in Granular Soils
Piping is a very serious problem. It leads to downstream
flooding which can result in loss of lives.
concrete
dam
impervious strata
soil
Therefore, provide adequate safety factor against piping.
exit
cpiping
i
iF
typically 4-6
FLOWNET PADA TURAP
REMBESAN MELALUI
BENDUNGAN
PRINSIP FLOWNET
FLOWNET PADA TUBUH BENDUNGAN
REMBESAN MELALUI FONDASI
FAKTOR KEAMANAN TERHADAP
PIPING
• Critical exit gradient : icr = (Gs-1)/(1+e)
• Bila Berat jenis tanah, Gs = 2,65 dan rata-
rata porositas tanah, e = 0,40 , maka
critical exit gradient, icr =(2,65-1)/(1+0,40)
atau icr = 1,18 atau > 1
• Faktor Keamanan, FK = icr/icalc = 4 – 6, di
dalam pedoman FK ≥ 4
Piping FailuresBaldwin Hills Dam after it failed by
piping in 1963. The failure occurred
when a concentrated leak developed
along a crack in the embankment,
eroding the embankment fill and
forming this crevasse. An alarm was
raised about four hours before the
failure and thousands of people were
evacuated from the area below the
dam. The flood that resulted when the
dam failed and the reservoir was
released caused several millions of
dollars in damage.
Piping Failures
Fontenelle Dam, USA (1965)
III.POLA KEGAGALAN AKIBAT
REMBESAN
Air di dalam Bendungan/waduk selalu mencari jalan keluar melalui
alur terlemah.
Alur dapat melalui tubuh bendungan,fondasi atau sekitar tumpuan.
Masalah rembesan yang dapat mengakibatkan terjadinya
Keruntuhan dapat dikatagorikan sebagai :
• Tekanan angkat berlebihan,
• Piping (Erosi Buluh).
• Erosi internal,
• Teruraikannya (solutioning) material batu yang mudah terurai,
• Tekanan rembesan berlebihan atau penjenuhan yang menyebabkan terjadinya pembasahan lereng hilir (sloughing).
Kondisi Pemicu Piping ( Erosi Buluh).
5 (lima) kondisi yang memicu terjadinya piping,adalah :
• Terbentuknya alur aliran air,
• Gradien hidraulis pada tempat keluaran telah melebihi dari nilai batas yang tergantung dari jenis tanahnya,
• Tempat keluaran dalam kondisi bebas dan tidak dilindungi filter secara memadai,
• Terdapat tanah yang rawan piping pada alur aliran rembesan,
• Telah terbentuk ”pipa” atau tanah di atasnya telah membentuk seperti ”atap” untuk menjaga terbukanya ”pipa”.
Rembesan pada Tubuh
Bendungan
Data-data yang diperlukan.
Untuk melakukan evaluasi rembesan dengan benar, data proyek yang harus dikaji untuk memperoleh pemahaman yang baik, adalah :
• Geologi dam site.
• Desain dan pelaksanaan konstruksi.
• Material yang digunakan.
• Tindakan perbaikan untuk kontrol rembesan yang dilakukan.
• Pengaruh rembesan terhadap struktur.
• Gambaran fisik bendungan.
• Instrumentasi untuk memantau tekanan dan debit rembesan.
Penyelidikan Lapangan dan Laboratorium
• Geologi regional dan geologi dam site,
termasuk sifat teknik timbunan dan fondasinya.
• Gambaran geologi fondasi, tumpuan dan rim
waduk.
• Gambaran geologi terhadap bagian-bagian
dari bendungan.
• Kecukupan data untuk melakukan evaluasi
terhadap masalah spesifik yang dihadapi.
IV.Analisis Desain
• Metode apa yang digunakan untuk pengendalian rembesan, baik dalam desain maupun pelaksanaannya.
• Bagaimana pengendalian rembesan didesain, dan apakah berhasil dengan baik serta bila ada informasi terbaru, apakah memerlukan kajian kembali atau tidak.
• Apakah metode pengendalian rembesan tersebut telah usang (outdated), misalnya, penggunaan sheetpiles dianggap tidak akan cukup lama sebagai tirai rembesan, sehingga perlu dipelajari perlu tidaknya lini kedua untuk menahan rembesan.
CARA MENENTUKAN
GARIS FREATIK DAN FLOWNET
Penggambaran garis freatik, α ≤ 30º
Laporan Konstruksi, Pencatatan
• Persiapan fondasi dan perbaikannya.
• Tempat/bagian fondasi yang grout take-
nya besar, bila dilakukan grouting.
• Apakah kondisi terbaru masih sesuai dan
konsisten dengan desain awal.
• Apakah telah dilakukan perubahan
desain yang disesuaikan dengan kondisi
lapangan.
Laporan Konstruksi, Pencatatan
• Apakah semua zona bendungan telah menggunakan material yang tepat, sesuai dengan jenis & gradasinya.
• Metoda pelaksanaannya, sehingga tidak terjadi kontaminasi pada lapisan filter dan zona drainasinya.
• Masalah dan kendala selama pelaksanaan konstruksi dan cara penanganannya.
• Cara pengendalian rembesan yang dilakukan dan masalah yang dihadapi serta penanganannya.
• Apakah gambar purnalaksana cukup akurat.
Pencatatan Instrumentasi
• Apakah debit rembesan dan tekanan
rembesan meningkat atau menurun
terhadap waktu.
• Apakah parameter rembesan tersebut
sesuai dengan fluktuasi muka air waduk
dan kondisi musim hujan/panas.
• Apakah rembesan yang keluar keruh dan
membawa butiran tanah.
Kriteria yang harus dipenuhi
• Telah memenuhi spesifikasi dan mengikuti prosedur desain,
• Gradasi filter yang digunakan telah mengikuti kurva gradasi desain,
• Lapisan filter telah dibuat mengikuti metoda pelaksanaan konstruksi, antara lain tidak terjadi segragasi, maksimum butiran dan pemadatannya memenuhi spesifikasinya.
• Tidak menggunakan kadar air berlebihan yang dapat mengakibatkan terjadinya penggumpalan. Penjenuhan atau penggunaan material yang kering mungkin dapat meminimalkan masalah tersebut.
Kriteria yang harus dipenuhi. Perlu perhatian terhadap kemungkinan
terjadinya kontaminasi material lempung, lalu
lintas kendaraan, pembasahan lereng, dll.
. Perlu didokumentasikan bahwa pelaksanaan
filter telah memenuhi spesifikasinya.
• Lebar dan ketebalan lapisan filter selama
konstruksi dikontrol dengan benar, konsisten
sesuai dengan spesifikasinya.
• Perhatian khusus terhadap pemadatan
material, khususnya pada bidang kontak
dengan bangunan pelengkap.
V.METODA PENGENDALIAN REMBESAN
Metoda ini adalah meliputi :
• Material yang relatif kedap air yang dapat ”menangkap” alur aliran rembesan dan menurunkan tekanan akibat aliran rembesan yang berlebihan. Contohnya, adalah zona tipis lereng hulu kedap air, zona inti kedap air, parit halang yang dipadatkan, selimut lempung hulu, dan lain-lain.
• Konstruksi bendungan urugan dengan lereng yang sangat landai, untuk memperpanjang aliran rembesan dan mengurangi gradien hidraulik pada keluaran.
• Perbaikan pengurang bahaya rembesan lain, misalnya dinding halang, grouting, dan lain-lain.
BEBERAPA CARA PENGENDALIAN REMBESAN
A : Impervious core
B : Upstream Impervious Blanket
C : Slurry Trench Cutoff
D : Grout Curtain
E : Compacted Impervios Cutoff Trench
METODA PENGENDALIAN REMBESAN PADA
TIMBUNAN
• Konstruksi bendungan tanah homogin dengan kemiringan yang relatif sangat landai,
• Konstruksi zona inti kedap yang miring ke arah hulu,
• Konstruksi bendungan dengan zona inti sentral di tengah,
• Konstruksi dinding inti terbuat dari beton atau tanah bentonit yang plastis,
• Memasang kupingan drainase filter (filter drain collars) sekeliling konduit (pemasangan kupingan ganda tidak direkomendasikan lagi; karena pemadatan disekelilingnya yang sulit).
1 Zona penahan air (inti) 6 Selimut drainase
1A Parit halang 7 Drainase kaki (toe drain)
2 Zona pelindung stabilitas hulu 8 Parit drainase (terbuka atau tertutup)
2A Zona transisi 9 Sumur pelepas tekanan (relief wells)
3 Zona drainase hilir (chimney drain) 10 Selimut kedap air
3A Subzona saringan (filter) 11 Dindinghalang slari (Slurry wall cutoff) 4 Zona armor 12 Grouting tirai
5 Zona pelindung stabilitas hilir 13 Berm rembes air
Contohr Macam-macam pengendalian rembesan air pada bendungan tipe urugan
FLOWNET PADA FONDASI BENDUNGAN, DENGAN
PERBAIKAN FONDASI
Q=k h (Nf/Nd)
Penampang Bendungan dengan kemiringan lereng landai.
a)Gradien Hidraulik dan kecepatan rembesan dapat dikurangi.
b)Penampang melintang yang lebar dapat mengurangi Tekanan Air
waduk lebih baik,karena air harus melalui alur yang lebih panjang.
c)Lebih tahan terhadap masalah keruntuhan akibat pembasahan
(sloughing)
d) Cocok untuk Timbunan diatas tanah lunak
Bendungan dengan zone inti miring ke arah hulu.
a) Tekanan air waduk didisipasi akibat friksi aliran air melalui zone
inti yang miring, kemudian air akan mengalir ke bawah & mengalir di
sepanjang fondasi dengan gradien keluaran yang aman.
b) Jika k dari zone inti tersebut sangat rendah dibandingkan dengan k
zone di dekatnya,maka bagian hilir dari bendungan akan bebas dari
pengaruh Rembesan.
Bendungan dengan Zone inti Kedap
Air.
a) Gradasi Material permeabilitas bertambah dari
inti ke zone luar (dari material halus,berbutir kasar,hingga urukan batu).
b) Batas zone inti dengan zone luar harus dilengkapi dengan lapisan filter/transisi untuk mencegah terbawanya material serta dari fondasi ke zone di hilirnya.Persyaratan ini sanagat penting untuk di bagian hilir dibandingkan bagian hulunya.
Bendungan zone inti kedap air
1.Inti 6. Upstream Transition (gravel or riprap)
2.Filter/drainase 7. Riprap
3.Transisi 8. Proteksi lereng hilir (rumput)
4.Urukan Batu 5.Urukan batu zone luar (shell)
Bendungan inti beton
Penggunaan berm hilir
Grouting Tirai
Drainase cerobong dan horisontal
Drainase sekitar conduit
Drainase pipa kolektor
Geometri Tubuh Bendungan yang landai,dapat
memperpanjang seepage
Situasi Investigasi Tipikal Metoda Analisis
Timbunan homogin, fondasi kedap air, kondisi steady 2-D
Muka air freatik, tekanan air pori, gaya rembesan (stabilitas)
Cassagrande grafis atau flownet
Timbunan zonal, fondasi kedap air, kondisi steady 2-D
Muka air freatik, tekanan air pori, gaya rembesan (stabilitas)
Flownet or numerical model
Muka air freatik, tekanan air pori, gaya rembesan (stabilitas)
Flownet
Gradien keluaran, debit rembesan
Metoda fragment (Lampiran B,)
Timbunan homogin, fondasi porius seragam, kondisi steady 2-D
Alternatif kontrol rembesan, variasi sifat material
Model numerik
Timbunan zonal, fondasi porous, kondisi steady 2-D
Sama dengan di atas
Model numerik
Melibatkan relief wells, fondasi heterogin, kuasi 3-D, kondisi steady
Muka air freatik, tekanan air pori, gradient keluaran, debit rembesan, alternative control
rembesan, variasi sifat material, spasi relief well dan aliran
Model numerik
Melibatkan relief wells, fondasi seragam, kuasi 3-D, kondisi steady
Spasi relief wells, pengurangan tekanan dan aliran
Persamaan di Lampiran B
Tumpuan pervious, Kondisi steady 3-D
Muka air freatik, debit rembesan
Flownet
Fondasi dan tumpuan pervious heterogin, kondisi steady 3-D
Muka air freatik, debit rembesan, gradien keluaran, material dan alternatif kontrol rembesan
Model numerik
7
7.5
8
8.5
9 9
.5 10 10.5
11 11.5
12 12.5
13
3.1
71
8e
-00
7 m
³/se
c
Distance (m)
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ele
va
tio
n (
m)
-12
-8
-4
0
4
8
12
16
Pola aliran yang terjadi
Analisis rembesan Embung Sababila
Hasil analisis
Kondisi awal adalah kondisi dimana struktur pelimpah dianalisis seperti halnya
kondisi lapangan sebelum keruntuhan terjadi, untuk mengetahui pola alir
rembesan serta exit gradient pada kaki ujung pelimpah. Dengan menggunakan
program plaxis diperoleh nilai exit gradient (Ie) sebesar 0,57.
Dimana :
Gs = 2,6
e = 0,8
dengan rumus diatas diperoleh nilai Ic = 0,9
FK untuk piping adalah :
Mengacu pada kriteria desain FK piping minimal 4, maka kondisi diatas dapat
disimpulkan tidak aman.
e
GsIc
1
1
57.157.0
9.0
e
c
I
IFK
Filters
Used for:
facilitating drainage
preventing fines from being washed away
Used in:
earth dams
retaining walls
Filter Materials:
granular soils
geotextiless
Granular Filter Design
Two major criteria:
(a) Retention Criteria
(b) Permeability Criteria
- to prevent washing out of fines
- to facilitate drainage and thus avoid
build-up of pore pressures
Filter grains must not be too coarse
Filter grains must not be too fine
granular filter
Granular Filter Design
Retention criteria:
D15, filter < 5 D85, soil
- after Terzaghi & Peck (1967)
Permeability criteria:
D15, filter > 4 D15, soil
average filter pore size
D15, filter < 20 D15, soil
D50, filter < 25 D50, soil
- after US Navy (1971)
GFD Curves for the soil and filter must be parallel
KEAMANAN TERHADAP KEGAGALAN
AKIBAT REMBESAN (seepage failure).
Rembesan melalui tubuh bendungan, fondasi, tumpuan, dan tepian/bukit sekeliling waduk harus terkendali, tidak boleh terjadi:
a) gaya angkat (uplift) yang berlebihan,
b) ketidak stabilan/longsoran,
c) aliran buluh,
d) terhanyutnya material karena pelarutan,
atau erosi internal /material terbawa aliran
rembesan melalui rekahan,kekar & rongga.
KEAMANAN TERHADAP KEGAGALAN
AKIBAT REMBESAN (seepage failure).
• Tebing/dinding sekeliling waduk harus stabil pada segala kondisi operasi (severe operation), tidak boleh terjadi ketidak stabilan pada dinding sekeliling waduk yang tipis, atau saat waduk terisi kemungkinan terjadinya longsoran besar yang masuk ke waduk sehingga memicu timbulnya gelombang besar yang dapat mengakibatkan luapan air waduk.
• Untuk memenuhi fungsi bendungan, total debit rembesan tidak boleh mengganggu fungsi bendungan.
• Dll.
1 Zona penahan air (inti) 6 Selimut drainase
1A Parit halang 7 Drainase kaki (toe drain)
2 Zona pelindung stabilitas hulu 8 Parit drainase (terbuka atau tertutup)
2A Zona transisi 9 Sumur pelepas tekanan (relief wells)
3 Zona drainase hilir (chimney drain) 10 Selimut kedap air
3A Subzona saringan (filter) 11 Dindinghalang slari (Slurry wall cutoff) 4 Zona armor 12 Grouting tirai
5 Zona pelindung stabilitas hilir 13 Berm rembes air
Contohr Macam-macam pengendalian rembesan air pada bendungan tipe urugan
FAKTOR KEAMANAN TERHADAP
ALIRAN BULUH (PIPING)
dengan :
• FK : faktor keamanan (tanpa dimensi);
• Ic : gradien keluaran kritis (tanpa dimensi);
• Ie : gradien keluaran dari hasil analisis rembesan atau
pembacaan instrumen pisometer (tanpa dimensi);
• ’ : berat isi efektif (terendam) (t/m3);
• w : berat isi air (t/m3);
• Gs : berat spesifik (tanpa dimensi);
• e : angka pori (tanpa dimensi);
4I
IFK
e
c e1
1GI s
w
'
c
PERKIRAAN KOEF REMBESAN, DENGAN RUMUS EMPIRIS Hazen,
untuk memperkirakan koefisien rembesan filter atau transisi.
k = C x D10
Keterangan :
k : koefisien permeabilitas [cm/s];
C : konstanta = 1, berlaku untuk pasir dan kerikil bergradasi seragam, tanpa
sementasi dan bersih (lanau dan lempung < 5%);
D10 : ukuran butir yang lewat saringan 10 % pada kurva gradasi material (mm).
PERHITUNGAN DEBIT REMBESAN dengan persamaan Darcy:
q = k.i.A
dengan :
q : debit rembesan (m3/s);
i : gradien hidraulik (tanpa dimensi);
A : luas potongan yang ditinjau (m2)
k : koefisien permeabilitas (m/s).
i = H/L
H = tinggi beda tekan
L = panjang litasan rembesan
he
tG
h
tFK s
w
n
)1(
Faktor keamanan terhadap pengaruh tekanan angkat
yang tinggi, dihitung dengan menggunakan persamaan
dengan :
n : berat isi material lapisan penutup kedap air (t/m3);
t : tebal lapisan tanah penutup (m);
h : tinggi tekanan pisometrik (m).
e : angka pori ;
Gs : berat spesifik;
w : berat isi air (t/m3).
Tekanan air pori yang tinggi di hilir fondasi bendungan dapat menimbulkan
tekanan angkat yang tinggi, sehingga terjadi pengangkatan atau peletusan
(upheavel atau blowup). Kondisi ini terjadi, jika terdapat lapisan fondasi lulus
air dibawah lapisan kedap air dalam kondisi aliran terkekang di bawah tubuh
bendungan. Kegagalan mulai terjadi, jika tekanan angkat di bawah lapisan
kedap air melebihi berat lapisan kedap air di atasnya, sehingga menyebabkan
bobolnya lapisan kedap tersebut dan terjadi peningkatan gradien keluaran.
Estimasi kapasitas drainasi horisontal tanpa adanya tekanan, dapat
menggunakan rumus Cedergren (1972) :
q = kh2/2 Ldimana :
k = permeabilitas dari material drain,
L = panjang drain,
q = debit rembesan per meter lebar drain( diukur melintang sungai).
permukaan air
drainase
vertikal
Muka air
freatik
Zona hilir lebih
kedap dari drain
drainase
horisontal
Pondasi semi kedap
BENDUNGAN HOMOGIN DENGAN KAPASITAS DRAINASI CUKUP
AIR FREATIK TURUN
Permukaan air
Urugan batu
Urugan tanah
Muka freatik
rembesan
drainase vertikal
drainse horisontal
BENDUNGAN HOMOGIN DENGAN KAPASITAS DRAINASI KURANG ATAU SAAT
TERJADI PEMBUNTUAN (CLOGGING)
AIR FREATIK DIATAS DRAINASI HORISONTAL
KAPASITAS DRAINASI VERTIKAL (q2):Kapasitas drainase vertikal harus diperiksa dengan rumus dibawah.
2
22
L
whk
Dimana :
k2 : permeabilitas vertikal drain pada tinggi h2 ,
L2 : panjang horisontal drain, seperti pada gambar dibawah,
w : lebar drainase
q2 =
GARIS ALIRAN REMBESAN MELALUI TUBUH
BENDUNGAN URUGAN TANAH
FLOWNET TUBUH FONDASI BENDUNGAN
URUGAN TANAH
ALIRAN REMBESAN MELALUI BENDUNGAN TIPE ZONAL
FLOWNET SEBELUM DAN SESUDAH CUTOFF
FLOWNET PADA TUBUH BENDUNGAN URUGAN TANAH
KONDISI STEADY SEEPAGE
FLOWNET KONDISI DRAW DOWN
LATIHAN SOAL
Skala transformasi V(kz/kx)
K’ = V(kz.kx)
H...a...t...u...r
N...u...h...u...n