Metode Analisis Kestabilan Lereng

Stabilitas lereng dapat dianalisis dengan berbagai metode. Metode yang umum digunakan yaitu Metode Kesetimbangan Batas (LEM) dan Metode Elemen Hingga (FEM).

Limit Equilibrium Method (LEM)

Metode Kesetimbangan Batas (LEM) menggunakan prinsip pembagian massa tanah atau batuan yang berpotensi longsor menjadi beberapa irisan vertikal. Setiap irisan dianalisis dengan persamaan keseimbangan gaya dan momen, sehingga dapat menggambarkan variasi geometri lereng, tekanan air pori, kekuatan tanah, serta pengaruh beban luar secara lebih akurat (Seequent, 2025).

Metode Kesetimbangan Batas (LEM) banyak digunakan karena formulanya yang sederhana, efisiensi yang tinggi, serta hasil yang umumnya dapat diandalkan. Namun, LEM memiliki dua kelemahan utama:

1. Bentuk bidang longsor harus diasumsikan terlebih dahulu.

2. Tidak memperhitungkan hubungan antara tegangan dan regangan.

Langkah umum analisis LEM:

1. Menentukan bentuk dan posisi bidang gelincir.

2. Membagi bidang tersebut menjadi beberapa irisan vertikal (slices).

3. Menghitung gaya geser dan gaya normal pada setiap irisan.

4. Menyusun keseimbangan gaya dan momen dari seluruh irisan.

5. Menghitung Faktor Keamanan (FK) sebagai rasio gaya penahan terhadap gaya penggerak.

Gaya-gaya yang bekerja pada setiap irisan bidang gelincir adalah sebagai berikut.

Dalam metode kesetimbangan batas, dilakukan asumsi penyederhanaan untuk menunjukkan hubungan antara gaya geser di sekitar irisan (X) dan gaya normal di sekitar irisan (E) dengan persamaan:

X = E λ f(x)

dengan:

P          : Gaya normal

c’          : Kohesi

Wn       : Berat irisan ke-n

a          : Sudut bidang dasar irisan

X          : Gaya geser antaririsan

E          : Gaya normal antaririsan

T          : Gaya geser termobilisasi

λ          : Persentase (desimal) dari fungsi yang digunakan (-1,25 sampai 1,25)

Pada metode LEM, terdapat turunan metode yang dibedakan melalui karakteristik persamaan statik tersendiri, bergantung apakah sudah mengakomodasi kesetimbangan momen dan gaya.

Persamaan statik yang dipenuhi setiap metode di kesetimbangan batas (Seequent, 2025)

Hubungan gaya antaririsan (Seequent, 2025)

Memilih Metode Limit Equilibrium

Dalam analisis kestabilan lereng menggunakan GeoStudio Slope/W, pemilihan metode irisan (method of slices) sangat penting karena setiap metode memiliki keunggulan dan batasan tersendiri. Berikut beberapa pertimbangan pemilihan metode irisan (Hammah, 2021 dalam rocscience.com, 2025).

• Metode Ordinary digunakan untuk analisis cepat pada lereng sederhana dan homogen dengan bidang longsor berbentuk lingkaran. Metode ini bersifat konservatif, namun cenderung meremehkan nilai Faktor Keamanan (FK), terutama pada kondisi lereng yang kompleks atau tidak homogen. Selain itu, metode ini tidak memperhitungkan gaya antar-irisan, sehingga kurang sesuai untuk kasus yang memerlukan interaksi antar bagian lereng.

• Metode Bishop Simplified lebih akurat ketika analisis cukup mempertimbangkan keseimbangan gaya vertikal dan momen. Metode ini efektif untuk bidang gelincir melingkar, namun tidak ideal untuk bentuk bidang gelincir non-lingkaran atau kondisi dinamis seperti gempa. Asumsi yang digunakan juga membuat metode ini kurang cocok untuk profil tanah berlapis atau tidak teratur.

• Metode Janbu dikenal lebih fleksibel karena dapat digunakan pada bidang longsor non-lingkaran dan geometri yang lebih kompleks, termasuk tanah berlapis. Namun, karena tidak memenuhi keseimbangan momen, hasil perhitungan FK kadang kurang stabil dalam kondisi tertentu. Janbu Simplified sering digunakan sebagai analisis awal karena perhitungannya lebih cepat dan sederhana.

• Untuk kondisi yang lebih rumit, seperti lereng berlapis, bentuk tidak beraturan, atau pengaruh gaya gempa, metode Spencer dan Morgenstern-Price menjadi pilihan yang paling andal. Keduanya memenuhi semua persyaratan keseimbangan gaya dan momen, sehingga mampu menggambarkan mekanisme keruntuhan yang lebih realistis, baik untuk bidang gelincir melingkar maupun non-lingkaran. Namun, pada beberapa kondisi batas tertentu, hasilnya tetap perlu ditinjau secara fisik agar tidak menyimpang dari kenyataan lapangan.

• Metode Sarma digunakan untuk analisis lereng dengan irisan non-vertikal, seperti pada kondisi diskontinuitas atau rekahan. Metode ini cocok untuk lereng dengan kekuatan material yang bervariasi atau susunan geologi yang kompleks. Meski begitu, hasilnya sangat bergantung pada asumsi bidang gelincir yang digunakan, sehingga perlu kalibrasi yang hati-hati agar tidak menimbulkan kesalahan.

Finite Element Method (FEM)

Metode ini memperhitungkan deformasi dan tegangan dalam tanah, lebih kompleks dan sering digunakan untuk analisis lanjut. GeoStudio mendukung FEM melalui integrasi dengan modul Sigma/W (tegangan-regangan). Metode berbasis elemen hingga dilakukan dengan mengalirkan bidang geser (slip surface) melalui suatu medan tegangan yang diperoleh dari analisis tegangan-regangan berbasis elemen hingga. Massa tanah/batuan yang berpotensi runtuh dibagi menjadi beberapa irisan (slices), dan faktor keamanan (FK) dihitung berdasarkan distribusi tegangan yang dihasilkan.

Referensi

1. Luden, A. S., Indrawan, I. G. B., & Karnawati, D. (2021). Slope stability analyses by circular failure chart and limit equilibrium methods: the inlet and outlet of diversion tunnel of Bolango Ulu Dam, Indonesia. In E3S Web of Conferences (Vol. 325, p. 01015). EDP Sciences.

2. Rocscience Inc. (2025, February 13). “Which Slope Stability Method Should I Use?” Here’s What You Need to Know. Diakses dari https://www.rocscience.com/learning/which-slope-stability-method-should-i-use-heres-what-you-need-to-know

3. Seequent. (2025). Slope Stability Modelling with GeoStudio. The Bentley Subsurface Company