Pendahuluan: Mengapa Kekuatan Residu Penting?
Dalam rekayasa geoteknik, stabilitas lereng adalah salah satu aspek paling kritis untuk menjamin keselamatan struktur seperti jalan, bendungan, dan fondasi. Namun, ketika terjadi pergerakan tanah atau longsor, nilai kekuatan geser tanah yang dipakai sebelumnya tidak lagi relevan. Inilah pentingnya kekuatan residu (residual strength) — yaitu kekuatan minimum yang dimiliki tanah setelah mengalami deformasi besar. Artikel tinjauan ini oleh Chen Fang et al. (2020) menyajikan ulasan komprehensif mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan residu, metode pengujian yang paling akurat, dan tantangan penelitian masa depan.
Sejarah Singkat Konsep Kekuatan Residu
Konsep kekuatan residu mulai dikenal sejak 1936, namun diformalkan oleh Skempton pada 1964 dalam artikelnya “Long-term Stability of Clay Slopes”. Ia menjelaskan bahwa nilai geser aktual pada bidang longsor lebih kecil dari yang diperkirakan, sehingga dibutuhkan konsep baru: kekuatan residu sebagai parameter konservatif untuk menganalisis lereng yang telah gagal atau berpotensi reaktivasi.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Residu Tanah
1. Jenis dan Struktur Tanah
- Partikel tanah: bentuk bulat vs pipih sangat berpengaruh
- Mode geser residu:
- Turbulent mode: dominan partikel rotund, kekuatan tinggi
- Sliding mode: dominan partikel pipih dan lempung, kekuatan rendah
- Transitional mode: campuran, sangat sensitif terhadap distribusi ukuran partikel
2. Kadar Liat
- <25%: kekuatan ditentukan oleh fraksi pasir dan lanau
- 25–50%: sifat transisi
- 50%: kekuatan bergantung hampir seluruhnya pada mineral liat
Metode Uji Kekuatan Residu
1. Uji Geser Langsung dan Ring Shear
- Ring shear test lebih disarankan karena dapat menggeser tanah secara kontinu dan menghasilkan orientasi partikel sejajar bidang geser
- Ring shear generasi terbaru seperti DPRI-6 dan DPRI-7 mampu mensimulasikan gempa dan fluktuasi air tanah dengan akurasi tinggi
Pengaruh Kondisi Uji terhadap Kekuatan Residu
1. Tegangan Normal
- Kekuatan residu stabil di atas 100 kPa
- Di bawah 50 kPa, kurva nonlinier muncul akibat rendahnya orientasi partikel
2. Overconsolidation Ratio (OCR)
- Pengaruhnya tidak signifikan
- Disarankan menggunakan overconsolidation karena waktu pengujian lebih cepat
3. Laju Geser (Shear Rate)
- Efek laju positif: kekuatan meningkat dengan kecepatan
- Efek laju negatif: kekuatan turun karena tekanan air pori
- Efek netral pada laju < 0.1 mm/menit
- Studi menyimpulkan mode geser dan karakter partikel sangat menentukan apakah efek positif, negatif, atau netral terjadi
4. Akselerasi
- Gempa dapat menghasilkan percepatan > 980 cm/s²
- Namun studi tentang pengaruh percepatan terhadap kekuatan residu masih minim
- Diperlukan lebih banyak riset untuk memvalidasi dampaknya, terutama pada tanah kaolin dan campuran bentonit
Prediksi Kekuatan Residu dengan Indeks Sifat Tanah
Indeks yang Digunakan:
- Batas cair (liquid limit)
- Batas plastis dan indeks plastisitas
- Studi menyebutkan:
- Liquid limit memiliki korelasi terbaik
- Tapi hubungan ini tidak seragam untuk semua jenis tanah
Catatan penting: Peneliti menyarankan untuk mengembangkan korelasi berbasis jenis tanah spesifik daripada pendekatan umum.
Arah Penelitian Masa Depan
- Konsistensi teori masih belum tercapai meski sudah diteliti selama lebih dari 50 tahun
- Simulasi dinamis dengan pengaruh gempa dan fluktuasi air tanah perlu diintensifkan
- Studi akselerasi pada shear rate tinggi masih terbuka luas
- Korelasi indeks tanah khusus per lokasi/jenis tanah harus dikembangkan untuk prediksi praktis di lapangan
Kesimpulan
Penentuan kekuatan residu tanah adalah aspek vital dalam analisis stabilitas lereng, terutama pada kasus reaktivasi longsor atau pasca-gempa. Artikel ini menekankan bahwa alat uji ring shear modern dengan simulasi kondisi nyata sangat disarankan. Variabel seperti tegangan normal tinggi, penggunaan OCR, serta pemilihan laju geser yang tepat sangat berpengaruh pada hasil. Di sisi lain, penggunaan indeks seperti liquid limit menjadi solusi praktis untuk prediksi awal, namun tetap memerlukan validasi untuk jenis tanah spesifik. Singkatnya, tanpa pemahaman dan penentuan kekuatan residu yang tepat, stabilitas lereng tidak bisa dinilai secara realistis dan berisiko menimbulkan bencana di kemudian hari.
Sumber : Chen Fang, Hideyoshi Shimizu, Tatsuro Nishiyama, dan Shin-Ichi Nishimura (2020). Determination of Residual Strength of Soils for Slope Stability Analysis: State of the Art Review. Reviews in Agricultural Science, Vol. 8, pp. 46–57.