Pendahuluan: Ancaman Tersembunyi di Lereng Tanah Dispersif
Tanah dispersif merupakan jenis tanah yang sangat rentan terhadap pelapukan struktural ketika bersentuhan dengan air. Hal ini menjadi jauh lebih berbahaya di wilayah dengan musim beku-cair (seasonally frozen regions) seperti di China bagian timur laut, Kanada, dan sebagian besar dataran tinggi dunia. Penelitian oleh Lixiang Wang, Xiaoming Yuan, dan Miao Wang ini menyelidiki secara detail mekanisme kegagalan longsor pada lereng tanah dispersif, memanfaatkan uji laboratorium, data lapangan, dan perhitungan stabilitas lereng untuk menjawab satu pertanyaan krusial: Apa penyebab utama longsor di tanah dispersif saat siklus beku-cair terjadi?
Fakta Lapangan: Kasus Longsor Saluran Sungai Zhaolan
Lokasi:
Zhaolan New River, Kota Daqing, Provinsi Heilongjiang, China
Jenis Longsor:
- Longsor dangkal (shallow-seated): melibatkan lapisan tanah bagian atas, terjadi setelah beku-cair.
- Longsor dalam (deep-seated): terbentuk sekunder akibat rekahan yang dihasilkan longsor dangkal.
Temuan Kunci:
- Lebih dari 50–90% panjang saluran dan bendungan di daerah ini mengalami kerusakan longsor akibat tanah dispersif.
- Longsor terjadi bahkan pada lereng rendah dengan pelindung beton, yang sebelumnya dianggap aman.
Uji Laboratorium: Bagaimana Tanah Dispersif Gagal
Metode Uji:
- Tanah diuji pada tiga kondisi:
- Alami
- Setelah siklus beku-cair
- Setelah beku-cair dan perendaman air selama 72 jam
- Variasi kepadatan kering: 1,33 hingga 1,63 g/cm³
- Uji geser langsung dengan tekanan vertikal 50–400 kPa
- Kondisi suhu ekstrim: beku pada -20°C selama 48 jam, leleh di 20°C selama 12 jam
Hasil Uji:
- Setelah beku-cair + perendaman, kuat geser tanah menurun drastis:
- Dari lebih dari 140 kPa menjadi kurang dari 30 kPa
- Turun hingga 90% meski tanah dipadatkan maksimal
- Tanah menjadi lumpur, kehilangan kapasitas dukung
Analisis Stabilitas Lereng: Simulasi 3 Kondisi
1. Kondisi Aman (setelah konstruksi, tanpa beku dan air):
- Koefisien stabilitas: >4,8 → sangat stabil
2. Kondisi setelah beku-cair:
- Koefisien stabilitas: ~3,0 → masih dalam batas aman, tapi menurun signifikan
3. Kondisi setelah beku-cair + perendaman:
- Koefisien stabilitas: <0,88 → di bawah standar keamanan (1,05), rawan longsor
Mekanisme Fisik: Kenapa Tanah Dispersif Longsor
1. Komposisi Mineral
- Dominasi mineral: albit, feldspar kalium, kuarsa, dan mineral lempung
- Kandungan ion Na+ tinggi → mudah larut dalam air → menyebabkan struktur tanah rusak
2. Efek Freeze-Thaw
- Ketika membeku, air mendorong ion Na+ naik ke permukaan
- Saat mencair, air terjebak di pori → menambah kadar air → memperparah kerusakan
- Kerapuhan struktural meningkat, membuat air lebih mudah masuk dan mengikis tanah
Mekanisme Longsor Dangkal
- Terjadi ketika struktur tanah bagian atas runtuh
- Air masuk ke pori dan rekahan → menurunkan kuat geser
- Longsor terbentuk cepat dan meluas di permukaan
Bukti Lapangan:
- Lereng embung Pangtoupao tidak longsor karena air tanah rendah
- Pada lokasi lain dengan air tanah tinggi → longsor dangkal terjadi meski kemiringan kecil
Mekanisme Longsor Dalam
- Terjadi setelah longsor dangkal memicu rekahan tarik (tensile cracks) di puncak lereng
- Air hujan masuk ke rekahan → mengikis tanah → longsor menyebar ke dalam
- Prosesnya bertahap dan bukan satu keruntuhan utuh, tapi runtuh bertingkat
Kritik dan Perbandingan
Penelitian ini sangat kuat secara metodologi: kombinasi uji laboratorium, analisis mineral, dan pemodelan numerik. Namun, beberapa hal bisa diperkuat:
- Perlu analisis jangka panjang untuk mengetahui efek siklus beku-cair tahunan
- Belum dibahas perbandingan dengan teknik stabilisasi modern seperti geogrid atau biopolimer
- Perlu validasi lapangan lebih luas di luar daerah studi (misalnya ke Kanada atau Rusia)
Relevansi Industri dan Manfaat Praktis
1. Infrastruktur Saluran dan Jalan
- Wilayah yang menggunakan tanah dispersif untuk tanggul, saluran, dan bahu jalan perlu perhatian ekstra
- Kegagalan bisa terjadi bahkan pada lereng pendek dan padat
2. Rekomendasi Perencanaan
- Hindari pembangunan struktur berat di lereng dispersif tanpa perlakuan khusus
- Terapkan sistem drainase aktif dan pelapis kedap air
- Evaluasi laboratorium untuk tiap lokasi pembangunan berbasis uji beku-cair dan perendaman
3. Kontribusi Teoritis
- Memperjelas bahwa pengaruh air jauh lebih besar dibanding pengaruh suhu beku saja
- Menunjukkan keterbatasan teknik pemadatan dalam mencegah longsor jika tanah dispersif mengalami jenuh
Kesimpulan
Penelitian ini menegaskan bahwa tanah dispersif sangat tidak stabil di wilayah beku musiman, terutama jika terkena air setelah beku-cair. Mekanisme longsor dangkal dan dalam berbeda, namun saling berhubungan. Kunci utamanya ada pada kerusakan struktur tanah oleh ion Na+ dan peningkatan kelembaban. Tanpa tindakan mitigasi yang tepat, risiko longsor akan terus meningkat, terutama dengan perubahan iklim global yang memperpanjang musim hujan dan meningkatkan kejadian beku-cair.
Sumber : Lixiang Wang, Xiaoming Yuan, dan Miao Wang (2020). Landslide Failure Mechanisms of Dispersive Soil Slopes in Seasonally Frozen Regions. Advances in Civil Engineering, Article ID 8832933, 13 pages.