Pengaruh Struktur Geologi terhadap Konstruksi DAM pada Batuan Piroklastik (DAM Teton, Idaho)

Pengaruh Struktur Geologi terhadap Konstruksi DAM pada Batuan Piroklastik

Studi kasus: Ambruknya DAM di Sungai Teton, Negara Bagian Idaho

                Batuan vulkanik berupa rhyolitic ash-flow tuff yang menyusun batuan dasar pada Sungai Teton di negara bagian Idaho, Amerika Serikat ini terlihat keras dan terelaskan sehingga US Bureau of Reclamation cukup yakin untuk membuat DAM. Tetapi mereka dikejutkan dengan ambruknya DAM tersebut pada 5 Juni 1976 pukul 11.57 dan serta merta melontarkan seluruh isinya ke hilir. Berbagai spekulasi penyelidikan segera dilakukan antara lain kesalahan konstruksi DAM, kekuatan tekan DAM yang tidak sebanding dengan kekuatan tekan material dan air, serta kemungkinan failure  dari batuan penahan konstruksi DAM. 

DAM Teton

Penyebab ambruknya DAM Teton ini menjadi jelas ketika dilakukan penyelidikan mengenai batuan dasar penopang DAM yaitu rhyolitic ash-flow tuff.  Rhyolitic ash-flow tuff ini terlihat keras, masif dan terelaskan pada bagian kiri (tenggara) DAM tetapi pada bagian kanan (barat laut), tuff ini terlihat terfoliasi dan terkekarkan dengan kuat. Foliasi dan kekar merupakan bidang lemah yang akan langsung terisi oleh air sungai dan secara perlahan mengerosi dan mengikis batuan ini. 

Dengan adanya faktor dalam (pengikisan secara perlahan oleh air sungai yang masuk melalui celah-celah kekar dan foliasi) serta faktor luar (kekuatan tekan dari air dan material DAM), maka pada suatu ketika saat energi mekanik>energi potensial, DAM akan ambruk. Proses ambruknya DAM ini sendiri bisa dijelaskan oleh geologi teknik melalui sifat indeks (fisik) dan sifat mekanik batuan.

1.       Sifat indeks

Dengan adanya bidang lemah berupa bidang foliasi maka akan memperbesar porositas dan permeabilitas dari batuan sehingga akan menurunkan kestabilan batuan. Porositas dan permeabilitas yang besar akan menarik air sungai untuk masuk dan mengerosi atau melarutkan batuan secara perlahan.  Untuk kekuatan batuan sendiri sebenarnya termasuk dalam kategori bagus karena selain keras, tuf ini juga terelaskan sehingga hubungan antara mineral menjadi sangat kuat. Hanya ada faktor dari luar yang akan melemahkan kekuatan batuan yakni struktur geologi yang akan dibahas pada sifat mekanik batuan.

Ratusan kekar pada tuf (batuan dasar sungai) merupakan salah satu faktor penyebab ambruknya DAM Teton

2. Sifat Mekanik

Dengan adanya banyak struktur geologi berupa kekar pada tuf ini, maka akan menyebabkan daya rekat antar komposisi penyusun mineral (kohesi) menurun. Implikasi dari kohesi yang menurun, maka sifat mekanik batuan akan berkurang. Gaya yang lebih cepat menghancurkan batuan berupa gaya tarik (tensile strength)karena akan membuka celah yang semakin lebar. Dengan adanya gaya yang bekerja pada batuan (tensile / compressive) akan memperbesar nilai Poisson Ratio dan Modulus Young sehingga memperbesar kemungkinan terjadinya failure pada kontruksi.

Hal-hal yang bisa dilakukan untuk menanggulangi resiko:

1.       Konsolidasi terhadap material yang tidak stabil melalui injeksi semen atau bahan-bahan lain (pembekuan)

2.       Memasang rock anchor untuk penguatan lereng. Fungsi utama dari rock anchors adalah untuk memodifikasi gaya normal dan geser pada bidang longsor.

3.       Pondasi pada lapisan batuan di bawah tanah yang dalam.

Dengan pengeboran dangkal (sekitar 75 m), jika terdapat batuan keras maka bisa dipasang pondasi disana setelah memastikan sifat fisik dan mekanik batuan. Sifat mekanik (sesar atau kekar) bisa dilihat dari seismik refleksi.