Likuefaksi: Konsep, Respons Gempa, dan Kerusakan Tanah

Pendahuluan

Likuefaksi merupakan fenomena geoteknik yang menjadi salah satu ancaman serius dalam mitigasi bencana gempa bumi, terutama di wilayah dengan tanah jenuh air seperti dataran aluvial, delta sungai, dan lahan reklamasi. Fenomena ini berkontribusi pada kerusakan infrastruktur yang signifikan dalam bencana gempa, seperti yang tercatat dalam berbagai studi kasus dan penelitian ilmiah. Likuefaksi terjadi ketika tanah kehilangan kekuatan dan kekakuannya akibat getaran siklik dari gempa, sehingga tanah berperilaku seperti cairan sementara. Pada kondisi ini, tanah tidak lagi mampu menahan beban struktur di atasnya, yang berpotensi menimbulkan kerusakan besar pada pondasi, struktur bangunan, jalan, dan utilitas lainnya. Pemahaman terhadap konsep likuefaksi serta mekanisme terjadinya sangat penting untuk perencanaan pembangunan di kawasan rawan gempa dan dalam upaya mitigasi risiko. Studi ilmiah terbaru terus memperdalam pemahaman fenomena ini serta strategi penanggulangannya. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Definisi Likuefaksi

Definisi Likuefaksi Secara Umum

Likuefaksi adalah fenomena geoteknik di mana tanah jenuh air kehilangan kekuatan gesernya secara tiba-tiba dan berubah perilaku seolah-olah menjadi cair sebagai respons terhadap beban siklik, terutama getaran gempa. Dalam kondisi normal, tanah jenuh air memiliki struktur butiran yang saling mengunci dan dapat menahan tegangan. Namun, ketika diguncang secara intensif seperti pada kejadian gempa bumi, tekanan air pori di dalam tanah meningkat tajam sehingga tegangan efektif tanah menurun dan menyebabkan kehilangan dukungan struktur. Akibatnya, tanah kehilangan kekuatan dan dapat berperilaku seperti cairan dalam waktu singkat. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Definisi Likuefaksi dalam KBBI

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), likuefaksi merupakan fenomena yang menggambarkan hilangnya kekuatan lapisan tanah, menyebabkan tanah yang semula padat dan mendukung struktur berubah menjadi seperti cairan akibat adanya beban getaran seperti gempa bumi. Istilah ini juga secara eksplisit disebut sebagai fenomena perubahan sifat tanah dari padat ke cair. ([Lihat sumber Disini - news.detik.com])

Definisi Likuefaksi Menurut Para Ahli

Para ahli geoteknik telah mendefinisikan likuefaksi berdasarkan fenomena fisik yang terjadi pada tanah jenuh air saat gempa. Braja M. Das menyatakan bahwa likuefaksi adalah peristiwa hilangnya kekuatan tanah lapisan akibat adanya gempa bumi, sehingga tanah tidak mampu menahan beban normalnya lagi. ([Lihat sumber Disini - journal.widyatama.ac.id])

National Academies of Sciences menjelaskan likuefaksi sebagai fenomena yang terjadi akibat interaksi antara butiran tanah dan air pori di bawah tegangan geser yang berubah-ubah selama gempa, yang menyebabkan hilangnya kekuatan tanah. ([Lihat sumber Disini - nationalacademies.org])

Berbagai peneliti lain juga mengartikan likuefaksi sebagai kejadian tanah granular jenuh berubah menjadi cair bila tekanan air pori meningkat melebihi tegangan efektif tanah, sehingga berkurangnya kemampuan tanah menahan beban eksternal. ([Lihat sumber Disini - jdih.bapeten.go.id])

Mekanisme Terjadinya Likuefaksi

Likuefaksi terjadi karena kombinasi beberapa faktor yang bekerja secara bersamaan pada tanah jenuh air saat gempa. Tanah yang berbutir kasar seperti pasir dan endapan aluvial dengan struktur longgar sangat rentan terhadap fenomena ini. Ketika gempa terjadi, getaran siklik menyebabkan butiran tanah saling bergerak, mengurangi ruang butiran, dan memaksa air pori di dalam tanah untuk mendukung sebagian besar tegangan vertikal. Akibatnya, tekanan air pori meningkat tajam dan tegangan efektif tanah menurun drastis. Ketika tegangan efektif hampir nol, tanah tidak lagi memiliki kekuatan untuk menahan geseran dan perilakunya menyerupai cairan. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Selain itu, penelitian menyatakan ada berbagai mekanisme yang menjelaskan pemicu dan perkembangan likuefaksi, seperti hubungan antara karakteristik fluks air di bawah permukaan dan kondisi tegangan di bawah permukaan tanah. Peningkatan tekanan air pori dapat terjadi lebih cepat daripada disipasi tekanan tersebut terutama pada tanah dengan permeabilitas rendah, sehingga likuefaksi muncul dan dapat bertahan selama beberapa saat bahkan setelah gempa berhenti. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Kondisi tanah jenuh air dan struktur granular yang longgar adalah prasyarat utama terjadinya likuefaksi. Ketika struktur butiran terguncang oleh gempa, kontak antar butiran menurun, ruang pori berubah, dan air di dalamnya menahan sebagian besar tegangan. Tekanan air pori yang tinggi akhirnya menyebabkan tanah kehilangan kekuatan gesernya dan beralih ke perilaku seperti fluida. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Likuefaksi

Banyak faktor yang mempengaruhi kemungkinan tanah mengalami likuefaksi selama gempa bumi. Faktor utama meliputi jenis tanah, tingkat kejenuhan air, kepadatan butiran tanah, kedalaman muka air tanah, intensitas gempa, durasi getaran, dan karakteristik geologi setempat. Tanah berpasir berbutir kasar dan endapan aluvial dengan banyak ruang pori umumnya lebih rentan terhadap likuefaksi daripada tanah kohesif seperti lempung karena tekanan air pori lebih mudah meningkat pada tanah berbutir kasar. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Intensitas gempa juga sangat menentukan. Getaran siklik dengan amplitudo tinggi dan durasi panjang meningkatkan peluang tekanan air pori menumpuk lebih cepat daripada kemampuan tanah untuk memproses tekanan tersebut, sehingga memicu likuefaksi. Kondisi muka air tanah yang dekat dengan permukaan juga menjadi faktor penting, karena tanah yang jenuh air memiliki potensi besar untuk mengalami peningkatan tekanan air pori selama gempa. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Kedalaman tanah juga memainkan peran: lapisan tanah yang lebih dangkal dengan kejenuhan tinggi cenderung lebih cepat mengalami likuefaksi daripada lapisan yang lebih dalam atau kering. Pola struktur geologi setempat seperti sesar aktif juga dapat mempengaruhi distribusi tegangan dalam tanah dan meningkatkan risiko fenomena ini, seperti yang diamati di beberapa lokasi rawan gempa. ([Lihat sumber Disini - proceeding.unesa.ac.id])

Respons Tanah terhadap Beban Gempa

Tanah yang rentan terhadap likuefaksi bereaksi terhadap getaran gempa dengan cara yang dramatis karena perubahan tekanan air pori dan tegangan efektifnya. Saat gempa mengguncang tanah jenuh air, tekanan air pori meningkat secara progresif seiring dengan siklik getaran yang terjadi. Peningkatan ini mengakibatkan turunnya tegangan efektif tanah yang pada akhirnya menyebabkan berkurangnya kekuatan geser tanah. Ketika tegangan efektif turun mendekati nol, tanah kehilangan kemampuan untuk menahan beban dari struktur di atasnya dan mulai berperilaku seperti cairan. ([Lihat sumber Disini - nationalacademies.org])

Respons tanah ini juga mencakup fenomena lain seperti penurunan tanah secara tiba-tiba, penyemburan pasir atau air melalui permukaan sebagai sand boils, serta pergeseran lateral tanah di lereng atau sepanjang permukaan tanah yang miring. Kondisi seperti ini berkontribusi pada deformasi dan kerusakan besar pada infrastruktur, karena pondasi tidak lagi stabil dan struktur di atasnya mengalami keterpurukan atau kegagalan total. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Dampak Likuefaksi terhadap Struktur

Likuefaksi memiliki dampak yang sangat merusak terhadap struktur bangunan, infrastruktur, jalan, jembatan, dan utilitas bawah tanah. Ketika tanah di bawah pondasi kehilangan dukungan karena likuefaksi, struktur di atasnya dapat mengalami penurunan tidak merata, kemiringan, retak, atau bahkan runtuh. Pondasi tiang seperti bore pile dapat kehilangan sebagian besar kapasitas dukungnya; dalam beberapa penelitian, kapasitas aksial pondasi tersebut berkurang drastis hingga puluhan persen ketika tanah di sekitarnya mengalami likuefaksi. ([Lihat sumber Disini - geologi.ugm.ac.id])

Kerusakan juga dapat terjadi berupa perpindahan lateral tanah yang menyebabkan bangunan miring, retakan pada lantai dan dinding, serta kerusakan pada jalan dan jembatan. Selain itu, utilitas bawah tanah seperti pipa air, kabel listrik, dan jaringan telekomunikasi dapat terputus atau rusak akibat deformasi permukaan tanah yang tidak seragam. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Studi kasus bencana gempa di Indonesia menunjukkan bahwa likuefaksi berkontribusi pada kerusakan luas pemukiman dan infrastruktur di area seperti Palu, Sulawesi Tengah, di mana tanah jenuh air berubah menjadi lumpur cair secara tiba-tiba selama gempa besar. Fenomena ini menyebabkan penurunan tanah, perpindahan lateral, dan kerusakan struktur yang parah. ([Lihat sumber Disini - badangeologi.id])

Upaya Mitigasi Bahaya Likuefaksi

Mitigasi likuefaksi mencakup berbagai strategi yang dirancang untuk mengurangi risiko tanah kehilangan kekuatan selama gempa, serta untuk meminimalkan dampak terhadap struktur. Pendekatan umum dalam mitigasi meliputi perbaikan tanah seperti soil densification (pemadatan tanah), pemasangan kolom batu (stone column), penggunaan pondasi tiang pancang yang mencapai lapisan tanah stabil di bawah tanah yang rentan likuefaksi, serta teknik pengurangan tekanan air pori. ([Lihat sumber Disini - journal.unita.ac.id])

Pondasi tiang pancang efektif digunakan untuk menyalurkan beban struktur ke lapisan tanah yang lebih stabil di bawah zona likuefaksi, sehingga mencegah struktur kehilangan dukungan selama gempa. Penelitian menunjukkan bahwa pondasi ini dapat mengurangi risiko kerusakan akibat likuefaksi dan meningkatkan keamanan struktur di tanah jenuh yang rentan. ([Lihat sumber Disini - journal.unita.ac.id])

Selain itu, perbaikan tanah dengan stone column dan teknik pemadatan dapat meningkatkan kepadatan dan tegangan efektif tanah sehingga mengurangi potensi tekanan air pori meningkat secara cepat saat gempa. Strategi lain termasuk pemetaan kerentanan likuefaksi untuk identifikasi kawasan rawan, perencanaan tata ruang yang memperhatikan risiko ini, serta edukasi masyarakat tentang langkah mitigasi holistik yang diperlukan. ([Lihat sumber Disini - proceeding.unesa.ac.id])

Kesimpulan

Likuefaksi adalah fenomena geoteknik serius yang terjadi ketika tanah jenuh air kehilangan kekuatan dan kekakuannya akibat beban gempa, sehingga berperilaku seperti cairan. Fenomena ini dipengaruhi oleh kondisi tanah, kejenuhan air, intensitas gempa, dan faktor geologi setempat. Respons tanah terhadap gempa termasuk peningkatan tekanan air pori dan penurunan tegangan efektif, yang menyebabkan deformasi tanah dan potensi kerusakan struktur yang parah. Dampaknya mencakup kerusakan pondasi, deformasi bangunan, serta kerusakan utilitas dan infrastruktur. Upaya mitigasi melibatkan perbaikan tanah, penggunaan pondasi khusus, pemetaan kerentanan, dan strategi tata ruang untuk mengurangi risiko bencana. Pemahaman mendalam tentang likuefaksi serta penerapan mitigasi yang tepat sangat penting dalam perencanaan pembangunan di wilayah rawan gempa untuk menjaga keselamatan masyarakat dan memperkuat ketahanan infrastruktur. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])