Likuifaksi (Liquefaction): bahaya sekunder gempabumi (bagian 2)

Syarat terbentuknya

Lapisan sedimen yang berumur muda (kala holosen, terbentuk paling kurang dalam 10.000 tahun terakhir) paling rentan terhadap likuifaksi. Lanau hingga kerikil halus yang bersortasi baik, memiliki ketebalan hingga beberapa meter, dan jenuh air. Lapisan sedimen dengan karakter tersebut sering dijumpai di sepanjang aliran sungai, pantai, bukit pasir, dan pada daerah dimana angin mengendapkan dan mengakumulasi material halus dan lepas. Beberapa contoh likuifaksi lainnya seperti pasir hisap, lempung/lumpur hisap, arus turbidit serta likuifaksi yang disebabkan oleh gempa bumi.

gambar 4. Salah satu faktor yang mendukung terbentuknya likuifaksi adalah ketinggian muka airtanah. Kawasan situs candi Kedulan, Kalasan, D.I. Yogyakarta mempunyai kondisi ideal untuk terbentuknya likuifaksi (dokumen pribadi, 2017)

          Faktor-faktor utama yang mengontrol terjadinya likuifaksi dan selanjutnya membentuk struktur sill dan dike menurut Obermeier et al. (2005, pp. 226-228) adalah sebagai berikut:

a)      ukuran butir dari lapisan sedimen yang rentan,

b)      kepadatan relatif (tingkat kekompakan),

c)      kedalaman dan ketebalan lapisan sedimen yang rentan dan lapisan berikutnya,

d)     umur dari lapisan sedimen,

e)      karakteristik dari setiap lapisan sedimen penutup di atasnya,

f)       topografi dan sifat getaran seismik,

g)      kedalaman muka air tanah, dan

h)      sejarah gempa.

Beberapa faktor sekunder juga dinilai turut mempengaruhi kerentanan likuifaksi seperti bentuk butir, kemas, kuat-lemah ikatan antar butir dalam sedimen, dan kondisi tegangan horisontal statis (static horizontal stress). faktor-faktor sekunder tersebut dirangkum dalam artikel yang ditulis oleh Mitchell (1976, p. 244) dan Benih (1979b).

karakter

Pseudonodules dan struktur sedimen skala kecil lainnya yang disebabkan oleh deformasi plastik atau aliran dari material sangat halus yang baru terendapkan dan belum terkonsolidasi (sering disebut sebagai struktur syndepositional atau deformasi sedimen halus).  Penelitian geologi selama ini menyatakan bahwa getaran akibat gempa berhubungan erat dengan pembentukan likuifaksi dan struktur pasir konvolut. Namun, sedimentasi yang sangat lemah juga dapat terbentuk ulang akibat proses-proses geologi lainnya seperti loading selama proses sedimentasi yang cepat, kondisi air tanah artesis yang terlokalisir, slumping, dan struktur yang terbentuk akibat gempuran gelombang yang besar. Sebagai tambahan deformasi pada sedimen halus berukuran kecil juga dapat sering terjadi akibat getaran seismik yang rendah, dimana getaran tersebut tidak memiliki dampak kerusakan yang berarti secara keteknikan. 

Tekanan yang dihasilkan selama gempa bumi berkekuatan besar dapat mendorong pasir yang meluluh/mencair dan air tanah yang berada beberapa meter di bawah tanah menuju ke permukaan. Fenomena ini sering disebut sebagai sand boils, sand blows atau sand volcanoes (karena kemunculannya seperti membentuk kawah gunung api kecil) pada permukaan tanah. Fenomena ini terbentuk akibat kombinasi dari proses mengalirnya pasir yang telah meluluh dari lapisan di bawah permukaan dan efek pasir hisap dimana aliran air ke atas memulai proses peluluhan pada lapisan berpasir yang belum terlikuifaksi akibat daya apung.

gambar 5. penampang vertikal menunjukkan dike yang memotong lapisan lempung dan lanau, kemudian membentuk endapan sand-blow pada permukaan. penampang ini menggambarkan kejadian likuifaksi pada salah satu daerah di New Madrid, USA (Obermeier, 2002)

gambar 6. Penampang vertikal menunjukkan kehadiran sejumlah sill. perlu diperhatikan bahwa sill yang tipis dapat memanjang jauh secara horisontal, khusunya dimana lapisan penutupnya tipis. pembentukan kumpulan sill yang kompleks biasanya diikuti dengan kehadiran sand-blows berukuran besar (Obermeier, 2002)

Pengamatan terhadap likuifaksi juga dapat dilakukan melalui evaluasi pada kerusakan struktur bangunan yang mengalami likuifaksi yang dipicu oleh gempa bumi. Faktor-faktor pendukung bukti kehadiran likuifaksi yang lain seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya juga perlu dipertimbangkan dalam penerapan teori ini. Ishihara dan Yosimine dalam Hartantyo (2006:12) mengemukakan prosedur berikut dalam menilai tingkat likuifaksi berdasarkan penurunan dan tingkat kerusakan yang diterima struktur bangunan.  

Hubungan antara penurunan permukaan tanah dan derajat kerusakan bangunan (Ishihara dan Yosimine, 1992)