Kenapa Gempa Bisa Membuat Tanah Mengalami Likuifaksi?

Tanah tersusun atas berbagai material, seperti pasir, kerikil, lanau, dan lempung. Di antara butiran-butiran tersebut terdapat ruang kecil yang disebut pori. Ruang ini dapat berisi udara, air, atau campuran keduanya.

Dalam kondisi normal, butiran tanah saling bersentuhan dan menghasilkan gaya gesek yang membuat tanah cukup kuat untuk menopang beban. Namun, kondisi tersebut dapat berubah ketika tanah yang longgar dan jenuh air mengalami guncangan hebat.

Likuifaksi tidak berarti tanah benar-benar mencair seperti es yang terkena panas. Fenomena ini terjadi saat tanah kehilangan sebagian besar kekuatan dan kekakuannya sehingga untuk sementara dapat berperilaku menyerupai material cair.

Tanah yang paling rentan biasanya berupa pasir atau sedimen berbutir lainnya yang masih longgar dan banyak mengandung air. Kondisi seperti ini dapat ditemukan di sekitar sungai, pantai, delta, daerah reklamasi, atau wilayah dengan muka air tanah yang dangkal.

Untuk memahami prosesnya, bayangkan segenggam pasir yang mengandung banyak air. Ketika pasir tersebut diguncang berulang kali, butiran-butirannya akan berusaha bergerak dan menjadi lebih rapat.

Dalam tanah yang kering, udara di antara butiran masih dapat bergerak keluar sehingga proses pemadatan relatif mudah terjadi. Namun, situasinya berbeda pada tanah yang porinya dipenuhi air.

Getaran gempa membuat butiran tanah berusaha saling mendekat. Pada saat yang sama, air yang berada di antara butiran tidak dapat mengalir keluar dengan cukup cepat. Akibatnya, tekanan air di dalam pori tanah meningkat.

Tekanan tersebut dikenal sebagai tekanan air pori. Semakin tinggi tekanan air pori, semakin kecil gaya yang membuat butiran tanah saling menekan dan bergesekan.

Secara sederhana, kondisi ini dapat digambarkan dengan rumus:

Tegangan efektif merupakan salah satu faktor yang menentukan seberapa kuat tanah dalam menahan beban dan gaya geser. Saat tekanan air pori mengalami peningkatan signifikan, tegangan efektif dapat mendekati nol.

Pada kondisi tersebut, kontak antar butiran tanah menjadi sangat lemah. Akibatnya, tanah kehilangan kekuatan dan tidak lagi mampu menahan beban seperti dalam kondisi normal.

Saat tanah mengalami likuifaksi, dampaknya dapat terlihat dalam berbagai bentuk. Salah satunya adalah bangunan yang mengalami kemiringan atau penurunan karena fondasinya kehilangan daya dukung.

Jalan dan landasan pacu juga dapat retak, bergelombang, atau mengalami perubahan posisi. Pipa, tangki, dan struktur ringan yang berada di dalam tanah bahkan dapat terdorong naik ke permukaan karena adanya tekanan air.

Di daerah yang berada dekat sungai atau lereng, likuifaksi juga dapat menyebabkan pergeseran lateral atau lateral spreading. Tanah bergerak menyamping sehingga dapat merusak bangunan, jalan, jembatan, dan jaringan pipa.

Fenomena lain yang sering menyertai likuifaksi adalah munculnya campuran air dan pasir dari retakan di permukaan tanah. Endapan tersebut dapat membentuk gundukan kecil yang dikenal sebagai sand boil atau semburan pasir.

Menariknya, kerusakan tidak selalu berarti bangunan tersebut memiliki struktur yang buruk. Bangunan yang dirancang dengan kuat sekalipun dapat mengalami masalah jika tanah di bawah fondasinya kehilangan daya dukung atau bergerak secara tidak merata.

Risiko likuifaksi sangat bergantung pada kondisi tanah dan air tanah di suatu wilayah. Tanah yang longgar umumnya lebih rentan karena butiran-butirannya masih memiliki ruang untuk bergerak dan menyusun ulang ketika mendapat guncangan.

Sebaliknya, tanah yang lebih padat cenderung lebih tahan terhadap perubahan tersebut. Kandungan air juga menjadi faktor penting. Tanah dengan muka air tanah yang dangkal lebih berpotensi mengalami likuifaksi karena pori-porinya lebih mudah terisi penuh oleh air.

Kekuatan dan durasi gempa turut menentukan. Guncangan yang kuat dan berlangsung cukup lama dapat memberikan banyak siklus tekanan pada tanah sehingga tekanan air pori terus meningkat.

Meskipun begitu, bukan berarti hanya gempa dengan magnitudo sangat besar yang dapat menyebabkan likuifaksi. Gempa dengan magnitudo lebih kecil juga dapat memicunya apabila kondisi tanah sangat longgar, jenuh air, dan berada cukup dekat dengan sumber gempa.

Risiko likuifaksi dapat dikurangi dengan memahami kondisi geologi dan air tanah sebelum pembangunan dilakukan. Insinyur dapat melakukan perbaikan tanah agar menjadi lebih padat dan stabil. Beberapa metode yang dapat digunakan, antara lain pemadatan tanah, perbaikan sistem drainase, pemasangan stone columns, serta penggunaan fondasi yang dapat meneruskan beban bangunan ke lapisan tanah yang lebih kuat.

Karena itu, pembangunan di wilayah rawan gempa tidak cukup hanya mempertimbangkan kekuatan bangunannya. Kondisi tanah di bawah bangunan juga perlu diperhatikan.

Pada akhirnya, likuifaksi merupakan hasil interaksi antara getaran gempa, kondisi tanah, dan keberadaan air tanah. Ketika gempa mengguncang tanah yang longgar dan jenuh air, tekanan air di antara butiran dapat meningkat hingga mengurangi gesekan yang biasanya membuat tanah tetap kokoh. Inilah yang membuat tanah yang semula terasa padat dapat kehilangan kekuatannya dan untuk sementara berperilaku seperti cairan.