ANALISIS PENGARUH MODEL KONSTITUTIF BATUAN TERHADAP STABILITAS DAN DEFORMASI PADA DESAIN TEROWONGAN: Studi Kasus Terowongan Headrace 1 Bendungan Cisokan

Muhammad Hafizh Muhsin Amin, - and Herwan Dermawan, - (2025) ANALISIS PENGARUH MODEL KONSTITUTIF BATUAN TERHADAP STABILITAS DAN DEFORMASI PADA DESAIN TEROWONGAN: Studi Kasus Terowongan Headrace 1 Bendungan Cisokan. S1 thesis, Universitas Pendidikan Indonesia.

Abstract

Analisis numerik menggunakan Metode Elemen Hingga merupakan standar untuk menilai stabilitas terowongan, tetapi akurasinya sangat bergantung pada model konstitutif batuan yang dipilih dan dimensi analisis (2D vs 3D). Perbedaan yang signifikan antara hasil 2D dan 3D, yang belum sepenuhnya terkuantifikasi di seluruh model, menimbulkan risiko yang cukup besar karena analisis 2D yang disederhanakan dapat menyebabkan estimasi beban struktural yang tidak aman. Penelitian ini secara sistematis membandingkan model Mohr-Coulomb (M-C), Hoek-Brown (H-B), dan Drucker-Prager (D-P) dengan menggunakan simulasi FEM 2D dan 3D. Terowongan tapal kuda standar dianalisis untuk mengetahui deformasi, faktor keamanan (FK), kekuatan internal, dan sensitivitas terhadap parameter utama. Temuan utama mengungkapkan analisis 3D memprediksi beban yang jauh lebih tinggi, dengan gaya aksial liner hingga 25 kali lebih besar dari prediksi 2D karena efek lengkungan 3D. Pemilihan model lebih penting dalam 3D, di mana M-C menghasilkan gaya liner 30% lebih tinggi daripada H-B. Model H-B menunjukkan sensitivitas yang lebih besar, memprediksi stabilitas yang lebih rendah dalam analisis 2D. Penelitian ini memberikan bukti kuantitatif bahwa analisis regangan bidang 2D tidak aman untuk desain akhir karena meremehkan beban puncak secara masif. Temuan ini memberikan panduan praktis bagi para insinyur mengenai dampak kuantitatif dari pemilihan model dalam konteks 3D, yang berkontribusi pada praktik rekayasa terowongan yang lebih aman dan andal. Numerical analysis using the Finite Element Method (FEM) is standard for assessing tunnel stability, but its accuracy depends heavily on the chosen rock constitutive model and analysis dimension (2D vs. 3D). Significant discrepancies between 2D and 3D results, not yet fully quantified across models, pose a considerable risk as simplified 2D analyses can lead to unsafe estimations of structural loads. This study systematically compares the Mohr-Coulomb (M-C), Hoek-Brown (H-B), and Drucker-Prager (D-P) models using 2D and 3D FEM simulations. A standard horseshoe tunnel was analyzed for deformation, factor of safety (FoS), internal forces, and sensitivity to key parameters. Key findings reveal 3D analysis predicts substantially higher loads, with liner axial forces up to 25 times greater than 2D predictions due to the 3D arching effect. Model choice is more critical in 3D, where M-C yielded liner forces 30% higher than H-B. The H-B model showed greater sensitivity, predicting lower stability in the 2D analysis. This research provides quantitative evidence that 2D plane-strain analysis is unsafe for final design as it massively underestimates peak loads. The findings offer engineers practical guidance on the quantitative impact of model selection in a 3D context, contributing to safer, more reliable tunnel engineering practices.

	Text S_TS_2102752_Title.pdf Download (907kB)
	Text S_TS_2102752_Chapter1.pdf Download (481kB)
	Text S_TS_2102752_Chapter2.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (2MB)
	Text S_TS_2102752_Chapter3.pdf Download (793kB)
	Text S_TS_2102752_Chapter4.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (5MB)
	Text S_TS_2102752_Chapter5.pdf Download (386kB)
	Text S_TS_2102752_Appendix.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (7MB)

Item Type:	Thesis (S1)
Additional Information:	https://scholar.google.com/citations?hl=en&authuser=1&user=bhncMXUAAAAJ ID SINTA Dosen Pembimbing Herwan Dermawan: 6003810
Uncontrolled Keywords:	kekuatan massa batuan, mekanika batuan, metode elemen hingga, model konstitutif, terowongan constitutive models, finite element method, rock mass strength, rock mechanics, tunnel
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General)
Divisions:	Fakultas Pendidikan Teknik dan Industri > Jurusan Pendidikan Teknik Sipil > Program Studi Teknik Sipil
Depositing User:	Muhammad Hafizh Muhsin Amin
Date Deposited:	09 Oct 2025 03:50
Last Modified:	09 Oct 2025 03:50
URI:	http://repository.upi.edu/id/eprint/142672

Actions (login required)

View Item