B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
KARATERISTIK MASSA BAT BATUA UAN N-7
Suseno Kramadibrata Made Astawa Rai Ridho K Wattimena Laboratorium Laboratorium Geomeknika FIK FIKTM - ITB ITB
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Klasifikasi Batuan Utuh & Massa Batuan
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Klasifikasi Batuan Utuh & Massa Batuan
Kara Karakt kte erist ristik ik Mass Massa a Batua atuan n B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Rock Quality Designation (RQD)
Bidang diskontinuiti
Jarak antar bidang diskontinuiti
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Orientation
Orientation B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Bidang Diskontinuiti / Kekar B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Bidang diskontinuiti di dalam massa batuan dapat membantu mudahnya proses penggalian namun belum tentu untuk pemboran.
Keberadaan bidang diskontinuiti dalam massa batuan dapat membantu pencapaian fragmentasi yang diinginkan.
Karakteristik penting bidang diskontinuiti:
kekerapan (frequency) atau jarak antara bidang diskontinuiti
orientasi yang selanjutnya dibagi dalam dua bagian, yaitu arah kemiringan (dip direction) dan kemiringan (dip).
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Orientasi Bidang Kekar Strike
ABC = Dip kekar
Dip lereng
B
Bidang kekar
A Arah dip kekar
Arah dip lereng
C
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Orientasi Bidang Kekar Terhadap Sisi Lereng
Horizontal
Dip out to face
Dip into face
Strike perpendicular to face
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Jarak Antar Kekar
Jarak pisah antar diskontinuiti atau kekar adalah jarak tegak lurus antara dua bidang diskontinuiti yang berurutan sepanjang sebuah garis pengamatan yang disebut scan-line dan dinyatakan sebagai intact length.
Panjang scan-line minimum untuk pengukuran jarak diskontinuiti sekitar 50 kali jarak rata-rata diskontinuiti yang hendak diukur.
Sedangkan menurut ISRM (1981) panjang ini cukup sekitar 10 kali, tergantung kepada tujuan pengukuruan scan-line-nya.
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Klasifikasi Jarak Kekar (Attewell, 1993) Deskripsi
Strukture Bidang Diskontinuiti
Jarak - mm
Very wide spaced
Very thickly bedded
> 2000
Widely spaced
Thickly bedded
600 - 2000
Moderately widely spaced
Medium bedded
200 - 600
Closely spaced
Thinly bedded
60 - 200
Very closely spaced
Very thinly bedded
20 - 60
Thickly laminated (sedimentary)
6 - 20
Narrow (metamorphic and igneous)
6 - 20
Foliated, cleaved, flow-banded, etc. metamorphic
6 - 20
Extremely closely spaced
< 20 Thinly laminated (sedimentary)
<6
Very closely foliated, cleaved flow-banded, etc. ( metamorphic and igneous)
<6
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Prosedur Normal Untuk Garis Pengukuran Kekar
Garis bentangan Membentuk Dip Setinggi Mata Pengamat Panjang minimum garis pengukuran yang tersedia 10 kali jarak rata-rata kekar/panjang minimum 30 m Variasi Orientasi Keluarga Kekar Kerataan permukaan singkapan massa batuan Ketersedian muka singkapan massa batuan lain yang saling tegak lurus Diukur 2 Kali, Maju Mundur Variasi Jenis Batuan Keadaan Air Tanah Cuaca
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Pengukuran Kekar
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Misalnya bidang lemah tersebut mempunyai orientasi N40oE/50o
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Rock Quality Designation - RQD
RQD = Panjang total inti bor 0.10 m
X 100%
Panjang total bor (m)
L = 24 cm
m c 0 0 2 = n u R e r o C l a t o T g n a j n a P
L = 18 cm L=0
Tidak ada yang lebih besar sama dengan 10 cm
L = 11 cm
L = 49 cm
RQD = ((24+18+11+49)/200)) x 100% RQD = 51%
L=0
Tidak ada perolehan
Jumlah potongan inti bor diukur pada inti bor sepanjang 2 m, Potongan akibat penanganan pemboran harus diabaikan dari perhitungan Into bor yang lembek dan tidak baik berbobot RQD = 0 (Bieniawski, 1989).
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Core Drill / Inti Bor
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
RQD vs.
Bila inti bor tidak tersedia, RQD dapat dihitung secara tidak langsung dengan melakukan pengukuran orientasi dan jarak antar diskontinuiti pada singkapan batuan.
Persamaan Priest & Hudson (1976): RQD = 100 e-0.1 (0.1
+ 1)
= frekuensi diskontinuiti per meter
Klasifikasi Massa Batuan B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Sistem klasifikasi massa batuan sering gunakan > 2 parameter, tergantung kepentingannya.
Klasifikasi massa batuan dibuat untuk memenuhi (Bieniawski, 1989): 1.
Untuk mengidentifikasi parameter yang paling mempengaruhi perilaku massa batuan.
2.
Untuk membagi massa batuan kepada kelompok grup yang berperilaku sama, yaitu kelas massa batuan dengan kualitas berbeda.
3.
Untuk melengkapi suatu dasar pengertian karakteristik masingmasing kelas.
4.
Untuk menghubungkan pengalaman atas pengamatan suatu kondisi massa batuan di satu tempat dengan lainnya.
5.
Untuk menghasilkan data kuantitatif untuk desain rekayasa.
6.
Untuk melengkapi suatu dasar umum komunikasi.
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Rock Mass Rating (Bieniawski, 1973)
Sistem Rock Mass Rating (RMR), atau sering juga dikenal sebagai Geomechanics Classification
Klasifikasi ini telah dimodifikasi berulang kali begitu informasi baru dari studi-studi kasus diperoleh dan menjadikannya sesuai dengan International Standard dan prosedur.
RMR terdiri dari 5 parameter utama & 1 parameter pengontrol untuk membagi massa batuan 1.
Kuat Tekan Batuan utuh (UCS)
2.
RQD
3.
Jarak diskontinuiti/kekar
4.
Kondisi diskontinuiti/kekar
5.
Kondisi air tanah
6.
Koreksi dapat dilakukan bila diperlukan untuk “ Orientasi diskontinuiti/kekar ”
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
RMR – A Klasifikasi Parameter & Pembobotan Parameter 1
Untuk kuat tekan rendah perlu UCS
Kuat tekan
PLI (MPa)
> 10
4 - 10
2- 4
1- 2
batuan utuh
UCS (MPa)
> 250
100 - 250
50 - 100
25 - 50
5-25
1-5
<1
Bobot
15
12
7
4
2
1
0
RQD (%)
90 - 100
75 - 90
50 - 75
25 - 50
< 25
Bobot
20
17
13
8
3
Jarak diskontinuiti
>2m
0.6-2 m
0.2-0.6 m
0.06-0.2 m
< 0.06 m
Bobot
20
15
10
8
5
sangat kasar, tdk menerus, tdk ada pemisahan, dinding batu tdk lapuk
agak kasar. pemisahan < 1 mm, dinding agak lapuk
agak kasar. pemisahan < 1 mm, dinding sangat lapuk
Slicken-sided /tebal gouge < 5 mm, atau pemisahan 1-5 mm, menerus
Gouge lunak tebal > 5 mm, atau pemisahan > 5 mm, m enerus
30
25
20
10
0
Aliran/10 m panjang terowongan (Lt/min)
None
< 10
10 - 25
25 - 125
> 125
Tekanan air kekar/MaksTegang an utama
0
< 0.1
0.1 - 0.2
0.2 - 0.5
> 0.5
Kondiisi umum
Kering
Lembab
Basah
Menetes
15
10
7
4
2
3
4 Kondisi diskontinuiti
Bobot Air tanah
5
Selang Nilai
Bobot
Mengalir 0
RMR - B Peubah bobot orientasi diskontinuiti
B T Jurus & kemiringan orientasi I n diskontinuiti a g n Terowongan a b m Bobot Fondasi a t r e Lereng P k i n k e T n e m e t r a Bobot 100 - 81 p e D No. Kelas I K S Description Batuan n a sangat baik u t a B a k i n a k e M 1 1 1 No. Kelas 3 A T Stand up time rata-rata # 7
Sangat menguntungkan
Menguntungkan
Sedang
Tidak menguntungkan
Sangat tidak menguntungkan
0
-2
-5
- 10
- 12
0
-2
-7
- 15
- 25
0
-5
- 25
- 50
- 60
RMR - C Kelas massa batuan menurut bobot total 80 - 61
60 - 41
40 - 21
< 20
II
III
IV
V
Batuan baik
Batuan sedang
Batuan buruk
Batuan sangat buruk
RMR - D Arti kelas massa batuan I
II
III
IV
V
20 th. utk 15 m span
1 th. utk 10 m span
1 mgg utk 5 m span
10 jam utk 2.5 m span
30 min utk 1 m span
Kohesi massa batuan (kPa)
> 400
300 - 400
200 - 300
100 - 200
< 100
Sudut gesek dalam
> 450
350- 450
250- 350
150 - 250
< 150
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Strike Kekar Tegak Lurus Sumbu Terowongan
Strike bidang diskontinu tegak lurus dengan sumbu terowongan dengan arah dip melawan arah penggalian sebesar 45 – 90 °
Strike bidang diskontinu tegak lurus dengan sumbu terowongan dengan arah dip melawan arah penggalian sebesar 20 – 45 °
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Strike Kekar Tegak Lurus Sumbu Terowongan Strike bidang diskontinu tegak lurus dengan sumbu terowongan dengan arah dip searah penggalian sebesar 45 – 90°
Strike bidang diskontinu tegak lurus dengan sumbu terowongan dengan arah dip searah penggalian sebesar 20 – 45 °
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Strike Kekar Sejajar Sumbu Terowongan Strike bidang diskontinu sejajar dengan sumbu terowongan dengan arah dip searah penggalian sebesar 45 – 90 °
Strike bidang diskontinu sejajar dengan sumbu terowongan dengan arah dip searah penggalian sebesar 20 – 45 °
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Strike Kekar Sejajar Sumbu Terowongan Strike bidang diskontinu sejajar dengan sumbu terowongan dengan arah dip searah penggalian sebesar 0 – 20 °
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Profil kekasaran (roughness) & pemeriannya (ISRM, 1981). Panjang profile dalam selang 1 - 10 m Skala vertikal & horizontal sama
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Profil kekasaran (roughness) & pemeriannya (ISRM, 1981). Panjang profile dalam selang 1 - 10 m Skala vertikal & horizontal sama
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Pengaruh Orientasi Kekar Dalam Pembuatan Terowongan & Penggalian (Bieniawski, 1989: Fowell & Johnson, 1991) 1
Pengaruh jurus & kemiringan kekar untuk penerowongan Jurus tegak lurus sumbu terowongan Galian searah kemiringan kemiringan 45-90o Sangat menguntungkan
2
Galian melawan kemiringan
= 20-450
= 45-900
Menguntungkan
Sedang
= 20-450 Tidak menguntungkan
Jurus paralel
Dip 0 - 20 o
sumbu terowongan
Tdk tergantung jurus
= 45-900
= 20-450
Sangat tdk menguntungkan
Sedang
Tdk menguntungkan
Koreksi orientasi untuk penggalian dengan RMR (Fowell & Johnson, 1991) Kelas Batuan
I
II
III
IV
V
Orientasi jurus & kemiringan
Sangat menguntungkan
Menguntungkan
Sedang
Tidak menguntungkan
Sangat tidak menguntungkan
Bobot untuk penggalian
-12
-10
-5
-2
0
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Rock Mass Quality - Q System
Klasifikasi Massa Batuan menurut Q-System dibuat di Norwegia pada tahun 1974 oleh Barton, Lien dan Lunde, semuanya dari Norwegian Geotechnical Institute. Pembobotan Q-System didasarkan atas penaksiran numerik kualitas massa batuan dengan menggunakan 6 parameter berikut ini:
RQD Jumlah set kekar Kekasaran kekar atau diskontinuiti utama Derajat alterasi atau pengisian sepanjang kekar yang paling lemah Aliran air Faktor reduksi tegangan
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Q System
Q
RQD Jr Jw x x Jn Ja SRF
RQD = Rock quality designation
Jn
= Jumlah set kekar
Jr
= Angka kekasaran kekar
Ja
= Angka alterasi kekar
Jw
= Angka reduksi kondisi air
SRF = Faktor reduksi tegangan
Ukuran blok - (RQD/Jn)
Kuat geser blok utuh - (Jr/Ja)
Tegangan aktif - (Jw/SRF)
B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
Deskripsi & Nilai Q-Sistem (Barton dkk, 1974)
1. Rock Quality Designation
RQD (%)
A. Very poor B. Poor C. Fair D. Good E. Excellent
0 - 25 25 - 50 50 - 75 75 - 90 90 -100
2. Modified Joint Set Number (Kirsten, 1982) A. Massive, none or few joints B. One joint set / fissure set C. One joint set / fissure set / plus random D. Two joint sets / fissure set E. Two joint sets / fissure set / plus random F. Three joint sets / fissure set G. Three joint sets / fissure set / plus random H. Four joint sets / fissure set J. Multiple joint / fissure set
Jn 1.0 1.22 1.5 1.83 2.24 2.73 3.34 4.09 5.0
3. Joint Roughness Number (a) Rock wall contact and (b) Rock wall contact before 10 cm shear A. Discontinuous joint B. Rough or irregular, undulating C. Smooth, undulating D. Slickensided, undulating E. Rough or irregular, planar F. Smooth, planar G. Slickensided planar
Jr 1.0 4.0 3.0 2.0 1.5 1.5 1.0 0.5
(c) No rock wall contact when sheared H. Zone containing clay minerals thick enough to prevent rock wall contact 1.0b J. Sandy, gravelly/crushed zone thick enough 1.0b
Note : Add 1.0 if the mean spacing of the relevant joint set is greater than 3 m 2. Jr = 0.5 can be used for planar slickensided joints the lineations are favorable oriented .
4. Joint Alteration Number Ja
r
(a) Rock wall contact B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
A. Tightly healed, hard, nonsoftening, impermeable filling, i.e., quartz or epidote
0.75
B. Unaltered joint walls, surface staining only
1
25-35 o
coatings, sandy particles, clay-free disintegrated rock, etc.
2
25-30 o
D. Silty or sandy clay coatings, small clay fraction (non-softening)
3
20-25 o
4
8-16 o
F. Sandy particles, clay-free disintegrate rock etc.
4
25-30o
G. Strongly over-consolidated, non-softening clay mineral fillings (continuous, < 5 mm in thickness)
6
16-24 o
H. Medium or low over-consolidation, softening, clay mineral fillings (continuous,< 5 mm in thickness)
8
12-16 o
8
6-12o
C. Slightly altered joint walls. Non-softening mineral
E. Softening or low-fri ction clay mineral coatings, i.e., kaolinite, mica. Also chlorite, talc, gypsum, & graphite, etc., & small quantities of swelling clays (discontinuous coatings, 1-2 mm or less in thickness) (b) Rock wall contact before 10 cm shear
J. Swelling clay fillings, i.e., monmorilonite (continuous, < 5 mm in thickness). Value of Ja depends on percentage of swelling clay sized particles, and acces to water, etc. (c) No rock wall contact when sheared K. Zones or bands of disintegrated or crushed rock & clay (see G., H., J., for description of clay condition)
6-8 or 16-24o 8-12
L. Zones or bands of silty or sandy clay, small clay fraction (nonsoftening)
5.0
M. Thick, continuous zones or bands of clay (see G., H., J., for description of clay condition)
10-13 or 13-20 6-24o
Note : Values of fr are intended as an approximate guide to the mineralogcal properties of the alteration products.
5. Stress Reduction Factor B T I n a g n a b m a t r e P k i n k e T n e m e t r a p e D K S n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T # 7
`SRF
(a) Weakness zones intersecting excavation, which may cause loosening of rock mass when tunnel is excavated A. Multiple occurences of weakness zonescontaining clay or chemically disintegrated rock, very loose surrounding rock (any depth) 10.0 B. Single-weakness zones containing clay or chemicallydisintegrated rock (depth of excavation < 50 m) 5.0 C. Single-weakness zones containing clay or chemically disintegrated rock (depth > 50 m) 2.5 D. Multiple-shear zones in competent rock (clay-free), loose surrounding rock (any depth) 7.5 E. Single-shear zones in competent rock (clay-free) & (depth of excavation < 50 m) 5.0 F. Single-shear zones in competent rock (clay-free) & (depth of excavation > 50 m) 2.5 G. Loose open joints, heavily jointed or "sugar cube", etc. (any depth) 5.0 (b) Competent rock, rock stress problems H. Low stress, near surface J. Medium stress K. High-stress, very tight structure (usually favorableto stability, may be unfavorable to wall stability L. Mild rock burst (massive rock)
c /
1 >200 200-10
/ t 1 >13 13-0.66
2.5 1.0
10-5 < 25
0.66-0.33 < 0.16
0.5-2.0 10-20
(c) Squeezing rock; plastic flow of incompetent rock under the influence of high rock pressures N. Mild squeezing rock pressure O. Heavy squeezing rock pressure
5-10 10-20
(d) Swelling rock: chemical swelling activity depending on presence of water P. Mild swelling rock pressure 5-10 R. Heavy swelling rock pressure 10-15 Note : (i) Reduce these SRF values by 25-50% if the relevant shear zones only influence but do not intersect the excavation (ii) For strongly anisotropic stress field (if measured ) : when 5 < 1/ 3 < 10, reduce sc and t to 0.8 c and 0.8 t; when 1/ 3 > 10, reduce c and t to 0.6 c and 0.6 t (where c = UCS and t = tensile strength (point load), 1 and 3 = major and minor principal stresses)
