BAB II SIFAT FISIK BATUAN
2.1;
Tujuan Untuk mengetahui sifat-sifat fisik dari batuan. Cara ini dapat digunakan
terhadap terhadap batuan batuan yang tidak mudah mudah hancur hancur,, mengemba mengembang ng dan melekat satu dengan yang lainnya, serta tidak meresap air bila dipanaskan.
2.2;
Landasan Teori Mekanika Mekanika batuan batuan adala adalah h ilmu ilmu pengetahu pengetahuan an teoritik teoritik dan terapan terapan yang
mempelajari karakteristik, perilaku dan respons massa batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya disekitarnya, baik karena aktivitas manusia maupun alamiah. Mekanika batuan mempelajari antara lain: Sifat-sifat fisik dan mekanik serta karakteristik massa batuan ; erbagai teknik analisis tegangan dan regangan batuan ; ; ;
!rinsip-prinsip !rinsip-prinsip yang menyatakan respons massa batuan terhadap beban Metodo Metodolo logi gi yang yang logis logis untuk untuk penera penerapan pan teoriteori-teo teori ri dan dan tekni teknik-t k-tekn eknik ik mekanika untuk solusi problem fisik nyata di bidang rekayasa batuan. "ekuatan "ekuatan batuan dapat dapat diukur diukur di lapangan lapangan dan pengukur pengukuran an di
labo labora rato tori rium um..
#ega #egang ngan an $def $defor orma masi si%%
diuk diukur ur di area area tamb tamban ang g
kemu kemudi dian an
dihubung dihubungkan kan terhadap terhadap tegangan tegangan dengan dengan berpedo berpedoman man pada konstanta konstanta elastik elastik dari dari
labor laborato atoriu rium. m.
&egangan gangan sebelu sebelum m
penam penamban banga gan n
merup merupaka akan n
kondis kondisii
tegangan asli, sulit dihitung, tetapi merupakan parameter desain tambang yang penting. &egang &egangan an tersebut tersebut umumnya umumnya diperkira diperkirakan kan dan diberi diberi beberapa beberapa kuantifikasi dengan memasang sekelompok pengukur tegangan elektrik dalam 'ros 'roset ette te((
pada pada
perm permuk ukaa aan n
batu batuan an,,
memi memind ndah ahka kan n
batu batuan an-b -bat atua uan n
yang yang
berde berdekat katan, an, dan mengu mengukur kur respo respon n tegang tegangan an seben sebenarn arnya ya yang yang dilepa dilepaska skan. n. "ondi "ondisi si tegan tegangan gan yang yang berkem berkemban bang g selama selama penamb penambang angan an merup merupaka akan n hal hal pent pentin ing g yang yang haru harus s dipe diperh rhat atik ikan an dala dalam m oper operas asii tamb tamban ang g seba sebaik ik dala dalam m perancan perancangan gan tambang. tambang. #egangan #egangan yang dihasilka dihasilkan n dari pola tegangan baru diukur dari )aktu ke )aktu atau dimonitor secara menerus selama penambangan penambangan
berlangsung. *alam mempelajari aspek kekuatan batuan $Mekanika atuan%, dikenal istilah #+* rock uality designation yaitu suatu penandaan atau penilaian kualitas batuan berdasarkan kerapatan kekar. #+* penting untuk digunakan dalam pembobotan massa batuan $#ock Mass #ating, #M#% dan pembobotan massa lereng $Slope Mass #ating, SM#%. !erhitungan #+* biasa didapat dari perhitungan langsung dari singkapan batuan yang mengalami retakan-retakan $baik lapisan batuan maupun kekar atau sesar%. Massa batuan, karena proses terjadinya secara alamiah memiliki sifat yang cenderung unik, meskipun secara deskritif namanya sama. leh karena itu maka sifat massa batuan di alam dibagi menjadi: eterogen ; ; ; ; ; ;
Mineralogis utiran padatan /oid 0nisotrop *iskontinu Massa batuan selalu mengandung unsur struktur geologi yang
mengakibatkannya tidak kontinu seperti karena kekar, sesar, retakan, fissure, bidang perlapisan. Struktur geologi ini cenderung memperlemah kondisi massa batuan. *idalam mekanika batuan, sifat-sifat batuan dibagi menjadi 1 yang slah satunya yaitu sifat fisik. Sifat fisik batuan meliputi: 1; !orositas !orositas didefenisikan sebagai perbandinagn antara volume total poripori batuan dengan volume total batuan per satuan volume tertentu. !orositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu: - !orositas absolute, yaitu perbandingan antara volume pori total terhadap volume batuan total yang dinyatakan dalam persen. - !orositas efektif, adalah perbandingan antara volume pori-pori yang saling berhubungan terhadap volume batuan total yang dinyatakan dalm persen. erdasarkan )aktu dan cara terjadinya, maka porositas dapat diklasifikasi kan menjadi dua, yaitu: - !orositas primer, yaitu porositas yang terbentuk pada )aktu yang bersamaan dengan proses pengendapan berlangsung. - !orositas sekunder, yaitu porositas yang terbentuk setekah proses pengendapan.
esar kecilnya porositas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu ukuran butir, susunan butir, sudut kemiringan dan komposisi mineral pembentuk batuan. 2; !ermeabilitas 0dalah sebagai ukuran media berpori untuk meloloskan2mele)atkan fluida. 0pabila media berporinya tidak saling berhubungan maka batuan tersebut tidak mempunyai permeabilitas. leh karena itu ada hubungan
3;
antara permeabilitas batuan dengan porositas efektif. Saturasi Merupakan perbandingan antara volume pori-pori batuan yang terisi fluida formasi tertentu terhadap total volume pori-pori batuan yang terisi fluida atau jumlah kejenuhan fluida dalam batuan reservoir per satuan volume pori. eberapa faktor yang mempengaruhi saturasi fluida reservoir adalah ukuran dan distribusi pori-pori batuan, ketinggian diatas free )ater level,
4;
adanya perbedaan tekanan kapiler. 3ettabilliti Suatu kemampuan batuan untuk dibasahi oleh fasa fluida atau kecendrungan dari suatu fluida untuk menyebar atau melekat ke permukaan batun. Selain itu juga, terdapat sifat-sifat fisik batuan yang lain, seperti: bobot isi, berat jenis, absorbsi dan void ratio. Untuk mengetahui sifat-sifat fisik dari batuan. Cara ini dapat digunakan
terhadap batuan yang tidak mudah hancur, mengembang dan melekat satu dengan yang lainnya, serta tidak meresap air bila dipanaskan. Untuk menentukan sifat fisik batuan, diperlukan perconto batuan untuk dilakukan pengujia, pembuatannya dijelaskan sebagai berikut: !embuatan core di laboratorium dilakukan dari blok batu yang diambil dari lapangan yang dibor dengan penginti laboratorium. Core yang didapat berbentuk silinder dengan diameter pada umumnya antara 45 6 75 mm dan tingginya dua kali diameter tersebut. Ukuran core dapat lebih besar dari ukuran yang disebut di atas tergantung dari maksud pengujian.Sedangkan di 8apangan, dari hasil pemboran inti $coring% langsung ke dalam batuan yang akan diselidiki di lapangan didapat inti yang berbentuk silinder. 9nti tersebut langsung dapat digunakan untuk pengujian di laboratorium dengan syarat tinggi perconto minimal
dua kali diameternya. Setiap perconto yang diperoleh kemudian diukur diameter dan tingginya, dihitung luas permukaan dan volumenya. *alam pengujian sifat fisik batuan ada beberapa hal yang harus dilakukan untuk mendapatkan data guna menentukan sifat fisik batuan adalah pengukuran terhadap : ;
erat percontoh asli $natural% : 3n
;
erat percontoh kering $sesudah dimasukkan ke dalam oven selama 1 jam dengan temperatur ; <5˚ C% : 3o
;
erat percontoh jenuh $sesudah dijenuhkan dengan air selama 1 jam% : 3)
;
erat percontoh jenuh = berat air > berat bejana : 3a
;
erat percontoh jenuh di dalam air > berat air > berat bejana : 3b
;
erat percontoh jenuh di dalam air : 3s = $3a - 3b% /olume percontoh tanpa pori-pori : 3o 6 3s
2.3;
Pengujian Densitas, Porositas, Berat Jenis, kadar Air, dan Derajat Kejenuhan Unttuk menentukan sifat fisik batuan , diperlukan contoh batuan untuk pengujian , pembuatannya dijelaskan sebagai berikut :
a; Di Laboratorium !embuatan contoh dilaboratorium dilakukan dari blok batu yang diambil dari lapangan yang dibor dengan penginti laboratorium. !erconto yang didapat berbentuk silinder dengan diameter pada umunyaa antara 45-75 mm dan tingginya dua kali diameter tersebut. Ukuran oerconto dapat lebih besar dari ukuran yang disebut diatas tergantung dari maksud pengujian.
b; Di Laangan *ari hasil pemboran inti $core drilling% langsung kedalam batuan yang akan diselidiki dilapangan didapat inti yang berbentuk silinder. 9nti tersebut langsung dapat digunakan untuk pengujian dilaboratorium dengan syarat tinggi perconto minimal duakali diameternya. Setiap
perconto yang diperoleh kemudian diukur diameter dan tingginya, dihitung luas permukaan dan voluenya.
2.4;
A!at"A!at #ang Digunakan a; *esikator, digunakan untuk menyedot udara yang ada pada pori-pori specimen
b; !emanas $oven% dengan temperatur ?54 ˚ C s2d ??5˚ C, digunakan untuk memanaskan specimen selama kurang lebih 1 jam
c; @angka sorong, untuk mengukur diameter dan panjang specimen d; &imbangan dengan ketelitian 5,5? gr e; !ompa vacum, untuk menjenuhkan specimen f; Stop)atch
2.5;
Prosedur a; Siapkan ; A 6 7 spesimen yang berbentuksilinder b; /olume batuan diukur dengan menentukan dimensinya menggunakan jangka sorong
c; Spesimen dijenuhkan dalam tabung vacum dengan daya isap kurang dari 5,55B kg2cm 1 selama 1 jam
d; atuan diangkat dari tempat pemvacuman setelah penjenuhan 1 jam e; atuan dicuci untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada batuan tersebut dan dikeringkan dengan lap bersih dan kering
f; "emudian dilakukan penimbangan untuk mengetahui berat jenuh tergantung pada tiap-tiap batuan dengan terlebih dahulu menimbang ca)an timbangan
g; *ilakukan penimbangan berat jenuh tiap-tiap batuan h; Selanjutnya batuan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu ?54 ˚C -??5˚ C selama kurang lebih 1 jam
i;
Setelah dioven selama ; 1 jam batuan diangkat dari oven untuk melakukan penimbangan berat kering , dilakukan setelah batuan itu di didinginkan terlebih dahulu.
2.6;
Penimbangan Berat Per$ontoh eberapa hal yang harus dilakukan untuk mendapatkan data guna menentukan sifat fisik batuan adalah pengukuran terhadap :
a; erat percontoh asli $natural% : 3n b; erat percontoh kering $sesudah dimasukkan oven selama 1 lam dengan tempertur kurang lebih <5 C% : 3o
c; erat percontoh jenuh $sesudah dijenuhkan selama 1 jam%:3) d; erat percontoh jenuh > berat air > berat bejana :3a e; erat percontoh jenuh tergantung didalam air > berat air > berat bejana : 3b
f; erat percontoh jenuh didalam air : 3s = $3a-3b% g; /olume percontoh tanpa pori 6pori : 3o 6 3s h; /olume percontoh total : 3) 6 3s 2.7;
%umus Umum #ang Digunakan eberapa ruus yang digunakan untuk menentukan sifat fisik batuan adalah sebagai berikut :
a; obot isi asli $naturaldensity% : b; Bobot isi kering (dry density) : c; obot isi jenuh $saturated density% : d; “ Apparent specific grafity “ : e; “ True specific gravity “ : f; Kadar air asli (natural water content) : g; “ aturated water content “ (absobtion) : h; !era"at ke"enu#an (degre of saturation) : i;
$orositas :
j;
“ %oid ratio “ : e &
/ bobot isi air / bobot isi air
DAFTA% PUSTAKA
8aboratorium &ambang, Staff 0ssisten. 15?1. !enuntun !raktikum Deomekanika. andung : Universitas 9slam andung "urnia)an,15??,( Sifat atuan ',http:22 dunia geologi blogspot.com215??252sifatbatuan.html. diakses 1B Eebruari 15?4 $nline% !ratama,Surya,15?1(Mekanika
atuan
'.http:22
tambang
unhas
blogspot.com215?12?72mekanika-batuan.html. diakses 1B februari $nline%
