TUGAS PRAKTIKUM GEOLOGI TEKNIK ROCK QUALITY DESIGNATION (RQD) & SCANLINE
Disusun oleh: Topan Ramadhan 131.10.1181 Kelompok A Senin (15:00-16:40)
JURUSAN TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA 2015
PENDAHULUAN Geoteknik merupakan perangkat lunak (ilmu) untuk kepentingan manusia dalam mencapai keberhasilan pembangunan fisik infrastruktur melalui penyediaan bangunan (termasuk prasarana transportasi/jalan) yang kuat dan aman dari ancaman kerusakan. Ruang lingkup kajian dalam geoteknik berhubungan dengan studi: 1) batuan dan/atau tanah sebagai material bangunan (construction material), 2) massa batuan (rock mass) yang langsung berkaitan dengan tubuh bangunan, 3) massa batuan yang tidak langsung berkaitan dengan tubuh bangunan tetapi sebagai penyusun bangunan alami di lingkungan sekitarnya, misalnya gunung, lereng, tebing, maupun dataran limpah banjir yang luas, sehingga dapat saja memendam atau berpotensi ancaman bagi keselamatan bangunan tersebut. Aspek manfaat dari kajian tersebut : 1. Sebagai material bangunan dan atau tanah digunakan untuk mengisi atau menyusun bangunan. Beberapa contoh berikut diantaranya: Batu untuk menyusun mansory, beton, dan sebagainya. Tanah untuk menyusun tanggul, landasan jalan raya, dan berbagai keperluan urugan lainnya. 2. Sebagai massa batuan yang terkait langsung dengan bangunan. Batuan berfungsi sebagai landasan atau fundasi ataupun tumpuan bangunan, misalnya: Massa batuan sebagai tumpuan bendungan, baik di bawah maupun di kiri-kanan tubuh bendungan yang bersangkutan (right and/or left abutment). Selanjutnya, sebagai massa batuan, batuanpun berfungsi sebagai media tempat bangunan dibuat, sehingga batuan berfungsi sebagai penyusun bangunan tersebut termasuk sebagai lingkungan bangunan yang bersangkutan, contoh : Terowongan yang dibuat menembus massa batuan. 3. Sebagai massa batuan penyusun bangunan alami di lingkungan bangunan, misalnya lereng rawan longsor, lembah rawan banjir dan sebagainya. Ruanglingkup kajian tersebut pada akhirnya meliputi studi tentang kekuatan/kelemahan batuan dan/atau tanah sebagai material bangunan maupun massa batuan secara luas, sehingga geoteknik perlu didukung oleh ilmu-ilmu penunjangnya, yaitu: a. Mekanika tanah, dan Mekanika batuan, b. Geologi Teknik, c. Geologi Kebencanaan, d. Hidrogeologi, dan Geologi (yang secara luas membahas genesis batuan, urutan kejadiannya, tektonik dan konfigurasi struktur geologi termasuk kegempaan dan bentuk bentuk bangunan alami yang dikenal sebagai geomorfologi ). Dalam mempelajari kekuatan maupun kelemahan batuan dan/atau tanah untuk kepentingan pemenuhan kebutuhan tersebut di atas (dalam konteks dengan bangunan), studi geoteknik tidak lepas dari kajian genesis batuan, yang lebih meluas lagi kepada genesis tanah yang berasal dari batuan induknya, dengan lima faktor terkait sbb. : S = f (R, C, T, O, t), S (soil) dipengaruhi factor faktor R (batuan induk), C (iklim), T (topografi), O (organisme), dan t (waktu), karena terbentuk oleh 5 faktor tersebut. Dengan diketahui genesis tanah, maka kekuatannya ataupun kelemahannya makin mudah dipelajari, makin mudah pula diketahui daerah penyebarannya untuk setiap
jenis tanah karena terkait dengan penyebaran batuan induknya, topografinya, iklim sekitarnya, organisme yang tumbuh/hidup di dalamnya dan sebagainya, sehingga jelas dapat diketahui penyebaran wilayah tempat berlangsungnya proses pembentukan tiap jenis tanah yang bersangkutan (perhatikan pelapukan di daerah basah dan kering). Selanjutnya pada proses pembentukan residual soil, dikenal urutan profil tanah mulai dari batuan induk yang segar, ke arah atas bertahap lapisan-lapisan yang berangsur menuju tanah terlapukan kuat dan lengkap, yang kemudian ditutupi tanah organik, campur humus. Urutan tersebut dari atas ke bawah : Top soil (organic soil) Completelly weathered zone Strongly weathered zone Moderatelly weathered zone Partly weathered zone Fresh rock Selain itu dikenal pula jenis tanah transport (transported soil), berupa aluvium, kolovium maupun dilivium. Ada juga sand dunes dan sebagainya. Salah satu ilmu penunjang dalam geoteknik adalah geologi teknik, Geologi Teknik adalah ilmu yang mempelajari atau mengkaji gejala geologi dari aspek kekuatan dan/atau kelemahan geologi (a.l. aspek kebencanaan), diaplikasikan untuk kepentingan pembangunan infrastruktur terutama pada tahap desain dan tahap konstruksi bangunanbangunan. Beberapa kajian yang penting untuk geologi teknik, antara lain: Erosi dan erodibilitas, genesa tanah & faktor-faktor yang mempengaruhi lapukan tanah, profil pelapukan tanah residu, deskripsi dan klasifikasi tanah, dan peta geologi teknik dan skala peta (1:5.000 s/d 1:200.000) Ruanglingkup kajian geologi teknik meliputi kajian terhadap aspekaspek keteknikan dari berbagai masalah (sebagai faktor penghambat, a.l. kebencanaan) dan manfaat (sebagai faktor pendukung) beberapa faktor, antara lain: Batuan / tanah / material, struktur geologi dan geomorfologi. Dalam mempelajari aspek kebencanaan geologi, dikenal salah satu jenis kebencanaan berupa longsor. Faktor-faktor penunjang daerah rawan longsor adalah litologi (batuan dan lapukannya), tektonik (struktur geologi dan kegempaan), geomorfologi (terutama aspek kemiringan lereng), vegetasi dan iklim (terutama curah hujan). Berdasarkan jenisnya, longsoran dapat diklasifikasikan (lihat lampiran) Dalam mempelajari aspek kekuatan batuan (a.l. Mekanika Batuan), dikenal istilah RQD rock quality designation yaitu suatu penandaan atau penilaian kualitas batuan berdasarkan kerapatan kekar. RQD penting untuk digunakan dalam pembobotan massa batuan (Rock Mass Rating, RMR) dan pembobotan massa lereng (Slope Mass Rating, SMR). Perhitungan RQD biasa didapat dari perhitungan langsung dari singkapan batuan yang mengalami retakan-retakan (baik lapisan batuan maupun kekar atau sesar) berdasarkan rumus Hudson (1979, dalam Djakamihardja & Soebowo, 1996) sbb.:
λ adalah rasio antara jumlah kekar dengan panjang scan-line (kekar/meter). Makin besar nilai RQD, maka frekuensi retakannya kecil. Frekuensi retakannya makin banyak, nilai RQD makin kecil. Jika frekuensi retakan = 20 kekar/meter, maka RQD = 40,60 % Jika frekuensi retakan = 11 kekar/meter, maka RQD = 69,90 % Jika frekuensi retakan = 5 kekar/meter, maka RQD = 90,9 % Jika frekuensi retakan = 2 kekar/meter, maka RQD = 98,2 % Dalam penilaian massa batuan (Rock Mass Rating, RMR), prosentase RQD diberikan penilaian berikut di tabel sebelah:
PENGERTIAN SCAN LINE Salah satu cara untuk menampilkan objek 3 dimensi agar terlihat nyata adalah dengan menggunakan shading. Shading adalah cara menampilkan objek 3 dimensi dengan mewarnai permukaan objek tersebut dengan memperhitungkan efek-efek cahaya. Efek-efek cahaya yang dimaksud adalah ambient, diffuse, dan specular. Metode shading yang digunakan adalah Flat Shading, Gouraud Shading, dan Phong Shading. Untuk Flat Shading, perhitungan warna dilakukan satu kali karena dalam 1 face tidak terjadi gradasi warna, untuk Gouraud Shading, pewarnaan vertex dilakukan pada tiap vertex sehingga tampak gradasi warnanya. Dan untuk Phong Shading, pewarnaan dilakukan pada tiap garis hasil scanline pada face sehingga gradasi tampak lebih halus. Aplikasi yang dibuat sebagai tugas akhir ini bertujuan untuk mewarnai objek 3 dimensi dengan 3 metode sehingga user yang menggunakan dapat melihat perbandingan waktu maupun hasil antara metode yang satu dengan metode yang lain. Secara umum, aplikasi ini membaca file
yang berisi data mesh objek kemudian mewarnai objek tersebut sesuai dengan metode yang dipilih. Aplikasi dibuat menggunakan Microsoft Visual C++ dan OpenGL. Dari hasil implementasi dan pengujian sistem, Phong Shading merupakan metode yang terbaik dikarenakan untuk mewarnai objek dilakukan scanline sehingga pada tiap face, pewarnaan dilakukan tiap garis. Namun, proses pewarnaan yang dilakukan lebih lama daripada yang lain akibat scanline yang dilakukan. Algoritma Scan Line: melakukan scanning untuk setiap baris dari layar bidang gambar untuk setiap permukaan objek pada ruang tiga dimensi dan menampilkan hasilnya setelah melaksanakan proses setiap baris scanning-nya. Kedua algoritma ini dibandingkan berdasarkan besar memori dan waktu yang dipergunakan oleh masing-masing algoritma. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa algoritma Scanline menggunakan memori yang lebih sedikit dari algoritma ZBuffer, sedangkan dari segi kecepatan algoritma Scan Line lebih unggul daripada algoritma Z Buffer bilamana objek yang ditampilkan pada bidang gambar mengumpul pada baris y, sedangkan Z Buffer lebih unggul dari Scan Line bila objek yang digambar menyebar dan menggunakan keseluruhan baris pada bidang gambar dengan bidang permukaan yang digambar semakin banyak. METODE SCAN LINE Teknik Pengambilan Data Dalam penelitian ini digunakan metode scanline sampling. Metode ini dapat digunakan untuk mengetahui orientasi bidang diskontinuitas pada permukaan yang dianggap mewakili orientasi bidang diskontinuitas batuan secara keseluruhan. Peralatan yang dipakai berupa tali, kompas,clip board,dan penggaris. Cara pengambilan data dengan metode scanline sampling adalah dengan mencatat semua karakteristik bidang diskontinuitas yang memotong tali yang dibentangkan di sepanjang permukaan batuan dengan batasan 30 centimeter ke atas dan 30 centimeter ke bawah dari garis pengamatan. Arah dari scanline ini harus dicatat. Sedapat mungkin arah dari Scanline sama di semua segmen untuk mengurangi bias pengukuran. Batas toleransi perbedaan arah scanline adalah 20°, sehingga perbedaan tersebut masih dapat diabaikan. Data-data yang diambil dalam penelitian ini, yang selanjutnya akan digunakan dalam analisis kinematik dan klasifikasi massa batuan, berupa data diskontinuitas (lihat Lampiran B) baik yang terbentuk secara primer maupun secara sekunder, JRC, SHV, dan kondisi keairan. Secara sistematik, teknik pengambilan data dalam penelitian in meliputi : a. Pengukuran panjang, arah kemiringan dan kemiringan scanline. b. Pengukuran arah dan kemiringan lereng. c. Pengukuran atribut diskontinuitas, yang terdiri dari orientasi diskontinuitas, panjang diskontinuitas, jarak/spasi diskontinuitas, kondisi diskontinuitas, dan lebar bukaan diskontinuitas. d. Penentuan kondisi umum keairan. e. Penilaian koefisien kekasaran permukaan diskontinuitas (JRC). f. Pengujian Schmidt hammer untuk menentukan Schmidt Hammer Value (SHV). Teknik Pengolahan Data
Setelah melakukan pengumpulan data diskontinuitas dengan metode scanline sampling, maka langkah selanjutnya adalah melihat penyebaran orientasi bidang diskontinuitas pada bidang stereonet. Untuk mempermudah prosesnya digunakan program aplikasi Stereonet dan Dips. Tujuan pengeplotan orientasi bidang diskontinuitas pada stereonet adalah mendapatkan arah umum dari orientasinya. Dari hasil pengeplotan didapatkan bahwa orientasi umum diskontinuitas terutama rekahan sangat dipengaruhi oleh arah tegasan utama utara – selatan. Rekahan-rekahan tersebut memiliki arah umum utara – selatan, baratlaut – tenggara, dan timurlaut – baratdaya. Berdasarkan arah dari rekahan yang dikaitkan dengan arah tegasan utama, maka rekahan-rekahan yang berarah utara – selatan dikelompokkan pada extension joints dan pasangan kekar berarah baratlaut – tenggara dan timurlaut – baratdaya merupakan shear joints. Langkah berikutnya adalah membuat set diskontinuitas dari contour plot tersebut. Penentuan kelompok diskontinuitas dilakukan berdasarkan penyebaran orientasi bidang diskontinuitas pada bidang stereonet. Bidang-bidang diskontinuitas yang membentuk satu kelompok dapat dikelompokkan dalam satu set diskontinuitas. Selanjutnya adalah pengujian sifat keteknikan dari batugamping (lihat Lampiran C). Pengujian tersebut dimaksudkan untuk mengetahui kohesi residual, sudut geser dalam residual, kekuatan batuan rata-rata dan densitas kering batugamping. Dari pengujian, didapatkan hasil kohesi residual sebesar 2,059 MPa, sudut geser dalam residual sebesar 8,43°, kekuatan batuan rata-rata sebesar 25 MPa, dan densitas kering sebesar 22,5 kN/m3. Setelah didapatkan hasil kohesi residual, sudut geser dalam residual, JRC (lihat Lampiran D), dan JCS (lihat Lampiran E), maka akan dapat diketahui nilai sudut geser dalam efektif (lihat Lampiran F). Berikutnya adalah pengeplotan kedudukan-kedudukan set diskontinuitas, muka lereng dan sudut geser dalam efektif masing-masing scanline pada stereonet . Setelah itu didapatkan potensi keruntuhan lereng batuan pada masing-masing scanline dari model pengeplotan tersebut.
PENGERTIAN RQD Dikembangkan pada tahun 1964 oleh Deere. Metode ini didasarkan pada penghitungan persentase inti terambil yang mempunyai panjang 10 cm atau lebih. Dalam hal ini, inti terambil yang lunak atau tidak keras tidak perlu dihitung walaupunmempunyai panjang lebih dari 10cm. Diameter inti optimal yaitu 47.5mm. Nilai RQD ini dapat pula dipakai untuk memperkirakan penyanggaan terowongan. Saan ini RQD sebagai parameter standar dalam pemerian inti pemboran dan merupakan salah satu parameter dalam penentuan klasifikasi massa batuan RMR dan Q-system. RQD didefinisikan sebagai:
Berdasarkan nilai RQD massa batuan diklasifikasikan sebagai berikut :
Metode RQD dan Prosedur Pengukuran Rock Quality Desgination (RQD) Prosedur pengukuran RQD yang benar digambarkan dalam Gambar 1. Cara perhitungan dengan gambar disajikan dalam SNI 03-2436. b. Korelasi asli RQD harus dicatat berdasarkan atas pengukuran pada inti ukuran NX(Deere,1963) RQD dapat dihitung berdasarkan inti yang mempunyai diameter minimal berukuran NX (Deere dan Deere, 1989 , pada Gambar 2) c. Inti pipa kawat yang menggunakan NQ, HQ, dan PQ dapat juga diterima Ukuran BQ dan BX lebih kecil tidak dapat digunakan, sebab yang lebih kecil dari NX sangat berpotensi mengalami kerusakan dan kehilangan inti. Pengukuran panjang potongan intiPotongan inti yang sama dapat diukur dengan tiga cara, yaitu sepanjang garissumbu, dari ujung ke ujung, atau sepanjang potongan laras lingkaran penuh(Gambar 3. Pengukuran Panjang Inti dengan Penentuan RQD). Prosedur yangdianjurkan adalah mengukur panjang inti sepasang garis sumbu. Lihat acua TheInternasioanl Society for Rock Mechanics (ISRM), Commission onStandardization of Laboratory and Field Test (1978, 1981) Pengukuran sepanjang garis sumbu lebih banyak digunakan, karena:1. Menghasilkan RQD standar yang tidak bergantung pada diameter inti.2. Menghindari ancaman serius kualitas batuan, jika keadaan retakan sejajarlubang bor dan dipotong dengan pemasangan kedua. Penilaian kekuatan batuan Potongan inti yang tidak keras dan tidak kuat, sebaiknya tidak diperhitungkan untuk RQD, meskipun memenuhi syarat panjang 100 mm (3,94 in). Persyaratan kekuatan dapat membantu menurunkan ketentuan syarat kualitas batuan jika batuan telah
mengalami perubahan dan perlemahan, baik karena pelapukan permukaan ataupun kegiatan hidrothermal. Keputusan penentuan tingkat perubahan kimiawi apakah sudah cukup atau belum, biasanya harus dilakukan untuk mendapat persetujuan atau penolakan dilakukannya potongan inti. Dua macam prosedur yang dapat digunakan untuk menilai kekuatan batuan adalah sebagai berikut: 1. Prosedur pertama dilakukan tanpa memperhitungkan potongan inti, karena adanya keraguan mengenai syarat kekuatan yang harus dipenuhi (misalnya batasan perubahanwarna atau pemutihan butiran, pencemaran berat, rongga, atau butiran lemah). Prosedur ini bersifat konservatif dan meragukan penilaian kualitas batuan. 2. Prosedur kedua dilakukan dengan memasukkan batuan yang berubah persentase total RQD nya dengan tanda bintang (RQD*) karena persyaratan kekuatan belum terpenuhi. Metode RQD* dapat memberikan beberapa indikasi kualitas batuan sesuai dengan tingkat retakan selama tidak kehilangan kekuatan. Walaupun metode penghitungan dengan RQD ini sangat mudah dan cepat, akan tetapi metode ini tidak memperhitung factor orientasi bidang diskontinu, material pengisi, dll, sehingga metode ini kurang dapat menggambarkan keadaan massa batuan yang sebenarnya HUBUNGAN ANTARA SCAN LINE DAN RQD Scan Line Yaitu dengan menentukan overlap interval untuk scanline yang melintasi area. Pada umumnya, scanline digunakan pada paket aplikasi grafik untuk mengisi area polygon, ellipse, lingkaran dan kurva lain yang sederhana. Fill area ini dimulai dari titik di dalam dan bermanfaat untuk batas area yang kompleks. Rock Quality Designation Persentase termodifikasi dari perolehan inti dengan jumlah panjang potongan inti utuh yang melebihi 100 mm (4 in) dan dibagi dengan panjang inti. Indeks kualitas batuan tipikal dalam kondisi batuan yang mengalami pelapukan berat, lunak, retakan, pergeseran, rekahan/pelipatan akan menyebabkan nilai RQD menurun. Secara sederhana RQD merupakan ukuran persentase batuan yang terambil dari sebuah interval lubang bor. Perhitungan RQD biasa didapat dari perhitungan langsung dari singkapan batuan yang mengalami retakan-retakan (baik lapisan batuan maupun kekar atau sesar) berdasarkan rumus Hudson, (1979 dalam Djakamihardja & Soebowo, 1996) sebagai berikut: RQD = 100 (0.1l + 1) e- 0.1l (l) adalah rasio antara jumlah kekar dengan panjang scanline (kekar/meter). Makin besar nilai RQD, maka frekuensi retakannya kecil. Frekuensi retakannya makin banyak, nilai RQD makin kecil.
REFERENSI Hirnawan, R.F., 1998, Mekanika Tanah, Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Geologi Fmipa-Unpad (Belum Dipublikasikan), 68 Hal. Setiawan, 1990, Informasi Geologi Untuk Menilai Kemantapan Terowongan, Proceeding Pit Xix Iagi, Bandung 11-13 Desember 1990. Geoteknik Dan Geomekanik Oleh: Prof. Dr. H. R.Febri Hirnawan, Ir., Zufialdi Zakaria, Ir., Mt, Universita Spadjajaran, Bandung, Indonesia.
