BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Be Belakang
Mekanika batuan adalah ilmu penunjang bagi kegiatan pertambangan, karena dalam perancangan geometri dan desain penambanganya harus mendapat rekomendasi dari geotek yang analisisnya dari hasil pengujian mekanika batuan di lab. Untuk itu ilmu mekanika mekanika batuan ialah ilmu dasar yang yang harus dipahami dipahami bagi calon Insinyur Insinyur tambang dalam mendesain tambangnya nanti. Dalam dunia pertambangan khususnya dalam kegiatan tambang terbuka ( surface ( surface mining), untuk mendapatakan bahan galian, kegiatan awal ialah membuka suatu lubang bukaan mengarah kebawah (kearah bahan galian), kedalaman lubang bukaan tergantung dari letak bahan galian tersebut semakin semakin dalam letak dari bahan galian semakin dalam pula lubang bukaan tersebut. Maka untuk membuat dinding lubang bukaan yang aman (tidak longsor) longsor) ketika ketika pengoperas pengoperasian ian kegiatan kegiatan penambanga penambangan, n, diperlukan diperlukan pembuatan pembuatan dind dindin ing g luba lubang ng buka bukaan an yang yang berjenjang . Jenjan Jenjang g atau lereng dari dari dindin dinding g lubang lubang bukaan di desain dengan geometri tertentu bedasarkan dari siat ke geomekanikaanya dan pertimbangan lain seperti ekonomi sehingga didapat suatu desain tambang yang ekonomis dan aman tentunya. !leh karena itu, sebelum mendesain mendesa in lereng tambang, kita perlu memahami parameter parameter utamanya. "raktikum "raktikum acara I# ini yaitu "engujian Kuat Geser Langsung Batuan, bertujuan untuk untuk mendap mendapatk atkan an paramet parameter er paramet parameter er yang yang diguna digunakan kan untuk untuk mendes mendesain ain lereng lereng tambang tambang tersebut, tersebut, diantaranya diantaranya kohesi kohesi (c) dan $udut $udut gesek dalam (%). "engujian "engujian kuat geser langsung batuan ini merupakan pengujian yang merusak conto batuan yang diuji atau disebut &destructive &destructive test '. '. 1.2. Tujuan Praktkum
dapun tujuan dari praktikum ini antara lain *.
Untuk Untuk mengetah mengetahui ui kuat kuat geser geser langsu langsung ng batuan batuan pada tegangan tegangan normal normal tertentu. tertentu.
+.
Untuk mengetahui mekanisme pengujian kuat geser langsung batuan.
.
Untuk mengetahui aplikasi pengujian siat isik pada dunia pertambangan.
dapun parameter yang didapatkan dari praktikum ini antara lain * -aris oulomb/s shear strength (selubung kekuatan batuan) + 0ilai kuat geser 1ohesi () 2 $udut gesek dalam (%) 3 4egangan normal
BAB II
LANDA!AN TE"#I
2.1 K$nse% Dasar
1uat geser batuan adalah perlawanan internal batuan terhadap tegangan yang bekerja sepanjang bidang geser dalam batuan tersebut yang dipengaruhi oleh karakteristik intrinstik dan aktor eksternal. (Suseno
Kramadibrata
,dkk ) 1uat geser batuan dibagi dengan dua jenis, yaitu 1uat geser puncak (peak) dan 1uat geser 5esidu (sisa). 1uat geser puncak ialah kuat geser yang terjadi ketika tegangan geser mencapai titik maksimalnya (puncak) disitu pula batuan mengalami deormasi plastic yang kemudian runtuh. $etelah itu tegangan geser akan menurun hingga menunjukan angka yang konstan untuk menggeser batuan tersebut atau disebut kuat geser residu ( setelah batuan runtuh).
(Suseno Kramadibrata ,dkk ) 0ilai kuat geser didapat dengan minimal tiga kali pengujian. 0ilai kuat geser beseta parameter parameternya didapat dengan mengeplot nilai tegangan geser dan tegangan normal dalam kur6a Mohr oloum dan dengan persamaan t 7 8 σn tan %
* + σ tan Kuat tGeser n
%
3.5 3 2.5 2 Tegangan Geser 1.5 1 0.5 0 0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tegangan Normal
1
2.2. &akt$r 'ang (em%engaru) 4egangan 0ormal
4egangan normal yang diberikan tidak melebihi batas elastisitas batuan. Dalam hal ini yang dimaksud batas elastisitas adalah batas dimana belum terjadi pembentukan rekahan awal ketika beban normal diberikan. !leh karena itu diusahakan agar deormasi maupun runtuhan yang terjadi hanya disebabkan oleh tegangan geser dan bukan oleh tegangan normal. (-riith, *9+* : *9+3) +
Mineralogi dan Ukuran ;utiran
;utiran yang kecil biasanya monocrystalline dan ikatannya ataupun nilai kohesinya relati lebih tinggi dibandingkan dibandingkan butiran besar. "ada batuan yang ukuran butirnya lebih besar, permukaan gesernya cenderung membentuk gelombang gelombang kasar ketika mengalami pergeseran.
tegangan normal yang cukup tinggi permukaan geser akan hancur sehingga pada perilaku kekuatan geser batuan akan lebih dipengaruhi oleh kekuatan batuan utuh (intact rock ) daripada kekasaran permukaan geser (-rasselli, +>>*) 2 ;anyaknya ;idang Diskontinu Dengan keberadaan bidang?bidang diskontinu perambatan rekahan pada batuan dapat dengan mudah terjadi ketika mendapat gaya dari luar.
BAB III PELAK!ANAAN P#AKTIKU(
.1 Peralatan /an Perlengka%an
"eralatan dan perlengkapan yang digunakan dalam praktikum adalah *. Mesin geser langsung ( Portable Shear Machine) +. Jangka sorong . "ompa tekan hidraulik 2. Dial gauge
.2 Pr$se/ur Praktkum
"rosedur yang dilakukan pada praktikum adalah *.
"erconto batuan yang telah di preparasi dicetak pada tempat pencetak dengan menggunakan semen dan ditunggu sampai kering (+ minggu)
+.
etakan perconto batuan pada semen yang sudah kering diletakan pada alat &shear bo@'
. Dial gauge dipasang untuk mengukur perpindahan pada arah geseran 2. -aya normal diberikan pada pompa hidraulik 3.
-aya geser diberikan dengan pompa hingga perconto batuan mengalami perpindahan geser sebesar setengah dari diameter sampel. $elama pergeseran besarnya gaya normal harus konstan.
= "ergeseran dilakukan kembali pada arah mundur sehingga perpindahan geser mencapai harga nol. A Untuk pengujian geser residu, nilai kuat gesernya yaitu ketika pembacaan di manometer konstan. B "engujian dilakukan minimal kali dengan beban normal yang diberikan naik +@ lipat setiap pengujian.
. Gambar Peralatan
Gambar 3.1 Mesin kuat geser portabel
BAB I0
HA!IL P#AKTIKU(
.1 Tabulas Data
4abel 2.*
"erubahan
-aya -eser
"erubahan
Caktu
geser
(k0)
0ormal
(menit)
(mm) > * + 2 3 *+ ** *> 9 B A = 3
Maju
Mundur
atatan
(@ >.>*) > 9.3 39.+3 9.+3 9.+3 9.+3 > 9.3 9.3 9.3 29.A3 9.3 9.3 9.3
;entuk bidang potong "ersegi panjang uas +3.BB cm +
4egangan 0ormal >.A= kgEcm +
4egangan geser residu $r/ 9.3 kg $r' 9.3 $r 9.3
Tr *.3* kgEcm +
;eban 0ormal *9.A3 kg
4abel 2.+
1ondisi
"erubahan
-aya -eser
"erubahan
Caktu
geser
(k0)
0ormal
(menit)
(mm) > * + 2 3 = A B 9 *+ ** *> 9 B A = 3
Maju
Mundur
atatan
(@ >.>*) > 39.+3 =9.*+3 A9 A9 A9 A9 =9.*+3 =9.*+3 =9.*+3 > 9.3 29.A3 29.A3 29.A3 9.3 9.3 9.3
;entuk bidang potong "ersegi panjang uas +3.AB cm +
4egangan 0ormal *.3kgEcm +
4egangan geser residu $r/ =9.*+3 kg $r' 9.3 $r 32.*+3
Tr +.*kgEcm+
;eban 0ormal 9.3kg
4abel 2.
"erubahan
-aya -eser
"erubahan
Caktu
geser
(k0)
0ormal
(menit) Maju
(mm) > * + 2
atatan
(@ >.>*) > BB.BA3 9B.A3 =9.*+3 =9.*+3
;entuk bidang potong "ersegi panjang uas +*.AB cm +
3 *+ ** *> 9 B A =
Mundur
=9.*+3 > =9.*+3 BB.BA3 =9.*+3 =9.*+3 =9.*+3 =9.*+3
4egangan 0ormal +.A+kgEcm +
4egangan geser residu $r/ =9.*+3 kg $r' =9.*+3 kg $r =9.*+3 kg
Tr .*AkgEcm+
;eban 0ormal 39.+3kg
2.+. "erhitungan *. onto • •
;eban normal uasan bidang potong
7 *9.A3 kg( *strip dial beban *9.A3 kg) 7 3.+B cm @ 2.92 cm 7 +=.BB cm +
Pn •
4egangan normal 7
•
4egangan geser 5esidu $r/ 7 9.3 kg o o $r' 7 9.3 kg
A
19.75
7
39.5 + 39.5 o
o
$r 7
tr 7
2
26.88
7 >.A= kgEcm +
=39.5 kg
Sr 39.5 = =¿ *.3* kgEcm + A 26.88
+. onto ; • •
• •
;eban normal uasan bidang potong
7 9.3 kg(+ strip dial beban) 7 3.+3 cm @ 2.9* cm 7 +3.AB cm + 4egangan normal 7 *.3 kgEcm + 4egangan geser $r 7 32.*+3 kg o
o
Tr 7 +.* kgEcm +
. onto • •
• •
;eban normal uasan bidang potong
7 39.+3 kg( strip dial beban) 7 3.*= cm @ 2.++ cm 7 +*.AB cm + 4egangan normal 7 +.A+ kgEcm + 4egangan geser o $r 7 =9.*+3 kg + o Tr 7 .*A kgEcm
2. "engeplotan nilai tegangan geser dan tegangan normal pada graik
no 1 2 3 #umla $
Tegangan normal (kg/cm2) (x) 0.!" 1.53 2.!2
Tegangan Geser (kg/cm2) () 1.51 2.1 3.1!
5.01
".!%
Kuat Geser 3.5 3 2.5
'(x) 0.%5x 0.%& *+ 1
2
,uat Geser
Tegangan Geser (kg/cm2) 1.5
-inear (,uat Geser)
1 0.5 0 0 2 & Tegangan Normal (kg /cm2)
0ilai regresi didapat y 7 a 8 b@ • • • •
y 7 >.BB+ 8 >.B3*2@ y 7 0ilai kuat geser 7 a 7 >.BB+ (kg/cm2) tan % 7 >.B3*2
t 7 8 σn tan %
% 7 arc tan (>.B3*2) % 7 2>.2F
BAB 0 PE(BAHA!AN
.1. Analss Data
"ada saat preparasi pembuata sampel geser residu, bagian tengah sampel dipotong dibagi + dengan cara dipukul, hal ini karena agar menjaga permukaan gesernya seakan terbuat alami, permukaan bidang diskontinu alami pada batuan tidak selalu halus, bahkan hampir *>>G kasar. $emakin kasar permukaan batuan meningkatkan kekuatan geser pada batuan. "ada saat pengujian beban normal harus dijaga konstan agar pembacaan gaya gesernya lebih akurat. "engujian ini dilakukan sebanyak minimal kali, dengan besaran
beban normalnya +@ lipat lebih besar setiap pengujiannya, tujuan dari mengapa kali karena agar bisa dibuat sebuah garis regresi linear yang menandakan selubung kekuatan batuan. "embacaan gaya geser maju lebih besar daripada gaya geser mundur, dikarenakan ketika maju, permukaan gesernya masih kasar, dan ketika mundur permukaan gesernya sudah halus, jadi akan memberikan nilai geser mundur lebih kecil daripada saat geser maju. Demikian pula kuat geser dengan beban normal yang lebih besar akan memberikan hasil nilai kuat geser yang lebih besar pula. aju perpindahan geser konstan akan mengindikasikan gaya geser yang bekerja pada batuan tersebut. 4egangan geser yang dibutuhkan batuan tersebut untuk mulai membentuk rekahan bidang geser dan berpindah akan bertambah sesuai pertambahan H0. $aat Uji -eser tegangan geser meningkat secara linear terhadap perpindahan, akan tetapi berangsur?angsur menjadi tidak linear hingga pada saat tercapai nilai maksimumnya. 0ilai tegangan geser maksimum 7 nilai tegangan geser "uncak : nilai perpindahan pada saat kondisi ini disebut perpindahan geser puncak. $etelah tegangan geser "uncak tercapai, tegangan geser akan turun dan berangsur?angsur mencapai nilai konstan : disebut tegangan geser residu. .2. A%lkas
"ada pengujian kuat geser langsung batuan, parameter yang didapat adalah nilai kohesi, sudut gesek dalam, nilai kuat geser, dan selubung kekuatan batuan, dan parameter tersebut dalam digunakan untuk melakukan analisis kestabilan lereng dengan menggunakan sotware seperti slide dimana dapat disimulasikan geometri lereng yang aman dan tidak mengalami keruntuhan.
BAB 0I PENUTUP
3.1. Kesm%ulan
dapun kesimpulan dari paktikum ini antara lain *. "engujian kuat geser langsung batuan ini bertujuan untuk mengetahui nilai kuat geser dari batuan tersebut. +. $etelah melakukan pengujian kuat geser akan didapatkan tegangan geser dan tegangan normal, dan akan di plotkan dalam sebuah graik. . 1uat geser batuan adalah perlawanan internal batuan terhadap tegangan yang bekerja sepanjang bidang geser dalam batuan tersebut yang dipengaruhi oleh karakteristik intrinstik dan aktor eksternal
2. "arameter kekuatan geser batuan adalah kohesi, sudut gesek dalam, tegangan normal, kuat geser batuan, dan graik selubung kekuatan batuan. 3. 1ohesi merupakan komponen dari kekuatan geser batuan yang timbul akibat gaya?gaya internal yaitu gaya tarik menarik antar partikel yang sama dinyatakan dalam kgEcm+ atau Mpa. =. $udut -esek Dalam adalah komponen dari kekuatan geser yang timbul akibat gesekan antar butir material batuan yang dinyatakan dalam derajad ( o). A. Haktor yang mempengaruhi pada pengujian kuat geser langsung adalah o 4egangan 0ormal o Mineralogi 1ekasaran bidang geser o ;anyaknya bidang diskontinu o 4ingkat kerusakan conto o B. .BB+ (kg/cm2) o $udut -esek dalam 2>.2F o o onto o 4egangan normal o 4egangan geser onto ; o 4egangan normal o o 4egangan geser o onto o 4egangan normal o 4egangan geser
3.2. !aran
Saran terhadap asisten maupun kegiatan praktikum yang dilakukan. Contoh: dapun saran yang dapat diambil dari praktikum ini antara lain: !. .... ". ....
DA&TA# PU!TAKA
#aftar buku yang digunakan dalam penulisan laporan diurutkan sesuai dengan ab$ad dan diberi nomor. Contoh : *K *2. ;uku "enuntun "engujian di aboratorium Mekanika ;atuan. "rogram $tudi 4eknik "ertambangan. Hakultas 4eknologi Mineral. U"0 '#eteran' ogyakarta. +K 0ama belakang, 0ama depanL 0ama belakang, 0ama depan. 4ahun. Judul. "enerbit. 1ota.
4U-$
*. "engertian • • •
Haktor 1eamanan (H1) 1uat -eser puncak 1uat geser residu
+. 1riteria keruntuhan saptono . -raik (manual dan e@cel)