BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Latar Belakan Belakang g
Proses-proses geologi yang terjadi selama dan setelah pembentukan batuan mempengaruhi sifat massa batuan (rock mass properties), properties), termasuk sifat keteknikannya (engineering (engineering properties). properties). Di alam massa batuan cenderung tidak ideal dalam beberapa hal (Goodman, 1!), seperti heterogen, anisotrop dan
tidak
menerus
(discontinu). discontinu).
"ebe "ebera rada daan an
disk diskon onti tinu nuit itas as
terse tersebu butt
mengakibatkan distribusi kekuatan dan tegangan dalam massa batuan tidak terdistribusi secara merata ke segala arah, akibatnya sifat elastisitas massa batuan menjadi berubah dan pada akhirnya mengakibatkan terganggunya terganggunya kesei keseimb mban anga gan n keku kekuat atan an massa massa batu batuan an dan dan terja terjadi di long longso sorr. #rie #rient ntas asii discon discontin tinue ue merupakan faktor geologi utama yang mempengaruhi stabilitas batuan ($yllie ($yllie dan %ah, &''). ntu ntuk k mang mangata atasi si kece kecend nderu erung ngan an massa massa batu batuan an yang yang tida tidak k ideal ideal,, mekanika mekanika batuan batuan diperlukan diperlukan untuk mempelajari mempelajari karakteristik karakteristik perilaku dan respo respons ns massa massa batu batuan an akib akibat at peru peruba baha han n kesei keseimb mban anga gan n meda medan n gaya gaya di seki sekita tarn rnya ya,,
baik baik
kare karena na
akti akti*i *ita tass
manu manusi siaa
maup maupun un alam alamia iah. h.
Dala Dalam m
penerapannya ilmu mekanika batuan digunakan dalam pertambangan khususnya khususnya sebagai rancangan rancangan dan pelaksanaan pelaksanaan operasi operasi penambang penambangan an telah berhasil meningkatkan efisiensi struktur struktur dalam tambang (lereng penggalian, lubang bukaan, dan sebagainya), dan safety confidency. confidency. Prediksi prediksi kondisi kekuatan dan kelemahan suatu struktur telah ditingkatkan keakuratannya, sehingga mengurangi unsur trial and error. Pela Pelaks ksan anaa di lapa lapang ngan an dipe diperm rmud udah ah dan dan dipe diperce rcepa patt peny penyel elesa esaian ian pekerjaannya karena diterapkannya sistem monitoring selama dan setelah suatu pengalian tero+ongan.
1.2 Rumusan Masalah
1. agaimana konsep umum mekanika batuan &. agaimana sifat massa batuan di alam . agaimana ruang lingkup penerapan mekanika batuan . agaimana interaksi fungsional pada rekayasa pertambangan /. agaimana implementasi program mekanika batuan 0. agaimana karakteristik batuan
1.3 Tujuan Penulsam
1. %emenuhi tugas mata kuliah %ekanika atuan. &. %engetahui konsep umum mekanika batuan. . %engetahui sifat massa batuan di alam. . %engetahui ruang linkup penerapan mekanika batuan. /. %engetahui nteraksi fungsional pada rekayasa pertambangan. 0. %engetahui implementasi program mekanika batuan. . %engetahui karakteristik batuan.
&
BAB II PEMBAHA!AN
2.1 "#nse$ Umum Mekanka Batuan
%ekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritik dan terapan yang mempelajari karakteristik, perilaku dan respons massa batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya di sekitarnya, baik karena akti*itas manusia maupun alamiah.
%enurut US National Committee on Rock Mechanics (10) dan dimodifikasi (1)2 Rock mechanics is : the theoritical and applied science of the mechanical behavior of rocks and rock masses, it is that branch of mechanics concernd ith the response of rock masses to the force fields of their physical environment.
%ekanika batuan mempelajari antara lain 2 1. 3ifat sifat dan mekanik serta karakteristik massa batuan. &. erbagai teknik analisis tegangan dan regangan batuan . Prinsip prisnsip yang menyatakan respons massa batuan terhadap beban . %etodologi yang logis untuk penerapan teori teori dan teknik teknik mekanika untuk solusi problem fisik nyata di bidang rekayasa batuan.
%ekanika batuan sendiri merupakan bagian dari subyek yang lebih luas yaitu Geomekanika., yang membahas tentang respons mekanik dan semua material geologi seperti batuan dan tanah. %ekanika batuan sebagai ilmu terapan menjadi suatu disiplin rekayasa koheren dalam tiga setengah dekade terakhir. idang rekayasa pertambangan sedah sejak kira kira dua dekade terakhir telah mulai mengambangkan teknik tekniknya sendiri bardasarkan kaidah kaidah mekanika batuan dalam
rancangan dan pelaksanaan penggalian baik di permukaan maupun ba+ah permukaan. Dari pengalaman di lapangan telah dibuktikan bah+a aplikasi mekanika batuan untuk rancangan dan pelaksanaan operasi penambangan telah berhasil meningkatkan efisiensi struktur struktur dalam tambang (lereng penggalian, lubang bukaan, dan sebagainya), dan safety confidency. Prediksi prediksi kondisi kekuatan dan kelemahan suatu struktur telah ditingkatkan keakuratannya, sehingga mengurangi unsur trial and error. Pelaksana di lapangan dipermudah dan dipercepat penyelesaian pekerjaannya karena diterapkannya soistem monitoring selama dan setelah suatu pengalian tero+ongan.
2.2 !%at Massa Batuan & Alam
%assa batuan, karena proses terjadinya secara alamiah.memiliki sifat yang cenderung unik (tidak ada kembarannya). %eskipun secara deskritif namanya sama misalnya andesit,tetapi antara andesit satu dengan yang lain hampir pasti tidak sama persis. #leh karena itulah maka sifat massa batuan di alam adalah hetrogen,anisotrop,diskontinu. (1) 4eterogen,artinya 2 -
%ineralogis 2 5enis mineral pembentuk batuan berbeda-beda
-
utiran padatan 2 kuran dan bentuknya berbeda-beda
-
6oid 2 ukuran,bentuk dan penyebarannya berbeda-beda
(&) 7nisotrop,artinya 2 -
%empunyai sifat-sifat yang berbeda pada arah yang berbeda
() Diskontinu,artinya 2 -
%assa batuan selalu mengandung unsur struktur geologi yang mengakibatkannya
tidak
kontinu
seperti
karena
kekar,sesar,retakan,fissure,bidang perlapisan.3truktur geologi ini cenderung 8memperlemah9 kondisi massa bantuan.
"ondisi
di atas apabila
diperlakukan sebagaimana
adanya tidak
memungkinkan dilakukan solusi dengan pendekatan logik-matematik. #leh karena itu perlu penyederhanaan dengan asumsi ,yang semula 4eterogen7nisotrop-Diskontinu menjadi 4omogen-:sotrop-"ontinu. Dalam asumsi di atas,seolah-olah terjadi kontradiksi atau saling bertolak belakang antara kondisi sebenarnya pada massa batuan denga asumsi yang dibuat. ;etapi asumsi itu harus disertai e
2.3 Ruang Lngku$ Penera$an Mekanka Batuan
Problem mekanika batuan dapat disebabkan oleh akti*itas manusia dan gejala alamiah.Persoalan rekayasa yang umumnya berkaitan dengan peran mekanika batuan mulai dari tahap para-rancangan hingga tahap operasional. idang-bidang rekayasa dimana disiplin mekanika batuan berperan penting ialah 2 (1)
>ekayasa pertambangan Penentuan metode penggalian (rock cutting),
pemboran dan
peledakan batuan, stabilitas lereng batuan, stabilitas timbunan o*erburden, stabilitas pembangunan
tero+ongan dan lombong
(stoping), lalu digunakan dalam perhitungan kekerasan batuan yang selanjutnya digunakan untuk akti*itas pemboran penggalian ba+ah tanah, tambang terbuka serta pada perhitungan kuat beban pada infrastruktur tambang (jalan tambang) (&)
:ndustri minyak bumi Pada industri minyak bumi, prinsip-prinsip mekanika batuan digunakan dalam memperhitungkan bidang diskontinu dimana banyak terdapat minyak, pemboran (oil drilling), rock fracturing.
/
()
>ekayasa sipil Dalam rekayasa sipil, mekanika batuan digunakan untuk perhitungan kekuatan pondasi jembatan dan gedung bertingkat, underground po+erhouse, underground stroage, tunnel dangkal
dan
dalam,
longsoran lereng batu, pelabuhan, airport, bendungan dsb. ()
?ingkungan hidup Pada bidang lingkungan hidup, rock fracturing pada mekanika batuan kaitannya dengan migrasi polutan akibat limbah industri.
2.' Interaks (ungs#nal $a&a Reka)asa Pertam*angan
:nteraksi multi disiplin dalam rekayasa pertambangan di lukiskan seperti gambar &.1 ;ujuan utamanya ialah mengembangkan suatu skedul produksi dan biaya yang berkesinambungan untuk operasi penambangan. "egiatan rancangan mekanika batuan memerlukan dukungan lingkungan organisasi yang mengi@inkan pemaduan konsep, informasi dan akti*itas analitik yang diperlukan dari para manajemen,injiner perencanaan, geologis, dan engineer mekanika batuan. Pada Gambar &.1 di tunjukkan, dependensi mutual setiap grup fungsional, dan injiner perencanaan tambang mengolah kontribusi tiap indi*idual ke dalam gambar-gambar kerja, skedul produksi, dan estimasi biaya untuk implementasi selanjutnya.
%7A75B%BA PB>BAC7A7 7A D7A PB>7AC7AG 7A ;7%7AG GB#?#G: PB>;7%7A G7A Gambar &.1
%B"7A: "7 7;7A
0
2.+ Im$lementas Pr#gram Mekanka Batuan
%etodologi untuk implementasi program mekanika batuan di lukiskan dengan skema pada Gambar &.& 7da lima komponen program yang harus di laksanakan secara terintegrasi.
1. "arakteristik ?okasi Penentuan sifat sifat hidromekanika dari massa batuan induk yang akan ditambang &. Perumusan %odel ;ambang "onseptualisasi data karakteristik lokasi . 7nalisis >egangan Pemilihan dan aplikasi metode matematika dan komputasional untuk mengkaji beberapa tata letakdan strategi tambang . Pemantauan "inerja atuan Pengukuran respons massa batuan akibat operasi tambang /. 7nalisis >etrospektif "uantifikasi sifat massa batuan insitu, dan identifikasi bentuk respons dominan dari struktur tambang
Dari perspektif mekanika batuan,adalah sangat bermanfaat untuk mengetahui informasi rekayasa yang penting dari grup fungsional lain,demikian juga informasi dari grup mekanika batuan bermanfaat untuk para injiner perencana.
7danya multi-pass loop karena 2 1. ;ahap karakterisasi lokasi tidak pernah menghasilkan data yang cukup komprehensif yang dapat di pakai untuk merencanakan seluruh umur tambang &. >ancangan tambang adalah proses e*olutif dimana respon rekayasa di rumuskan untuk mencerminkan kinerja struktur tambang pada kondisi operasi sesungguhnya.
Dari Gambar &.& juga terlihat bah+a data yang di hasilkan dari analisis retrospektif selanjutnya di pakai sebagai umpan balik (feed back) untuk memperbarui (up date) data karakterisasi lokasi,dan formulasi model tambang serta analisis rancangan.
Gambar &.&
!
2., "arakterstk Batuan
Dalam mekanika batuan sifat sifat batuan dapat dikelmpokkan menjadi & bagian 2 1. 3ifat isik %eliputi 2 -
obot isi
-
erat 5enis
-
Porositas
-
7bsorpsi
-
6oid ratio
&. 3ifat %ekanik %eliputi 2 -
"uat tekan
-
"uat tarik
-
%odulus elastisitas
-
Poisson ratio
-
3udut geser dalam
-
"ohesi
-
"uat geser
Pengujian 2 -
?aboratorium
-
?apangan
5enis test batuan berdasarkan kerusakan bahan 2 1. Aon destructi*e test 7dalah 2 pengujian tanpa merusak conto misalnya pada pengujian sifat fisik dan ultrasonic *elocity test. &. Destructi*e test
7dalah pengujian yang mengakibatkan conto batuan rusak atau hancur misalnya pada pengujian kuat tekan, kuat geser, triaEial, point load test.
3ifat fisik batuan berkaitan dengan 2 -
rancangan peledakan
-
Perencanaan penambangan
-
Perhitungan beban dan analisis regangan
-
7nalisis kemantapan lereng
-Penentuan sifat fisik batuan di laboratorium 1. Penyiapan conto batuan Di laboratorium dengan core machine, kalau di lapangan dengan core drilling.
"eterangan 2 4 2 tinggi conto, biasanya F & d D 2 diameter conto /' mm hingga ' mm &, Penimbangan $n 2 erat perconto asli $o 2 erat perconto kering setelah dio*en & jam, kurang lebih ' derajad $+ 2 erat conto jenuh ( setelah dijenuhkan selama & jam) $a 2 erat conto jenuh berat air bejana $b 2 erat perconto jenuh tergantung didalam airberat airberat bejana $s 2 erat perconto jenuh dalam air H $a I $b 6tp 2 6olume perconto tanpa pori pori H $o I $s 6t 2 6olume perconto total H $+-$s
1'
&. Penentuan sifat fisik batuan - erat isi air
2 %+
- obot isi asli (natural density)
2 % H $nJ($+-$s)
- obot isi kering (dry density)
2 %d H $oJ($+-$s)
- obot isi jenuh (saturated density) 2 %s H $+J($+-$s) - erat jenis semu (apperent density) 2 K ap H L$o J($+-$s)MJ N+ - erat jenis nyata (true spesifik density) 2 K tr H L$o J($o-$s)MJ N+ - kadar air asli(natural +ater content) 2 ($n-$o)J$o O 1'' - "adar air jenuh (absorption)
2 ($+-$o)J$o O 1''
- Derajad kejenuhan
2 ($n-$o)J($+-$o) O 1''
- Porositas
2 n H ($+-$o)J($+-$s) O 1''
- 6oid ratio
2 e H nJ1-n
-#nt#h s#al
Pada kondisi aslinya, sebuah contoh batuan mempunyai massa &&' gram, dan *olume 1.1/ O 1'
-
m. 3etelah dikeringkan dalam o*en massanya
menjadi &'/ gram. Gs(berat jenis) 2 &.0!. ;entukan kerapatan butiran, berat isi, kadar air, angka pori, porositas, derajad kejenuhan, dan kandungan udara. Catatan 2 erat isi air H .! "AJm 5a+ab 2 - "erapatan butiran 2 K H %J6 H &.&' grJ1.1/ O 1'- m H 1.1 kgJm - erat :si H K E %+ H 11 kgJm O .! "AJm H 1./'' "AJm. - "adar air + H %+-%J% H &'-&'/J&'/ H '.1&/ atau 1&./ - 7ngka Pori H
e H Gs(1+) K+J K-1 H &.0!(1'.1&/)1'''J1' -1 H &.0!Q1.1&/Q ',/'&/1 -1 H ',/1/'
11
- Porositas
n H eJ1e H './&J1-'./& H '. atau
- Derajad kejenuhan 3r H +GsJe H '.1&/Q&.0!J'./& H '.0/ atau 0./
- "andungan udara, 7 H n(1-3r) H '.Q'.// H '.1&1 atau 1&
-Penentuan 3ifat %ekanik 5enis pengujian sifat mekanik yang umumnya dilakukan di laboratorium mekanika batuan diantaranya 2 1. ;est uji kuat tekan (unconfined compression test) &. ji kuat tarik ( :ndirect tensile strength test) . ji beban titik (point load testJtest franklin) . ji triaEial (triaEial compression test) /. ji kuat geser langsung (punch shear test) 0. ji kuat geser pada Rn tertentu (direct boE shear strength test) . ji kecepatan gelombang ultrasonik (ultrasonic *elocty)
7dapun jenis penentuan sifat mekanik di lapangan (insitu test) antara lain ialah 2 1. >ock loading test (jacking test) &. lock shear test . :nsitu triaEial compression test . 4idraulic fracturing "euntungan pengujian insitu 2 -
lebih representatif, karena pengujian dilakukan pada kondisi asli dan menyangkut *olume batuan yang lebih besar.
"erugian 2 -
%emerlukan +aktu lebih lama untuk persiapan dan mobilisasi peralatan
-
iaya menjadi lebih mahal.
1&
BAB III PENUTUP
3.1 "esm$ulan
%ekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritik dan terapan yang mempelajari karakteristik, perilaku dan respons massa batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya di sekitarnya, baik karena akti*itas manusia maupun alamiah. %ekanika batuan mempelajari antara lain 2 1. 3ifat sifat dan mekanik serta karakteristik massa batuan. &. erbagai teknik analisis tegangan dan regangan batuan . Prinsip prisnsip yang menyatakan respons massa batuan terhadap beban . %etodologi yang logis untuk penerapan teori teori dan teknik teknik mekanika untuk solusi problem fisik nyata di bidang rekayasa batuan 3ifat massa batuan yaitu heterogen, anisotrop dan diskontinu namun dilakukan pendekatan dengan penyederhanaan asumsi homogen, isotrop dan kontinu. %ekanika batuan berperan penting dalam rekayasa pertambangan, industri minyak bumi, rekayasa sipil, dan lingkungan hidup. atuan memiliki sifat fisik dan sifat mekanik. 3ifat fisik batuan berkaitan dengan 2 1. >ancangan peledakan &. Perencanaan penambangan . Perhitungan beban dan analisis regangan . 7nalisis kemantapan lereng 7dapun jenis penentuan sifat mekanik di lapangan (insitu test) antara lain ialah 2 1. >ock loading test (jacking test) &. lock shear test . :nsitu triaEial compression test . 4idraulic fracturing
1
3.2 !aran
Dalam penulisan makalah ini, penulis banyak menemukan hal baru dalam berbagai sumber. Aamun dalam kenyataannya, penulis kurang mengetahui mengenai hal yang berkaitan dengan praktek laboratorium. ntuk itu, penulis menyarankan agar mata kuliah mekanika batuan khususnya di jurusan pertambangan agar dilakukan praktek laboratorium agar mahasis+a dapat menambah +a+asannya dengan luas dan memahami aplikasi dari mekanika batuan itu sendiri.
1
