4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
PENE PENENT NTUA UAN N SIF SIFA A T MEK MEKA A NIK NIK B A TUA TUA N INS INSIT ITU U-4 Suseno Kramadibrata Labora Laborator torium ium Geomek Geomeknik nika a FIKT IKTM - ITB ITB
Penentuan Sifat Mekanik Batuan Insitu 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Dilakukannya uji in-situ un untuk tuk men menentuk tukan sifat mekanik batuan lebih menguntungkan dibandingkan dengan uji di laboratorium karena meny menyan angk gkut ut volu volume me bat batua uan n yang yang bes besar ar sehingga hasilnya lebih representatif dan lebih menggambarkan keadaan massa batuan yang sebenarnya.
Penentuan Sifat Mekanik Batuan Insitu 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Dilakukannya uji in-situ un untuk tuk men menentuk tukan sifat mekanik batuan lebih menguntungkan dibandingkan dengan uji di laboratorium karena meny menyan angk gkut ut volu volume me bat batua uan n yang yang bes besar ar sehingga hasilnya lebih representatif dan lebih menggambarkan keadaan massa batuan yang sebenarnya.
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Karakt Karakte erist ri stik ik Mass Massa a batua batu an Te Terpe rp enti nt i ng Dalam Mekanika Batuan Statik
Modulu Modulus s Defo Deforma rmasi si – Modulu Modulus s Elas Elastis tisita itas s Rancan anga gan n tero terowo wong ngan an,, luban lubang g buka bukaan an bawa bawah h tana tanah, h, tamb tamban ang g Ranc bawa bawah h tana tanah, h, fond fondas asii bend bendun unga gan, n, kema kemant ntap apan an lere lereng ng deng dengan an meto metode de nume numeri rik k Kuat uat Teka ekan Rancan anga gan n pill pillar ar tam tamba bang ng bawa bawah h tana tanah h Ranc Kuat uat Geser eser Kemantapa apan n lereng lereng,, fondasi fondasi bendun bendungan gan,, dam abutmen abutments ts Kemant Kuat Tarik – Mine roof Kohesi Fractured rock mass, yield zone, residual strength, rock bolt Modu Modulu lus s Post Post Failu Failure re – pena penamb mban anga gan n long longwa wallll & pilla pillar r Daya Daya Duku Dukung ng – mine mine floo floors rs,, fond fondas asii Ther Thermo mo Mech Mechan anic ical al Resp Respon onse se – pemb pembua uata tan n ruma rumah h bawa bawah h tana tanah h untuk sisa bahan nuklir.
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Evaluasi Massa Batuan Deformation
Deformability is charaterized by a modulus describing the relationship between the applied load & the resulting deformation. The fact that jointed rock masses do not behave elastically has prompted the usage of the term of modulus of deformation rather than modulus of elasticity or Young’s Modulus
Modulus of deformation: ratio of stress corresponding strain during loading a rock mass including elastic & inelastic behaviour
Modulus of elasticity or Young’s Modulus: the ratio of stress to corresponding strain below the proportionally limit of a material
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Evaluasi Massa Batuan Deformation
The results of laboratory tests are often not directly applicable to the rock mass from which the specimens were taken & in-situ tests are, therefore, necessary. Such test have the additional advantage that the rock is tested under the environmental conditions prevailing in the rock mass.
Large in-situ test:
Compression test
Shear test
Plate bearing or cable jacking test
Flat jack test
Radial jacking test
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Beberapa Faktor Yang Mempengaruhi Deformasi
Variasi cacat batuan
Struktur petrografi / matriks batuan
Orientasi geometeri & formasi batuan (DD/D)
Tingkat pelapukan / alterasi batuan
Elastik, plastik, & sifat rheologi batuan
Isotropic & Anisotropic batuan
Arah & besar beban yang bekerja pada batuan
Tingkat tekanan & atau pelepasan tekanan batuan
Fissure &/ rekahan halus karena peledakan, penggalian & pemboran pada batuan
Faktor seismik
Tingkat tegangan pada massa batuan
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Penentuan Sifat Mekanik Massa Batuan
Uji Beban – Rock loading Test / Jacking Test
Uji Geser In-situ
Uji Triaksial In-situ
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Jenis Uji Sifat Mekanik In-situ & Aplikasinya Jenis Uji
Parameter yang di peroleh
Penggunaan
Uji beban batuan
- Parameter deformasi - Parameter kekuatan
- Kemantapan lubang bukaan - Kemantapan lereng
Uji geser blok
- Selubung kekuatan batuan - Kohesi (C) - Sudut geser dalam (φ)
- Kemantapan lubang bukaan - Kemantapan lereng
Uji triaksial in-situ
Modulus Young (E)
- Kemantapan lubang bukaan - Kemantapan lereng
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Uji Beban Batuan Rock Loading Test /Jacking Test
Uji beban batuan dilakukan untuk menentukan besaran dari modulus deformasi atau modulus elastisitas massa batuan di dalam sebuah lubang bukaan.
Kemampuan rubahan (deformability) suatu massa batuan in-situ biasanya ditentukan dengan cara mendongkrak batuan tersebut ( jacking test).
Uji ini dilakukan di bawah tanah di dalam sebuah lubang bukaan batuan atau lebih dikenal dengan istilah test adit.
Dongkrak menekan atap & lantai lubang bukaan atau dinding yang pada bagian kontaknya merupakan permukaan plat yang rata. Hasil dari uji ini adalah deformasi atap dan lantai atau dinding akibat pembebanan oleh jack tersebut. Deformasi ini diukur dengan dial gauge dan extensometer pada berbagai kedalaman.
Rock Loading Test /Jacking Test-1 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Rock Loading Test /Jacking Test-2
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Modulus Deformasi atau Modulus Elastisitas
⎛ 1 − υ E = ⎜⎜ ⎝ 2a
2
⎞⎛ ΔF ⎞ ⎟⎟⎜ ⎟ ⎠⎝ ΔV/V ⎠
E
= modulus deformasi/elastisitas
ν
= Poisson's ratio
a
= jari-jari plat distribusi
F
= penambahan beban (increment of load)
W = penambahan perpindahan (increment of displacement)
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Load Displacement Jacking Test-1
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Load Displacement Jacking Test -2
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Load Displacement Jacking Test -3
Uji Geser Geser Blok 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Uji geser blok dilakukan untuk mendapatkan nilai kuat geser (shear strength) dan parameter deformasi di daerah geser (shear zone) atau pada massa batuan yang banyak mengandung bidang-bidang diskontinuitas.
Uji ini harus dilakukan pada daerah yang strukturnya merupakan bagian dari konstruksi bawah tanah yang akan dibuat. Bagian batuan yang akan diuji harus sebesar mungkin. Ukuran batuannya tidak kurang dari 40 x 40 cm dengan tinggi 20 cm. Bila ukurannya lebih besar dari 40 x 40cm, maka perbandingan panjang, lebar, dan tinggi biasanya 2 : 2 : 1. Kadang-kadang landasannya merupakan blok yang ukurannya 0,70 m x 0,70m, bahkan dapat juga 1,0 x 1,0 m.
Uji Geser Geser Blok 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
σ = σn tan φ + C
σ
σn
φ
C
= kuat geser (shear strength) = beban normal di atas bidang geser = sudut ketahanan geser dari batuan = kohesi batuan
Uji Geser Geser Blok 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Uji Triaksial In-Situ 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Untuk mengetahui karakteristik deformasi & kekuatan batuan pada kondisi pembebanan triaksial. Tempat uji adalah di dalam lubang bukaan bawah tanah. Kontak permukaan lantai, atap dan dinding yang akan dikenakan beban berukuran sekitar 1,0 m x 1,0 m. Pembebanan ke arah vertikal dilakukan oleh dongkrak hidrolik, sedangkan untuk arah horisontal oleh flat jack. Dudukan flat jack dibuat dengan cara menggali bagian lantai. Ruang antara flat jack dengan dinding batuan yang akan ditekan diisi oleh semen. Agar dapat diperoleh nilai deformasi, maka dipasang tiga buah bore hole extensometer sepanjang masing-masing + 1,0 m dan electric displacement transducer untuk mengukur perpindahan (displacement) vertikal. Sedangkan untuk arah horisontalnya, perpindahan diukur dengan deflectometer dan electric displacement transducer atau Linear Variable Differential Transducer (LVDT). Pada sebuah terowongan dilakukan uji triaksial in-situ. Pembebanan maksimum ke arah vertikal adalah 60 kgf/cm2 dan ke arah horisontal sampai mencapai 80 kgf/cm2. Kadang-kadang tekanan ke arah horisontal sampai mencapai 200 kgf/cm2 . EV adalah modulus untuk pembebanan statik yang menaik. E A adalah modulus untuk pembebanan statik yang menurun.
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Uji Triaxial Triaxial In -situ
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Hasil Uji Triaksial Triaksial In -situ Siklus No.
1
2
3
4
5
6
7
Interval Tegangan Vertikal - kgf/cm 2
Interval perpindahan mm
EV Modulus kgf/cm 2
5,0 - 30,0
0,00 - 0,22
113.000
30,0 - 5,0
0,22 - 0,07
5,0 - 10,0
0,07 - 0,31
40,0 - 0,5
0,31 - 0,06
5,0 - 40,0
0,06 - 0,30
40,0 - 5,0
0,30 - 0,06
5,0 - 40,0
0,06 - 0,27
40,0 - 5,0
0,27 - 0,04
5,0 - 60,0
0,04 - 0,64
60,0 - 5,0
0,64 - 0,24
5,0 - 60,0
0,24 - 0,72
60,0 - 5,0
0,72 - 0,34
5,0 - 60,0
0,34 - 0,68
60,0 - 5,0
0,68 - 0,52
E A Modulus kgf/cm 2
160.000 145.000 140.000 145.000 145.000 166.000 152.000 144.000 137.000 144.000 144.000 161.000 (375.000)
Extensometer 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Review Extensometer 4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Rod Extensometer
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Pengukuran Extensometer -1
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Pengukuran Extensometer Roof Sawah Luhung Ombilin Ombilin
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Skematik Pengukuran Single & Multiple Extensometer
4 n a u t a B k i n a k e M & k i s i F t a f i S – n a u t a B a k i n a k e M 1 1 1 3 A T
Two Position Sonic Probe Extensometer
