METODE PENYELIDIKAN GEOLOGI TEKNIK
Geologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang masa sekarang atau masa lampau dari bentuk-bentuk morfologi, struktur bumi, lingkungan dan kehidupan fosil yang terdapat pada batuan. Bidang utama yang dipelajari adalah semua jenis batuan, tanah dan air dalam tanah/batuan yang bermanfaat bagi kehidupan manusia. Sedankan Sedankan Geologi Geologi
teknik adalah adalah salah satu cabang cabang ilmu
geologi yang mempelajari mempelaj ari tentang batuan yang berhubungan dengan bangunan atau rekayasa bidang teknik sipil dan di definisikan sebagai berikut : 1. Geologi teknik adalah suatu cabang geologi sebagai ilmu terapan dalam teknik sipil yang mempergunakan mempergunakan data-data geologi untuk memecahkan persoalan yang berhubungan dengan konstruksi teknik. 2. Geologi Teknik adalah penerapan ilmu geologi pada praktek rekayasa dengan tujuan agar faktor-faktor geologis yang mempengaruhi lokasi, desain,
konstruksi,
pengoperasian
dan
pemeliharaan
pekerjaan
pekerjaan rekayasa telah benar-benar dikenali dan disediakan dengan cukup.(The American Geological Institute ). Penyelidikan geologi teknik adalah untuk mengetahui kondisi geologi secara umum berdasarkan satuan tanah permukaan dan batuan. Penyusunan satuan tersebut dengan cara pengelompokan berdasarkan sifat-sifat fisik dan keteknikan yang hampir sama tentang jenis litologi, cara terjadinya, sifat fisik tanah secara umum, sehingga macam tanah dan batuan dapat dikelompokkan menjadi beberapa satuan tanah dan satuan batuan. Urutan penyelidikan geologi teknik yaitu : 1. Persiapan 2. Penyelidikan Pendahuluan 3. Penyelidikan detail 4. Maintanance Dalam penelitian lapangan biasanya digunakan berbagai teknik dan cara seperti pemetaan geologi geologi dan geologi teknik, pengunkapan pengunkapan batuan, batuan, pemboran inti & pengunkapan inti pemboran, pengukuran geofisis, pengambilan contoh untuk 1
penelitian di laboratorium, percobaan di lapangan, galian-galian percobaan. Data yang dikumpulkan dalam batuan antara lain berat jenis, porositas, permeabilitas, elastisitas, gaya tekan dan lain-lain. Peristilahan material bangunan sering terjadi masalah, oleh karena itu sebagai konsultan bidang geologi teknik harus memahami istilah-istilah atau batasanbatasan yang benar menurut bidang teknik sipil. Adapun perbedaan pengertian dalam bidang geologi dan teknik sipil antara lain tentang tanah dan batuan. Fondasi
OBYEK mekanika tanah
mekanika batuan
Gambar 1.1 : Obyek pembagian pekerjaan dan pondasi
Tabel 1.1 : Istilah Geologi Teknik dan Teknik Sipil
TILAH
TEKNIK SIPIL
TEKNIK GEOLOGI
TANAH
Semua bagian dari bumi Hasil
(SOIL)
yang dapat digali tanpa alat menghasilkan material dengan sifat peledak
pelapukan
batuan
yang
sesuai dengan batuan induknya
ATUAN
Bagian
dari
kulit
bumi Susunan kulit bumi yang terdiri dari
( ROCK )
yang hanya diambil dengan satu atau beberapa jenis mineral bahan peledak
BATU TONE )
Masa fragmen yang lepas Merupakan bagian dari batu dari batuan aslinya untuk kontruksi Tanah
PADAS
yang
terisi
oleh Sama dengan batu
emen sehingga menjadi atu keatuan
2
Dalam Keteknikan a. Tanah merupakan kumpulan
alamiah
butiran mineral yang dapat
dipisahkan dengan mekanika dengan mudah, misal: agitasi air b. Batuan
merupakan
kumpulan
alamiah
butiran
mineral
yang
dihubungkan dengan tenaga kohesif kuat dan tetap Peran ahli geologi dan teknik sipil dapat digambarkan sbb:
GEOLOGI : Pengunkapan jenis-jenis batuan, sifat mekanik & perkiraan pada struktur bawah tanah, bentuk lapangan dan hidrologi juga proses endogen, eksogen yang dapat berpengaruh terhadap bangunan.
GEOLOGI TEKNIK : interpretasi
TEKNIK SIPIL : penyusunan konsep, perencanaan & konstruksi Dalam pembangunan bangunan Teknik Sipil, seorang ahli geologi harus dapat memberikan analisa geologi mengenai suatu tempat. Ini sangat penting karena mengingat bangunan yang akan dibangun pada suatu daerah harus memperhitungkan faktor daya dukung tanah, ataupun aspek geologis lainnya (daerah gempa, daerah patahan, dan sebagainya). Secara umum seorang ahli geologi dalam suatu proyek Teknik Sipil hendaknya dapat : 1. Menerangkan dengan tepat situasi teknik geologis 2. Menentukan sejauh mana bawah-tanah (underground) akan bereaksi terhadap suatu bangunan. Untuk dapat melakukan hal tersebut dibutuhkan adanya suatu Penyelidikan Geologi Teknik. Dalam standar internasional (British) kita mengenal kode etik mengenai investigasi lapangan, yakni BS 5930 : 1981 dimana di dalamnya berisi definisi serta aturan investigasi lapangan (tujuan, cakupan, prosedur pengerjaan dan metode yang digunakan).
3
Suatu eksplorasi lapangan minimal haruslah mengikuti prosedur lapangan berikut : a. Investigasi awal, dengan menggunakan informasi dan data yang ada. b. Survey Geologi Lapangan secara mendetail c. Mengaplikasi survey geologi tersebut sebagai gambaran permukaan suatu lapangan d. Boring, Drilling dan Excavation untuk mendapatkan hasil secara detail pada suatu titik e. Uji Tanah dan batuan, terutama mengenai sifat mekanisnya. Penyelidikan Geologi Teknik dapat dibedakan menjadi 2 (dua), yakni : 1. Penyelidikan Geologi Teknik Lapangan Penyelidikan Geologi Lapangan (Site Investigation) meliputi : A. Penyelidikan di permukaan – Survey permukaan sendiri meliputi 2 bagian, yaitu:
Morfologi merupakan survey permukaan yang mempelajari bentuk permukaan bumi, dimana dibagi menjadi :
Topografi, mempelajari roman muka bumi daratan.
Batimetri, mempelajari roman muka bumi lautan.
Hidrologi merupakan survey permukaan bumi yang mempelajari tentang aliran air bumi dan juga siklus air.
B. Survey Bawah Permukaan – Survey bawah permukaan merupakan survey yang meliputi beberapa hal berikut:
Hand Boring
Sondir (DCPT)
Coring
2. Penyelidikan Geologi Teknik Laboratorium
4
1.1 Tahapan Penelitian
Tujuan penelitian adalah untuk menentukan seekonomis mungkin dari sebuah proyek, sehingga dapat meramalkan kondisi geologi bawah permukaan, berdasarkan data -data geologi permukaan dan disertai laporan secara umum dan lengkap, luas perihal percobaan di lapangan.
Tahapan
penelitian bidang pekerjaan geologi teknik yang umum adalah sebagai berikut: 1. Studi awal/pendahuluan a. Interpretasi peta topografi b. Interpretai peta geologi regional c. Interpretasi foto udara 2. Pengumpulan data lapangan: - Pemetaan skala kecil (1 : 2.000); 1 : 10.000) atau disesuaikan dengan luas rencana bangunan konstruksi - Peta geologi teknik (mencakup pula kondisi air tanah). 3. Penyelidikan detil: a.
Penyelidikan
geofisika
membantu
penentuan
sifat
2
fissik
batuan / tanah b.
Pendugaan lapisan bawah permukaan penyebaran
c.
Pemboran dan pengambilan contoh batuan/tanah
d.
Analisis laboratorium, perhitungan, sintesa
e.
Kompilasi dengan rencana pembangunan konstruksi, laporan.
Kualitas hasil penelitian lapangan ditentukan oleh penggunaan
alat
secara optimal berbagai teknik penelitian dalam lingkup anggaran biaya yang tersedia untuk kegiatan penelitian tersebut. Metode penelitian lapangan yang memberikan informasi data permukaan adalah berupa peta geologi, geomorfologi, foto udara dan informasi bawah permukaan dari interpretasi struktur geologi (dip batuan, posisi stratigrafi, umur dll), pengukuran geofisis maupun pemboran. 1. Peta Geologi, adalah sebuah gambaran dua demensi mengenahi sebuah daerah dan biasanya dibuat berdasarkan suatu tujuan. Peta geomorfologi
5
dan foto udara dapat memberi informasi tentang selisih ketinggian, pola sungai, ciri-ciri topografi yang semuanya ini akan memberikan informasi perihal geologi bawah permukaan. Contoh suatu daerah sembulan batugamping (sayap antiklin yang terpotong) dikelilingi batuan yang lebih yang lunak akan nampak sebuah tebing yang curam dan landai yang berlawanan arah lereng. Sebuah alur erosi sepanjang arah patahan dan akan membentuk sebuah gawir patahan yang membentuk tangga. 2. Metode Geofisis, adalah perlu untuk mengontrol gambaran 3 demansi sebuah peta, yang diperoleh berdasarkan perbedaan sifat – sifat fissis dari berbagai macam batuan. Metoda seismik , didasarkan pada kecepatan rambat getaran suara yang tergantung dari kerapatan material dan massa. Metoda ketahanan elektrik adalah pengukuran terhadap hantaran elektrik
terhadap berbagai macam batuan. Metode magnetik adalah berdasarkan pada sifat-sifat magnetis pada batuan. Metode elektro magnetik , melakukan pengukuran terhadap hantaran sebuah medan elektro magnetik yang terinduksi. Metode georadar , melakukan pengukuran terhadap reflaksi gelombang radio yang terinduksi. Gravimeter , adalah melakukan pengukuran terhadap variasi dalam medan gaya berat. Beberapa metode geofisis di permukaan bumi, antara lain : a.
Refraksi seismik
b.
Rrefleksi seismik
c.
Metode hambatan elektrik
d.
Metode magnetik
e.
Metode elektro magnetik
1.2 Peta Geologi Teknik
Peta geologi teknik merupakan peta yang menyajikan informasi tentang data karakteristik dan sifat keteknikan tanah/batuan disuatu daerah/wilayah. Adapun lingkup pemetaan meliputi : jenis tanah, sifat fisik tanah/batuan, sifat keteknikan (daya dukung, perosokan dan tanah mengembang), kondisi keairan dan bahaya lingkungan beraspek geologi.
6
1.3. Analisis Besar Butir Tanah
Sifat-sifat suatu tanah tertentu banyak tergantung kepada ukuran butirnya. Karena itu pengukuran besarnya butir tanah merupakan suatu percobaan yang sangat sering dilakukan dalam bidang mekanika tanah. Besarnya butir juga merupakan dasar untuk klasifikasi atau pemberian nama pada macam-macam tanah tertentu. Besarnya butir tanah digambarkan dalam grafik lengkung gradasi atau grafik lengkung pembagian butir. Tanah yang ukuran butirnya dibagi rata antara yang besar sampai yang kecil dikatakan bergradasi baik, bilamana terdapat kekurangan atau kelebihan salah satu ukuran butir tertentu maka tanah itu disebut bergradasi buruk, sedangkan apabila besar butir hampir sama disebut bergradasi seragam. Penentuan ukuran butir tanah dilakukan dengan dua cara yaitu untuk ukuran butir yang kasar dipakai saringan, yaitu tanah dikeringkan dan disaring pada serangkaian saringan dengan ukuran lubang 3 inci sampai dengan no. 200(200 kawat/inci) yang hampir sama dengan ukuran pasir hingga lanau,
sedangkan untuk
ukuran butir yang lebih kecil dari pasir halus dipakai cara pengendapan, yaitu tanah dicampur dengan air dan diaduk kemudian dibiarkan berdiri supayabutir-butir mengendap. Butiran-butiran dalam suatu suspensi akan menurun dengan kecepatan yang tergantung pada ukurannya. Kecepatan ini menurut hukum Stokes, adalah sebanding dengan pangkat dua dari ukuran butirnya. 2
V = ( D/M)
dimana :
V = Kecepatan turun butir, D = Diameter butir, M = Konstanta Butir-butir sebesar D akan turun sejarak H dalam jangka waktu t. Biasanya pengukuran dimulai setelah satu menit dan diteruskan pada jangka waktu tertentu selama 24 jam. Berat jenis suatu campuran air dan tanah tergantung konsentrasi butiran yang tergantung di dalamnya. Dengan cara mengukur berat jenis suspensi berarti dapat menghitung banyaknya tanah yang ada dalam campuran tersebut.
7
B = G/(G-1) (Rh – 1 ) P = 1000B/W x 100 Dimana : 3
B = berat tanah/cm ; G = berat jenis; Rh = pembacaan hidrometer; P = prosentase ; W = Jumlah berat tanah dalam suspensi 3.3. Batas-Batas Atterber g
Batas atterberg adalah batas cair dan batas plastis. Istilah-istilah yang dipakai untuk pembatasan seperti sketsa dibawah ini:
Basah Keadaan cair (Liquid )
Kering plastic
Batas cair
semi-plastic
Batas Plastis
solid
Batas pengerutan
Gambar 1.2 Batas-batas aterberg
Kegunaan batas-batas atterberg adalah suatu gambaran secara garis besar akan sifat-sifat tanah. Tanah yang batas cairnya (LL) tinggi biasanya menpunyai sifat teknik buruk yaitu kekuatan rendah, compresibility tinggi dan sulit memadatkannya. Sifat tanah tersebut dipakai untuk misalnya pembuatan jalan dan Indeks plastis juga biasanya dipakai sebagai salah satu syarat untuk bahan yang akan dipakai untuk pembuatan jalan. 3.4. Keaktifan
Tepi-tepi mineral lempung mempunyai muatan negatif neto, ini menyebabkan terjadinya usaha untuk menyeimbangkan muatan ini dengan tarikan kation. Tarikan ini akan sebanding dengan kekurangan muatan neto dan dapat dihubungkan dengan aktivitas lempung.
8
Skempton(1953) telah menngartikan secara kwantitatif disebut aktivitas dari lempung adalah perbandingan antara indeks plastis dengan prosen fraksi lempung berukuran < 2 m dan dikelompokan menjadi 3 kelas yaitiu Tabel 1.2 Klasifikasikan aktivitas lempung
Aktivitas(A)
Klas
0,75
Sedang
< 0,75
Tidak aktif
> 1,25
Aktif
Aktivitas dalam kaitannya dengan perubahan volume merupakan pertimbangan utama dalam mengevaluasi tanah yang akan dipakai dalam pekerjaan pondasi. Kapasitas penggantian kation dalam milliekivalen (meq)/100g lempung juga digunakan sebagai indikasi suatu aktivitas. Tabel 1.3 Kapasitas penggantian mineral lempung
Lempung
Kapasitas penggantian, meq/100g
Kaolinit
3 – 15
Haloisit(4H2O)
10 – 40
Illit
10 – 40
Vermikulit
100 – 40
Montmorilonit
80 - 150
Aktivitas lempung dapat ditentukan dalam karakteristik plastisitasnya yang berubah oleh substitusi ion-ion logam dari tingkat yang lebih tinggi seperti terlihat pada skala substitusi: Li
9
dapat dikurangi dengan cara penggantian kation , yang biasa digunakan adalah kalsium(Ca) yang terdapat pada batugamping, abu batubara (Ca & Al), semen dengan cara mencampur dengan lempung. 3.5. Pengambilan Contoh Tanah
Contoh-contoh ini ada dua macam yaitu contoh tidak asli dan contoh asli. Contoh tidak asli diambil tanpa adanya usaha-usaha yang dilakukan untuk melindungi struktur asli dari tanah, sedangkan contoh asli harus masih menunjukkan sifat-sifat asli dari tanah dengan teknik pelaksanan sebagaimana mestinya dan cara pengamatan yang tepat, maka kerusakankerusakan terhadap contoh bisa diusahakan sekecil mungkin dan segera dibawa ke laboratorium.Cara pengambilan contoh asli dengan tabung silinder berdinding tipis dari bahan tembaga/besi di bagian atas disambung kepala tabung untuk dapat disambung dengan setang bor. Sebelumnya bersihkan lubang bor sampai dasar. Tabung contoh dimasukkan kedalam dasar lubang bor, dan kemudian ditekan (Bor mesin) atau dipukul(bor tangan) kedalam tanah asli yang akan diambil contohnya pada dasar lubang sampai masuk ± 60 cm, selanjutnya putar dan angkat tabung dengan hatihati kemudian tutup dengan parafin. 3.6. Pemboran Inti atau Pemboran Mesin
Maksud dari pemboran inti dalam kepentingan penyelidikan geologi khususnya geologi teknik adalah untuk mengetahui kondisi bawah tanah, meliputi dari jenis batuan, sifat fisik, daya dukung (SPT) dan tingkat permeabilitasnya (K). Untuk jenis tanah dapat diambil contoh tanah tidak terganggu
(US)
untuk
diketahui
sifat
mekanika
tanahnya.
Secara
komprehensip data tersebut dapat digambarkan dalam log bor geologi. 1. Pemboran geologi teknik.
Dasar teori pemboran geologi teknik ada 2 jenis yaitu pemboran mesin dan bukan mesin. Pemboran mesin adalah semua jenis pemboran yang menggunakan penggerak dari tenaga mesin. Sistim pemboran mesin ini batang bor diputar secara mekanis dan putarannya diteruskan ke mata bor pada dasar lubang bor. Inti batuan yang terpotong akan tertinggal dalam
10
tabung inti dan diangkat kepermukaan untuk dianalisa, diuji dan di simpan dalam kotak contoh Secara umum penggunaan pemboran mesin ini adalah metode yang umum dilakukan dalam penyelidikkan tanah/batuan. Mata bor ada bermacam-macam penggunaanya tergantung jenis tanah/batuan, alat bor dan kapasitas pemboran yang dikehendaki. Dalam teknik pemboran yang benar, seluruh inti bor dapat terambil dan pengujian setempat juga dapat dilaksanakan. Kegunaannya yaitu: a.
penyelidikan bahan tambang/endapan mineral
b.
mengetahui struktur geologi suatu daerah
c.
penyelidikan tanah dasar(bangunan sipil)
d.
pembuatan sumur eksplorasi & eksploitasi air tanah
e.
Pembuatan lubang pengeringan air dalam tambang bawah tanah
f.
Pembuatan lubang peledakan batuan
11
DAFTAR PUSTAKA
Sherley, L.H. 1987, Geoteknik dan Mekanika Tanah , Penyelidikan Lapangan & Laboratorium , Nova, Bandung. Agung. Sigit. 2010, Buku Pengantar Geologi Teknik. Sekolah Tinggi Teknologi Nasional – Yogyakarta.
12
