Perilaku Massa Batuan

MARTONI SETIADY

TEKNIK PERTAMBANGAN ’13

DBD 113 156

MEKANIKA BATUAN

PERILAKU MASSA BATUAN

A. Pendahuluan Batuan merupakan suatu bentuk padatan alami yang disusun oleh satu atau lebih mineral yang terbentuk secara alami di dalam bumi dan mempunyai rumus kimia tertentu. Batuan adalah susunan mineral dan bahan organis yang bersatu membentuk kulit bumi. Batuan adalah semua material yang membentuk kulit kulit bumi yang dibagi dibagi atas : - Batuan yang terkonsolidasi (consolidated rock), - Batuan yang tidak terkonsolidasi (unconsolidated rock). Batuan umumnya diklasifikasikan berdasarkan komposisi mineral dan kimia, dengan tekstur partikel unsur dan oleh proses yang membentuknya. Batuan adalah proses terjadinya secara alamiah. Batuan lebih diklasifikasikan diklasifikas ikan berdasarkan ukuran partikel yang membentuknya. Transformasi dari satu jenis batuan yang lain digambarkan oleh model geologi. Penjelasan ini dibuat dengan berdasarkan : 1. Kandungan mineral yaitu jenis-jenis mineral yang terdapat di dalam batu i ni. 2. Tekstur batu, yaitu ukuran dan bentuk hablur-hablur mineral di dalam batu. 3. Struktur batu, yaitu susunan hablur mineral di dalam batu. 4. Proses pembentukan. pembentukan. (Anonim, 2014) Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa batuan mempunyai krakteristik yang berbeda-beda. Meskipun secara deskriptif nama dari batuan tersebut sama misalnya batugamping di daerah Tanjung dengan batugamping di daerah daerah Bajuin, tetapi antara batugamping satu dengan yang yang lain hampir pasti tidak sama persis.

Batuan mempunyai sifat-sifat tertentu yang perlu diketahui dalam mekanika batuan dan dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu : a. Sifat fisik batuan seperti bobot isi, berat jenis, porositas, absorpsi. b. Sifat mekanik batuan seperti kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas, dan nisbah Poisson. Kedua sifat tersebut dapat ditentukan baik di laboratorium maupun di lapangan (insitu). Massa batuan, karena proses terjadinya secara alamiah.memiliki sifat yang cenderung unik ( tidak ada kembarannya ).Meskipun secara deskritif namanya sama misalnya andesit,tetapi antara andesit satu sat u dengan yang lain hampir pasti tidak sama persis.Oleh karena itulah maka sifat massa batuan di alam adalah hetrogen,anisotrop,diskontinu.

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.





MARTONI SETIADY DBD 113 156

TEKNIK PERTAMBANGAN ’13 MEKANIKA BATUAN

Heterogen,artinya : - Mineralogis : Jenis miniral pembentuk batuan berbeda-beda Butiran padatan : Ukuran dan bentuknya berbeda-beda - Void : ukuran,bentuk dan penyebarannya berbeda-beda Anisotrop,artinya : - Mempunyai sifat-sifat yang berbeda pada arah yang berbeda Diskontinu,artinya : - Massa batuan selalu mengandung unsur struktur geologi yang mengakibatkannya tidak kontinu seperti karena kekar,sesar,retakan,fis sure,bidang perlapisan.Struktur geologi ini cenderung “memperlemah” kondisi massa bantuan. Kondisi di atas apabila diperlakukan sebagaimana adanya tidak memungkinkan dilakukan solusi dengan pendekatan logik-matematik.Oleh karena itu perlu penyederhanaan dengan asumsi,yang asumsi,yang semula Heterogen-Anisotrop-Diskontinu menjadi Homogen-Isotrop-Kontinu. Batuan terbagi menjadi 3 jenis, yaitu : a. Batuan Beku b. Batuan Sedimen c. Batuan Metamorf 

 

B. Klasifikasi Massa Batuan Palmstorm (2001) menjelaskan konsep massa batuan bat uan yang idealnya merupakan susunan dari sistem blok-blok dan fragmen-fragmen fr agmen-fragmen batuan yang dipisahkan oleh bidang bidang diskontinu yang yang masing-masing saling bergantung sebagai sebuah kesatuan unit. Klasifikasi massa batuan dapat dikelompokkan berdasarkan bentuk dan tipe dari klasifikasi massa batuan itu. Pengelompokkan menurut bentuk berkaitan dengan data masukan dari klasifikasi massa batuan. Sedangkan pengelompokkan berdasarkan tipe, berhubungan dengan dengan penerapan dari klasifikasi massa batuan tersebut. Klasifikasi massa batuan adalah sistem sist em klasifikasi yang digunakan untuk membantu desain berbagai jenis kebutuhan di bidang teknik dan analisa stabilitas. Klasifikasi massa batuan didasarkan berdasarkan hubungan antara parameter mass a batuan dan aplikasi teknik, seperti terowongan, pondasi dan galian. Dengan sistem klasifikasi dapat digunakan untuk memperkirakan komposisi dan massa batuan, perkiraan awal kebutuhan penyangga, perkiraan kekuatan dan sifat deformasi batuan. Klasifikasi massa batuan yang terdiri dari beberap a parameter sangat cocok untuk mewakili karakteristik massa batuan, khususnya sifat-sifat bidang lemah atau kekar dan derajat pelapukan massa batuan. Atas dasar ini sudah banyak modifikasi klasifikasi massa batuan yang dapat digunakan digunakan untuk merancang kemantapan lereng. Pada umumnya klasifikasi tersebut mencoba menghubungkan menghubungkan parameter sudut kemantapan lereng dengan bobot klasifikasi massa batuan untuk berbagai tinggi tinggi lereng. Klasifikasi massa batuan merupakan cikal bakal dari pendekatan rancangan empiris dan digunakan secara luas di dalam rekayasa batuan. Dalam kenyataanya, dibanyak proyek, pendekatan klasisfikasi digunakan sebagai dasar praktis unutk merancang struktur di bawah tanah yang sangat kompleks. Klasifikasi Klasif ikasi tidak digunakan sebagai pengganti







Secara sederhana, klasifikasi massa batuan digunakan sebagai sebuah check-list untuk meyakinkan bahwa semua informasi penting telah dip ertimbangkan. Adapun jenis-jenis klasifikasi massa batuan terlihat dalam tabel berikut.

a. Tujuan Pengklasifikasian Massa Batuan






 


Memperoleh data kuantitatif dan acuan untuk desain teknik. Menyediakan dasar acuan untuk komunikasi antara geologist dan engineer.

Agar dapat dipergunakan dengan baik dan cepat maka klasifikasi massa batuan harus mempunyai beberapa sifat seperti berikut (Bieniawski, 1989):  Sederhana, mudah diingat dan dimengerti.  Sifat-sifat massa batuan yang penting harus disertakan.  Parameter dapat diukur dengan mudah dan murah.  Pembobotan dilakukan secara relatif.  Menyediakan data-data kuantitatif. b. Keuntungan dari digunakannya klasifikasi massa batuan  Meningkatkan kualitas penyelidikan lapangan berdasarkan data masukan sebagai parameter klasifikasi.  Menyediakan informasi kuantitatif untuk tujuan desain.  Memungkinkan kebijakan teknik yang lebih baik dan komunikasi yang lebih efektif pada suatu proyek. c. Macam-Macam Macam-Macam Klasifikasi Massa Batuan Pada Penyanggaan Bawah Tanah Dalam menggunakan klasifikasi massa batuan sangat direkomendasikan untuk tidak hanya menggunakan satu metode klasifikasi saja tetapi juga menggunakan klasifikasi lainnya yang dapat digunakan sebagai pembanding atas hasil yang dperoleh dari setiap metode. Berikut jenis-jenis klasifikasi batuan : 1. Klasifikasi Massa Batuan Terzaghi Metode ini diperkenalkan oleh Karl von Terzaghi pada tahun 1946. Merupakan metode pertama yang cukup rasional yang mengevaluasi beban batuan untuk desain terowongan dengan penyangga baja. Metode ini telah dipakai secara ber hasil di Amerika selama kurun waktu 50 tahun. Akan tetapi pada saat ini metode ini sudah tidak cocok lagi dimana banyak sekali terowongan saat ini yang dibangun dengan menggunakan penyangga beton dan rockbolts. rockbolts.







Semakin besar terowongan, semakin singkat waktu yang harus digunakan untuk pemasangan penyangga. Sebagai contoh, pilot tunnel kecil mungkin saja dikonstruksi di konstruksi dengan penyangga minimal, sedangkan terowongan dengan span yang lebih besar pada massa batuan yang sama mungkin tidak mantap jika jik a penyangga tidak seketika dipasang. 3. Rock Quality Designation (RQD) 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 walaupun mempunyai panjang lebih dari 10cm. Diameter inti optimal yaitu 47.5mm. Nilai RQD ini dapat pula dipakai untuk memperkirakan penyanggaan pen yanggaan terowongan. Berdasarkan nilai RQD massa batuan diklasifikasikan sebagai RQD Kualitas massa batuan < 25%  Sangat jelek  Jelek 25 – 25 – 50% 50% 50 – 50 – 75% 75%  Sedang  Baik 75 – 75 – 90% 90% 90 – 90 – 100% 100%  Sangat baik Metode ini tidak memperhitungkan faktor orientasi bidang diskontinu, material pengisi, dll, sehingga metode ini kurang dapat menggambarkan keadaan massa batuan yang sebenarnya. 4. Rock Structure Rating (RSR) RSR diperkenalkan pertama kali oleh Wickam, Tiedemann dan Skinner pada tahun 1972 di AS. Konsep ini merupakan metode kuantitatif untuk menggambarkan kualitas suatu massa batuan dan menentukan jenis penyanggaan di terowongan. Motode ini merupakan metode pertama untuk menentukan klasifikasi massa batuan yang komplit setelah diperkenalkannya klasifikasi massa batuan oleh Terzaghi 1946. RSR merupakan metode yang cukup baik untuk menentukan penyanggaan dengan penyangga baja tetapi tidak direkomendasikan untuk menentukan penyanggaan dengan penyangga rock bolt bolt dan beton. 5. Rock Mass Rating (RMR) Bieniawski (1976) mempublikasikan suatu klasifikasi massa batuan yang disebut Klasifikasi Geomekanika atau lebih dikenal dengan Rock Mass Rating (RMR). Setelah bertahun-tahun, klasifikasi klasifikasi massa batuan ini telah mengalami penyesuaian dikarenakan adanya penambahan data masukan sehingga Bieniawski membuat perubahan nilai rating pada parameter yang digunakan untuk penilaian klasifikasi massa batuan tersebut. Pada penelitian ini, klasifikasi klasifi kasi massa batuan yang digunakan adalah klasifikasi massa batuan versi tahun 1989 (Bieniawski, 1989). Parameter yang digunakan dalam klasifikasi massa batuan menggunakan Sistim







Batas dari daerah struktur tersebut biasanya disesuaikan dengan kenampakan perubahan struktur geologi seperti patahan, perubahan kerapatan kekar, dan perubahan jenis batuan. RMR ini dapat digunakan untuk terowongan. lereng, dan pondasi. 6. Rock Tunnelling Quality Index Q-system diperkenalkan oleh Barton pada tahun 1974. Nilai Q didefinisikan sebagai:

Dimana: RQD adalah Rock Quality Designatio Jn adalah jumlah set kekar Jr adalah nilai kekasaran kekar Ja adalah nilai alterasi kekar Jw adalah faktor air tanah SRF adalah faktor berkurangnya tegangan RQD/Jn Menunjukkan struktur massa batuan. Jr/Ja merepresentasikan kekasaran dan karakteritik gesekan diantara bidang kekar stsu material pengisi. Jw/SRF merepresentasikan tegangan aktif yang bekerja. Berdasarkan nilai Q kemudian dapat ditentukan jenis penyanggaan yang dibutuhkan untuk terowongan.        

 

C. Perilaku Massa Batuan Batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda pada saat menerima beban. Perilaku ini dapat ditentukan dengan pengujian di laboratorium yaitu dengan pengujian kuat tekan. Massa batuan merupakan susunan blok-blok material batuan yang dipisahkan oleh berbagai tipe ketidak menerusan geologi. a. Sifat Masa Batuan (Rock Massa Properties) Massa batuan, karena proses terjadinya secara alamiah. Memiliki sifat yang cenderung unik (tidak ada kembarann ya). Meskipun secara deskriptif namanya sama misalnya andesit, tetapi antara andesit satu dengan yang lain hampir pasti tidak sama persis. Bieniawski (1989) batuan selaku material penyusun lahan dalam geoteknik, khususnya dalam mekanika batuan dianggap sebagai satu kesatuan massa. Oleh karena itu sifatnya dianggap sebagai sifat massa. Sifat massa ini berfungsi dan bekerja menyangga beban-beban yang terdapat di atasnya dan di dalamnya. Sehingga dalam desain dan pembuatan konstruksi harus memperhatikan kekuatan dan pola dikontinuitas pada massa batuan. Hudson dan Harrison (1997) batuan sebagai material digunakan









meliputi semua karakteristik suatu massa batuan yang berhubungan dengan rekayasa konstruksi. Sehingga menurut Hoek (2006) estimasi kekuatan d an deformasi massa batuan dibutuhkan untuk estimasi dukungan (support) dan berbagai analisis seperti desain lereng, fondasi dan penggalian bawah permukaan, West (2010) pekerjaan rekayasa pemotongan jalan dan bendungan. Palmstrom (1995) struktur massa batuan yang rumit dengan kekurangannya aplikasinya yang luas menyebabkan permasalahan dalam rekayasa batuan dan konstruksi. West (2010) sifat fisik batuan menentukan sifatnya seba gai material konstruksi dan sebagai struktur fondasi, sehingga kelas dan pengukurannya dapat berupa sifat material yang diukur menggunakan percontoh kecil di laboratorium, dan sebagai sifat massa batuan yang membutuhkan skala besar massa batuan untuk menentukan keseluruhan sifatnya. Tipikal sifat massa batuan adalah dikontrol oleh bidang-bidang lemah pada batuan daripada sifat padu materialnya. mate rialnya. Sehingga Sehing ga menurut Goodman (1989) batuan b atuan menjadi tidak ideal dalam sejumlah hal, dan batuan jarang benar-benar kontinyu, karena pori-pori atau celah biasanya hadir, seperti microfissure merupakan retakan planar kecil terjadi dalam batuan padu dan fissure sebagai fissure sebagai retakan yang lebih luas. Secara ideal massa batuan tersusun oleh sistem blok batuan d an fragmen-fragmen yang terpisahkan oleh diskontinuitas membentuk material dimana semua elemen saling bergantung sebagai suatu satuan (Matula dan Holer), 1978 dalam Palmstrom, 1995). Material tersebut dikarakteristiki oleh bentuk dan dimensi blok batuan dan fragmenfragmen, oleh pengaturan bersama dalam massa batuan, serta oleh karakter kekar seperti kondisi bidang kekar dan pengisinya (Palmstrom, 1995).







Kondisi di atas apabila diperlakukan sebagaimana adanya tidak memungkinkan dilakukan solusi dengan pendekatan logik-matematik. Oleh karena itu perlu penyederhanaan dengan asumsi, yang semula heterogen-anisotrop-diskontinu menjadi homogen-isotrop-kontinu (Anonim, 2013). b. Karakteristik Massa Batuan Dalam mekanika batuan sifat-sifat batuan dapat dikelompokkan menjadi 2 bagian, yaitu : 1. Penimbangan Berat Contoh a. Wn : Berat contoh asli (natural) b. Wo : Berat contoh kering (sesudah dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan temperatur ± 90oC) c. Ww : Berat contoh jenuh (sesudah dijenuhkan selama 24 jam) d. Ws : Berat contoh jenuh di dalam air e. Wo - Ws : Volume contoh tanpa pori-pori pori-pori f. Ww – Ww – Ws Ws : Volume contoh total

2. Sifat Fisik Batuan Sifat fisik batuan adalah sifat yang terdapat pada s uatu batuan setelah dilakukan pengujian tanpa melakukan pengrusakan. Sifat-sifat fisik antara lain bobot isi, berat jenis, porositas, absorbsi dan void ratio. Pengujian sifat fisik fisik batuan yang ditentukan, antara lain : a. Bobot isi asli (natural density), γn b. Bobot isi kering (dry densit y), y), γd c. Bobot isi jenuh (saturated densit y), y), γs d. Berat jenis semu (apperent specific gravity) specific gravity) e. Berat jenis nyata (true specific gravity) f. Kadar air asli (natural water content) g. Kadar air jenuh (absorption) h. Derajad kejenuhan i. Porositas j. Void ratio

Perilaku Massa Batuan

Recommend Documents