Resume Roy E Hunt - Geotechnical Investigation Methods A Field Guide for Geotechnical Engineers
Dalam rangka memenuhi salah satu tugas mata kuliah Geoteknik
Disusun Oleh: Kelas : B
NAMA Reza Adi Nugroho Reland Valeriandsyah Ramdhani Fathari Axel Derian F Dewa Putra Hastiho W Risman Chandra B
NPM 270110100047 270110100049 270110100058 270110100066 270110100067 270110100077
FAKULTAS TEKNIK GEOLOGI UNIVERSITAS PADJADJARAN PADJADJARAN 2013
2. Pengukuran Sifat-Sifat 2.1
Pendahuluan
2.1.1
Objektif
Sifat-sifat material geologi diukur untuk memberikan dasar atas: 1. Identifikasi dan klasifikasi. 2. Korelasi antara sifat-sifat termasuk pengukuran yang dibuat pada saat p enelitian pada material yang sama. 3. Analisis dan evaluasi teknis.
2.1.2
Sifat-Sifat Geoteknik
Sifat-Sif at Dasar Dasar
Sifat-sifat dasar termasuk karakteristik mendasar dari material-material dan pemberian dasardasar untuk identifikasi dan korelasi. Beberapa digunakan dalam kalkulasi teknik. Sifat-Sif at I ndeks ndeks
Sifat-sifat indeks menjelaskan karakteristik fisik tertentu yang pada dasarnya digunakan untuk klasifikasi, dan juga untuk korelasinya dengan sifat-sifat teknik. Sif at-S at-Sif at H idrolik
Sifat-sifat hidrolik, yang dinyatakan dalam sifat permeabilitas, adalah sifat-sifat teknik. Sifat ini menyangkut aliran dari fluida yang mengalir melewati media geologi. Sif at-Sif at-Sif at Mekanik
Kekuatan pecah dan karakteristik k arakteristik deformasi adalah sifat-sifat mekanik. Sifat ini juga termasuk sifat teknik, dan dikelompokkan sebagai sifat statis atau dinamis.
Korelasi
Pengukuran sifat-sifat hidrolik dan mekanik, yang men yediakan dasar dari semua analisis keteknikan, sering kali membutuhkan biaya yang banyak ataupun sulit untuk didapat dengan akurasi yang dapat dipercaya. Korelasi berdasarkan sifat-sifat dasar dan indeks, dengan data yang didapat dari penelitian lain yang membutuhkan pengujian ekstensif untuk dipekerjakan atau sifat-sifat keteknikan yang dievaluasi dengancara melakukan analisa dari kegagalan yang terjadi,
2. Pengukuran Sifat-Sifat 2.1
Pendahuluan
2.1.1
Objektif
Sifat-sifat material geologi diukur untuk memberikan dasar atas: 1. Identifikasi dan klasifikasi. 2. Korelasi antara sifat-sifat termasuk pengukuran yang dibuat pada saat p enelitian pada material yang sama. 3. Analisis dan evaluasi teknis.
2.1.2
Sifat-Sifat Geoteknik
Sifat-Sif at Dasar Dasar
Sifat-sifat dasar termasuk karakteristik mendasar dari material-material dan pemberian dasardasar untuk identifikasi dan korelasi. Beberapa digunakan dalam kalkulasi teknik. Sifat-Sif at I ndeks ndeks
Sifat-sifat indeks menjelaskan karakteristik fisik tertentu yang pada dasarnya digunakan untuk klasifikasi, dan juga untuk korelasinya dengan sifat-sifat teknik. Sif at-S at-Sif at H idrolik
Sifat-sifat hidrolik, yang dinyatakan dalam sifat permeabilitas, adalah sifat-sifat teknik. Sifat ini menyangkut aliran dari fluida yang mengalir melewati media geologi. Sif at-Sif at-Sif at Mekanik
Kekuatan pecah dan karakteristik k arakteristik deformasi adalah sifat-sifat mekanik. Sifat ini juga termasuk sifat teknik, dan dikelompokkan sebagai sifat statis atau dinamis.
Korelasi
Pengukuran sifat-sifat hidrolik dan mekanik, yang men yediakan dasar dari semua analisis keteknikan, sering kali membutuhkan biaya yang banyak ataupun sulit untuk didapat dengan akurasi yang dapat dipercaya. Korelasi berdasarkan sifat-sifat dasar dan indeks, dengan data yang didapat dari penelitian lain yang membutuhkan pengujian ekstensif untuk dipekerjakan atau sifat-sifat keteknikan yang dievaluasi dengancara melakukan analisa dari kegagalan yang terjadi,
menyajikan data untuk pendahuluan studi teknik maupunuji pada kewajaran dari data yang diperoleh pada saat penelitian.
2.1.3
Metode Uji yang Diringkas
Umum
Ringkasan umum dari sifat-sifat dasar, indeks, dan teknik yang penting dari tanah dan batuan, batu an, dan sebuah indikasi dari apakah itu diukur di dalam laboratorium, in situ, situ, atau keduanya, dapat dilihat di Tabel 2.1.
Uji L aboratori um
Sampel tanah dan batuan, untuk sebagian besar bagiannya diuji di laboratorium. Inti batuan kadang diuji langsung di lapangan. Inti batuan yang diuji di laboratorium terutama untuk sifat-sifat dasar dan in deksnya, sebab sifat-sifat teknik yang signifikan tidak selalu tampak oleh spesimen yang masih utuh. Sampel tanah diuji untuk sifat-sifat dasar dan indeks, dan untuk sifat-sifat teknik ketika sampel yang berkualitas tinggi dan belum terganggu didapatkan. Uji I n Situ
Formasi geologi diuji secara in situ dengan menggunakan lubang bor, pada permukaan tanah, atau dengan melakukan penggalian. Masa batuan biasanya diuji secara in situ untuk mengukur sifat-sifat tekniknya, juga sifatsifat dasarnya. Tanah juga diuji secara in situ untuk mendapatkan sifat-sifat teknik yang dilakukan untuk melengkapi data laboratorium, dan pada kondisi di mana mengambil sampel yang belum terganggu dirasa sulit atau tidak praktis seperti contohnya masih terdapat banyak kandungan organik, butiran tanah kohesi, lempung yang pecah-pecah, dan tanah kohesi dengan partikel butiran berukuran besar. 2.2 Basic and Index Properties 2.2.1 Intact Rock
Pengujian di laboratorium menggunakan sampel specimen segar sampai sedikit lapuk. Pengujian sifat dasar meliputi hubungan volume-berat, kekerasan, dan daya tahan dan reaktivitas (untuk kualitas agregat). Sedangkan untuk indeks tes meliputi uniaxial compression test,point load index, dan sonic velocities, yang berkorelasi dengan bidang kecepatan sonic untuk memberikan ukuran kualitas batu. Hubungan volume-berat meliputi beratjenis, densitas, dan porositas seperti pada tabel 2.6. Table 2.6 Volume-Weight Relationships for Intact Rock Specimens
Kekerasan
Kekerasan (Hardness) adalah kemampuan bahan untuk menahan goresan atau abrasi. Korelasi dapat dibuat antara kekerasan batuan, densitas, kuat tekan uniaksial, dan kecepatan sonik, dengan kekerasan dan tingkat advance untuk mesin tunneling dan metode penggalian lainnya. Kriteria pengukuran yangdigunakan untuk menetapkan nilai-nilai kekerasan: 1. Sistem Moh kekerasan relative untuk berbagai mineral. 2. Uji lapangan untuk engineering classification. 3. "total" konsepkekerasan Deere (1970) didasarkan pada tes laboratorium dan dikembangkan sebagai bantuan dalam desain mesin borterowongan (TBM). 4. Testing methods for total hardness (Tarkoy, 1975): total hardness HT didefinisikan sebagai
Dimana Hr adalah Schmidt hardness dan Ha abration test hardness Daya Tahan
Daya tahan adalah kemampuan suatu material untuk menahan degradasi secara mekanik atau kimia. Ini adalah faktor mengendalikan kesesuaian material batuan yang digunakan sebagai agregat untuk pondasi jalan atau di aspal atau beton. Faktor pengendalinya yaitu mineral pada spesimen, microfabric( frakturataucelah ) , dan tingkat dekompo sisi.
Reaktivitas: Cement-Agregat
Batu hancur digunakan sebagai agregat untuk memproduksi beton. Reaksi antara silica larut dalam agregat dan hidroksida alkali yang berasal dari semen Portland dapat menghasilkan ekspansi abnormal dan retak mortar dan beton, hal ini memberikan efek pada jalan aspal, fondasi, dan bendungan beton. Sering ada penundaan waktu sekitar 2 sampai 3 tahun setelah konstruksi, tergantung pada jenis agregat yang digunakan.
2.2.2 Rock Masses
Massa batuan, sering disebut sebagai batuan in situ, dapat digambarkan sebagai terdiri dari blok batu, mulai dari segar sampai terurai, dan dipisahkan oleh diskontinuitas. Densitas massa adalah property dasar. Kecepatan gelombang Sonic dan Rock Quaity Designation (RQD) digunakan sebagai property indeks.
Mass Density
Densitas massa paling baik diukur di in situ dengan probe gamma-gamma (lihatBagian 1.3.6),nilai dari densitas massa pada batuan segar dipengaruhi oleh zona pelapukan, rekahan dan pori.
Indeks kulalitas batuan
Kecepatan gelombang sonic dari survey seismic langsung (lihat Bagian 1.3.2) digunakan dalam mengevaluasi kualitas massa batuan dan sifat dinamis. Rock Quality Designation dapat dianggap sebagai properti index (lihatBagian 1.4.5). Rippability
Rippability mengacu pada kemudahan penggalian oleh peralatan konstruksi. Karena ini berhubungan dengan kualitas batuan dalam hal kekerasan dan densitas rekahan, yang dapat diukur dengan survei seismic refraksi (lihatBagian 1.3.2)
Tabel 2.7 Rock Rippability as Related to Seismic p-Wave Velocities
2.2.3 Soils
Sifat dasar dan indeks tanah umumnya dianggap meliputi volume-berat dan hubungan kelembaban density, kepadatan relatif, gradasi, plastisitas, dan konten organik. HubunganVolume-Berat
Definisi hubungan volume berat berbagai untuk tanah diberikan dalam Tabel 2.8. Hubungan umum digunakan adalah angka pori e, berat satuan tanah (wet density t, dry density d, buoyant density b), kelembaban (atau air) kontenw, derajat kejenuhan S , dan specific gravity Gs. Table 2.8 Hubungan Volume-Berat untuk Tanah
Hubungan Moisture-Density (Pemadatan Tanah)
Kadar air optimum dan hubungan kepadatan kering maksimum umumnya digunakan untuk menentukan tingkat standar pemadatan yang akan diraih selama pembangunan loadbearing fill , tanggul, bendungan bumi, atau jalan aspal.
Gambar 2.4 Hubungan Moisture-Density Tanah tidak menjadi sepenuhnya jenuh selama uji pemadatan Kepadatan tanah dapat ditingkatkan dengan cara pemadatan dengan peralatan mekanik. Jika kadar air meningkat secara bertahap, kepadatan juga akan meningkat secara bertahap sesuai usaha pemadatan yang diberikan, sampai akhirnya kepadatan puncak atau maksimum dicapai untuk beberapa kadar air tertentu. Kepadatan setelahnya akan berkurang karena kadar air meningkat. Plotting nilai-nilai w% vs γt , atau w% vs γd akan menghasilkan kurva yang mirip dengan yang diberikan pada Gambar 2.5, saturasi 100% tidak pernah tercapai karena udara yang terperangkap dalam spesimen. Gambar 2.5 Typical compaction curve for cohesionless sandsand sandy gravels. (From Foster, C. R., FoundationEngineering , G. A. Leonards, Ed., McGraw-HillBook Co., New York, 1962, pp. 1000 – 1024. Withpermission. Reprinted with permission of theMcGraw-Hill Companies.)
Gambar 2.7 Kurva Typical Standard Proctor untukberbagai material
Gradasi (Grain UkuranDistribusi)
Gradasi mengacu pada distribusi berbagai ukuran butir dalam spesimen tanah diplot sebagai fungsi persen berat melewati ukuran saringan tertentu (Gambar 2.9 ):
Gradasi baik
: Spesimen dengan berbagai ukuran butir
Gradasi buruk
: Spesimen dengan range ukuran butir yang kecil
Gradasi sedang
: Spesimen dengan range ukuran butir sedang
Koefisien keseragaman (Cu) : rasio antara diameter butiran pada 60% lebih halus dengan diameter butir sesuai dengan garis halus 10%,
Plastisitas
Batas Atterberg, yang meliputi batas cair, batas plastis, dan batas susut, digunakan untuk mendefinisikan karakteristik plastisitas tanah liat dan bahan kohesiflainnya. Batas cair (LL) adalah kadar air di mana tanah yang melewati dari cair kekeadaan plastic sebagai kelembaban dihapus. Pada LL, kekuatan geser undrained ≈ 0,03 TSF. Batas plastis (PL) adalah kadar air di manatanah yang melewati dari plastic kekeadaan semipadat sebagai kelembaban dihapus. Indeks plastisitas (PI) didefinisikan sebagai PI = LL - PL. Batas susut (SL) adalah kadar air di mana tidak terjadi perubahan volume setelah pengeringan. Activity adalah rasio PI kepersen dengan
berat halus lebih dari 2 μ m (Skempton, 1953). Indeks L ikuiditas (LI) digunakan untuk korelasi dan didefinisikan sebagai
Gambar 2.12 Kurva Plastisitas untuk Unified Classification System KontenOrganik
Bahan organik yang ditemukan sebagai bahan organic murni atau sebagai campuran dengan pasir, lumpur, atau tanahliat. 2.3 Sifat Hidrolika (Permeabilitas)
Aliran melalui media geologi yang dihitung dengan karakteristik materi disebut koefisien permeabilitas (k)(juga dikenal sebagai koefisien konduktivitas hidrolik), dinyatakan dalam hukum Darcy, berlaku untuk aliran laminar dalam jenuh, homogen material, seperti k = q/iA (cm/sec) ket : q adalah jumlah aliran per unit waktu (cm3/sec), i gradien hidrolik, yaitu,head loss per panjang aliran h / L (sejumlah dimensi) dan, A daerah (cm2). Faktor yang Mempengaruhi Karakteristik Arus
Tanah: Secara umum, gradasi, densitas, porositas, angka pori, derajat kejenuhan,. Faktor penting lain adalah kepadatan relatif dalam granularsoils dan mineralogi dan struktur sekunder pada tanah liat.
Batuan: nilai k utuh berhubungan dengan porositas dan derajat kejenuhan batuan. nilai k dari dalam batuan in situ berhubungan dengan fraktur karakteristik (konsentrasi, membuka lebar, sifat mengisi), derajat kejenuhan, dan tingkat dan sifat bentuk stres yang dikenakan (tekan atau tarik). tekanan tarik, misalnya, di bawah bendungan beton dapat menyebabkan pembukaan sendi dan foliations, secara signifikan meningkatkan permeabilitas. Nilai k seperti yang diperkirakan atau diukur di laboratorium, yang digunakan untuk: ● konstruksi jaring Arus dan metode analisis lain untuk menghitu ng jumlah aliran dan pasukan rembesan. ● Pemilihan metode pengendalian air tanah untuk permukaan dan bawah tanah penggalian. ● Desain dewatering sistem untuk penggalian. ● Evaluasi kenaikan kapiler dan kerentanan es. ● Evaluasi hasil sumur -air. .Memperkirakan Permeabilitas Koefisien k Karena nilai-nilai k adalah fungsi dari sifat dasar dan indeks, berbagai jenis tanah dan formasi memiliki rentang karakteristik nilai. Banyak tabel dan grafik telah diterbitkan peneliti byvarious berkaitan nilai k dengan kondisi geologi, yang didasarkan pada penyelidikan laboratorium dan lapangan banyak dan yang dapat digunakan untuk memperoleh perkiraan k akurasi yang memadai dalam banyak aplikasi. Uji Laboratorium
Jenis dan Aplikasi
Constant- head test digunakan untuk tanah kasar dengan permeabilitas tinggi . Falling-head test digunakan untuk tanah berbutir halus dengan permeabilitas rendah . (k = (aL/ At1)(ln h0/h1)
Tes Consolidometer dapat digunakan untuk tanah dasarnya tahan
in sit u testi ng
Tes Rembesan di Tanah
Tanah Penetrasi Pengujian ( CPTU , DMT )
The piezocone CPT ( Bagian 1.3.4 dan 2.4.5 ) dan uji dilatometer datar ( Bagian 2.4.5 ) memberikan perkiraan koefisien permeabilitas horizontal , (kh) .
Pumping Tes
Tes yang dibuat dari sumur gravitasi atau sumur artesis di tanah atau massa batuan
Pengujian tekanan dalam Massa Batuan
Data Evaluasi Perkiraan nilai untuk k dihitung dari ekspresi (USBR, 1974) K= (Q/2πLH) (ln L / r) untuk L> 10r (2.8) K= (Q/2πLH) sinh 1 (L/2r) untuk 10r > L> r (2.9) di mana k adalah koefisien permeabilitas, Q laju aliran konstan dalam lubang, L panjang bagian tes, H diferensial head pada bagian uji , r radius lubang dan sinh-1 invers hiperbolik sinus.
2.4 Rupture Strength 2.4.1 Definisi Dasar
Tegangan (σ) adalah gaya Per unit wilayah, dinyatakan sebagai
(2.11)
Regangan (ε) adalah perubahan panjang per unit panjang yang disebabkan oleh tegangan. Hal ini dapat terjadi sebagai tekan atau regangan. Tekan dan regangan dinyatakan sebagai
(2.12)
Geseran adalah perpindahan elemen yang berdekatan sepanjang bidang atau permukaan melengkung.
Regangan geser (ξ) adalah sudut perpindahan antara unsur -unsur selama perpindahan
Tegangan geser (τ) adalah tegangan yang menyebabkan pergeseran.
Kekuatan geser (S atau s) adalah nilai karakteristik material pada saat gagal dalam pecah atau geseran gaya yang diterapkan.
Dilatancy adalah kecenderungan volume meningkat di bawah peningkatan geser atau perbedaan tegangan.
Kekuatan Bahan Geologi
Komponen: Gesekan dan Kohesi Gesekan adalah kekuatan menolak antara dua permukaan . Hal ini sering satu-satunya sumber kekuatan dalam bahan geologi dan merupakan fungsi langsung dari gaya normal. Kohesi hasil dari ikatan antara permukaan partikel. Kondisi tegangan In Situ
Faktor amajor dalam masalah kekuatan adalah adanya kondisi tegangan di dalam tanah, terutama karena tegangan normal pada potensi kegagalan permukaan hasil dari membebani tekanan. Menekankan pokok dan Diagram Mohr
Dasar untuk aspek kekuatan bahan geologi adalah konsep tekanan pokok dan diagram Mohr. Penekanan Principal Penekanan bertindak atas setiap pesawat melewati titik terdiri dari tegangan normal σ ( kompresi atau ketegangan ) dan tegangan geser τ. (Masalah mekanika tanah biasanya peduli dengan tegangan tekan). Pada satu pesawat tertentu , tegangan normal akan menjadi nilai maksimal yang mungkin dan tegangan geser akan sama dengan nol . Di satu bidang yang tegak lurus ke pesawat ini , tegangan normal akan menjadi nilai minimum yang mungkin , dengan tegangan geser juga sama dengan nol . Pada bidang yang tegak lurus kedua untuk pesawat ini , tegangan normal akan memiliki nilai menengah dan tegangan geser juga akan menjadi nol . Pesawat ini disebut bidang utama . 2.4.2 Hubungan Kekuatan Geser
Konsep dasar Kekuatan geser dapat diberikan dalam beberapa bentuk, tergantung pada berbagai faktor, termasuk kekuatan dikeringkan, kekuatan undrained, kekuatan puncak, kekuatan sisa atau akhir, dan kekuatan yang dibebani beban dinamik. Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan
Jenis Bahan
Tekanan keliling
Ditiriskan atau dikeringkan kondisi
Memuat arah
Pemindahan dan tegangan normal
2.4.3 Pengukuran Kekuatan batuan Umum
Batu Utuh Kekuatan segar yang terbatas, batu utuh jarang menjadi perhatian dalam praktek karena tingkat tegangan yang relatif rendah yang dikenakan. Kegagalan geser terjadi di bawah beban yang sangat tinggi diterapkan dan moderat untuk membatasi tekanan tinggi, kecuali untuk batu lembut seperti garam karang, batu foliated dan schistose, dan batupasir ringan disemen. Dalam batuan lembut, ruptur terjadi dengan cara yang sama dengan yang di tanah, dan parameter. Massa batu Kekuatan massa batuan biasanya dikontrol baik oleh sendi dan diskontinuitas lainnya atau dengan tingkat dekomposisi, dan parameter kekuatan Kekuatan Kompresif Sumbu Uc (ASTM D2938)
Sebuah gaya tekan aksial diterapkan pada spesimen terbatasi sampai terjadi kegagalan. Data yang diperoleh Kurva tegangan-regangan dan kuat tekan bebas atau uniaksial (di TSF, kg/cm2, kPa) hasil dari tes.
Aplikasi Data
Terutama digunakan untuk korelasi sebagai berikut:
Material "konsistensi" vs Uc.
Schmidt kekerasan vs Uc.
klasifikasi Kekerasan.
Kekuatan tarik Sumbu
Uji Tarikan Kabel Tutup yang melekat pada ujung spesimen silinder dengan resin. Spesimen tersebut kemudian ditarik terpisah dengan kabel mengerahkan ketegangan aksial. Metode ini menghasilkan nilai terendah untuk kekuatan tarik, yang umumnya berkisar dari 5 sampai 10% dari kekuatan batuan. Uji titik-Load (Broch dan Franklin, 1972) (ASTM D5731 -95) Tekan beban P diterapkan melalui mengeras poin kerucut ke sisi berlawanan diametris dari spesimen inti panjang minimal 1.4D sampai terjadi kegagalan. Peralatan yang ringan dan portabel dan digunakan di lapangan dan laboratorium. Kekuatan lentur atau Modulus Patah
Sebuah sinar batuan didukung pada kedua ujungnya dan dimuat pada titik tengah sampai kegagalan. Data yang diperoleh Kekuatan lentur sebanding dengan kekuatan tarik tetapi sekitar tiga kali lebih besar (Leet, 1960). Kekuatan geser triaksial
Alat dan Prosedur Gambaran umum diberikan dalam Bagian 2.4.4 dan, sebagaimana berlaku untuk pengujian batuan.
Nilai kekuatan Studi telah dibuat terkait analisis bagian tipis petrografi dari batu pasir perkiraan dari kekuatan tekan triaksial (Fahy dan Guccione, 1979). Hubungan telah dikembangkan untuk mendekati kekuatan puncak untuk massa batuan (Hoek dan Brown, 1980). Kekuatan geser langsung
Tujuan Tujuannya adalah untuk memperoleh pengukuran parameter υ dan c in situ. Hal ini sangat berguna untuk mengukur kekuatan di sepanjang sendi atau pesawat kelemahan lain dalam massa batuan. Uji Geser Borehole (BST) (ASTM D4917-02)
Tujuan Uji geser lubang bor mengukur nilai puncak dan sisa υ dan c in situ. Awalnya dikembangkan di Iowa State University oleh RL Handy dan NS Fox untuk AS. Bureau of Mines, ia dirancang untuk dekat-permukaan atau di-tambang pengujian batubara dan batuan retak lainnya yang sulit untuk inti. Telah digunakan dalam semua batuan lunak untuk menengah-keras. 2.4.4 Pengukuran Kekuatan Tanah
Umum Pemilihan Metode Uji Sejumlah faktor yang diperlukan untuk pemilihan metode untuk pengujian tanah, termasuk yang berikut:
Kondisi pembebanan: statis atau dinamis.
Membuka durasi di lapangan: jangka panjang (kondisi drainase) atau jangka pendek (kondisi undrained).
Parameter yang diinginkan: puncak atau ultimate kekuatan (residual).
Bahan kesesuaian untuk pengambilan sampel terganggu dan kebutuhan atau keinginan dalam pengujian in situ.
Orientasi permukaan lapangan dengan kegagalan dalam ujian itu. Kestabilan sering tidak tepat berdasarkan tes kompresi saja, sedangkan geser dan perluasan tes langsung seringkali diperlukan. Nilai kekuatan mereka mungkin berbeda secara signifikan dari parameter tekan.
Metode Pengujian Diringkas ● Tanah laboratorium kekuatan tes statis. ● in situ tes kekuatan statis. ● Laboratorium tes kekuatan dinamis. Uji Geser Triaksial
Tujuan Jumlah atau efektif parameter tegangan, baik dalam kompresi atau ekstensi, diukur dalam alat uji geser triaksial. Metode pengujian umumnya tidak cocok untuk mengukur kekuatan utama karena perpindahan terbatas dan pengujian sejajar dengan permukaan kritis tidak nyaman. Langsung Uji geser (ASTM D5607-02 untuk rock, ASTM D3080-03 untuk tanah)
Tujuan Tujuannya biasanya adalah untuk mengukur kekuatan dikeringkan parameter υ, c, dan υr. Uji Geser sederhana (ASTM D6528-00 untuk CU geser sederhana langsung)
Tujuan Tujuannya adalah untuk mengukur kekeringan atau undrained parameter kekuatan. Uji Geser Vane (ASTM D2573-01) I n Situ
Tujuan Tujuannya adalah untuk mengukur su dan sr in situ konsolidasi normal sampai tanah liat sedikit overconsolidated di lapangan.
2.4.5 Pengujian Penetrasi Tanah Standard Penetration Test (SPT) (ASTM D1586)
Tujuan Nilai SPT berkorelasi dengan kekompakan tanah granular, dari mana nilai υ diperkirakan dan berkorelasi dengan konsistensi tanah kohesif. Cone Penetrometer Uji (CPT) (ASTM D5778)
Tujuan Korelasi untuk sifat kekuatan yang dibuat antara k erucut ujung resistance qc, υ dan su. Penentuan sifat deformasi dibahas dalam Bagian 2.5.4. Metode pengujian dan klasifikasi tanah dibahas dalam Bagian 1.3.4.
Panel-Plat Uji Dilatometer (DMT)
Tujuan Korelasi untuk sifat kekuatan dibuat untuk memberikan perkiraan υ dan su. Deformasi penentuan properti dibahas dalam Bagian 2.5.2. California Bantalan Ratio (CBR) Uji
Tujuan Sebuah tes penetrasi dilakukan untuk menentukan rasio dukung California (CBR) nilai dasar, subbase, dan bahan tanah dasar atas mana desain perkerasan ketebalan didasarkan.
2.5 2.5.1
Deformasi Tanpa Pecahan Pendahuluan
Bentuk Deformasi
Material yang Ideal Deformasi elastis: Tegangan (stress) langsung proporsional ke regangan (strain); material memulihkan semua deformasi saat pelepasan tegangan (stress). Contohnya dapat dilihat pada gambar berikut:
Figur 1: Korelasi perkiraan peringkat tanah berdasarkan nilai CBR untuk digunakan dalam desain trotoar lalu lintas. (Dari Institute Asphalt, Desain Ketebalan, Manual SeriesNo. 1, College Park, MD, 1970)
Deformasi plastis: Deformasi permanen dan berkelanjutan terjadi ketika tekanan yang ada mencapai suatu level pada karakteristik tekanan tersebut. Material geologi sering kali menggabungkan model-model deformasi di bawah tekanan. Deformasi kental: Tingkat atau laju dari deformasi kira-kira sebanding dengan tegangan (stress) yang terjadi.
Material Geologi Kompresi: Bermacam-macam dari yang pada dasarnya ideal hingga kurang dari ideal, dengan kata lain kompresi elastis di bawah level tekanan yang relatif diikuti oleh kompresi plastis akibat penutupan dari rongga tanah atau rekahan pada batuan. Beberapa material mungkin hanya terdeformasi secara plastis, material lain mungkin memperlihatkan deformasi plastiselastis-plastis pada level tekanan yang berbeda. Creep: Deformasi bergantung waktu pada level tekanan yang konstan di bawah level kegagalan. Ekspansi: Peningkatan volume akibat pembengkakan, atau penambahan regangan (strain) plastis atau elastis.
Parameter Geoteknik yang Digunakan untuk Menentukan Deformasi Deformationmoduli (moduli deformasi) adalah kuantitas yang memperlihatkan ukuran dari perubahan bentuk dari dimensi pada tubuh yang terjadi sebagai respons untuk mengubah kondisi tekanan. Kuantitas ini termasuk modulus elastis (statis dan dinamis), moduli dari bentuk liku tekanan-tegangan, modulus kompresi dari uji pressure-meter , dan modulus dari reaksi subgrade. Parameter konsolidasi menetapkan aspek yang bervariasi dari proses yang lamban dari kompresi di bawah tekanan yang dipakai yang muncul sebagai air yang ditekan pada kekosongan tanah lempung.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Gempa bumi dan bentuk dari deformasi di dalam material geologi dipengaruhi oleh sifat-sifat material; kondisi tekanan in situ; level, arah, dan tingkat dari aplikasi dari tek anan yang digunakan; temperatur lingkungan; dan interval waktu di bawah tegangan (stress) tersebut.
Karakteristik Tubuh El astis
Media Elastis Pada medium yang elastis, regangan (strain) dengan mudah dapat dengan total kembali seperti semula. Tegangan (stress) menuju regangan (strain) dengan proporsional seperti hubungannya dengan Hukum Hooke, diperlihatkan oleh modulusYoung E (atau modulus elastisitas) Faktor yang Bergantung untuk Elastisitas Untuk tubuh agar dapat menunjukkan karakteristik elastis didefinisikan oleh hanya satu nilai E dan v itu harus bersifat isotropik, homogen, dan berkesinambungan. Isotropik : Partikel yang berorientasi sehingga rasio stress ke strain adalah sama di luar dari arah tegangan, dengan kata lain, sifat elastis di setiap arah melalui titik bersifat identik. Homogenitas: Tubuh memiliki sifat identik pada setiap titik dalam arah yang sama. Kontinuitas: Mengacu pada struktur, jika massa berkelanjutan, maka bidang dataran bebas dari lemah atau pecah.
Keabsahan dari Material Geologi Sound, utuh, batu massive mendekati bahan elastis di bawah tingkat stres yang paling sebelum pecah. Umumnya, sebagian besar batuan, sampai batas tertentu, anisotropic, homogen, dan terputus-putus, dan disebut sebagai quasielastic, semielastic, atau nonelastic. Batu yang tidak utuh (nonintactrock ) atau batu massa pada dasarnya terputus, biasanya mengalami deformasi plastis sebagai rekahan yang dekat, maka deformasi elastis, seringkali diikuti oleh deformasi plastis.
Tegangan (str ess) yang D ii nduk si
Evaluasi deformasi bawah beban dikenakan memerlukan penentuan besarnya peningkatan stress (atau penurunan) di beberapa kedalaman di bawah dimuat (atau diturunkan) daerah dengan sehubungan dengan yang ada dalam kondisi stressin situ. Penentuan tegangan ini didasarkan pada elastis teori.
2.5.2
Hubungan Deformasi
M odul i Defor masi
Umum Modulus deformasi disajikan dalam beberapa cara yang berhubungan ke salah satu bentuk deformasi atau hubungan tegangan-regangan yang diperoleh dari metode uji tertentu. Defor masi Plasti s
Kompresi pada Lempung Kompresi pada tanah lempung adalah deformasi plastis yang pada dasarnya didefinisikan dalam hal konsolidasi, dengan kata lain, penurunan volume yang terjadi di bawah tegangan terutama disebabkan oleh pengeluaran air dari celah. Kebanyakan tanah menunjukkan konsolidasi primer dan sekunder dan, dalam beberapa tanah, fenomena terakhir, yang tidak baik dipahami, besarnya dapat sangat signifikan. Penundaan waktu yang banyak dalam kompresi terjadi pada tanah lempung di bawah tegangan yang secara umum meningkatseiringplastisitaslempung meningkat. Kompresi pada Pasir Pasir dan bahan berbutir kohesi lainnya mengalami penurunan volume kosong di bawah tegangan, terutama disebabkan oleh penataan butir. Kompresi elastis kecil butir kuarsamungkin saja terjadi. Dalam kebanyakan kasus, lebih besar porsi kompresi pada dasarnya langsung pada penerapan beban.
Ekspansi Peningkatan volume terjadi sebagai akibat dari pengurangan tegangan (stress) diterapkan, peningkatan kelembaban konten, atau perubahan mineralogi tanah tertentu dan material batu.
2.5.3 Metode Pengukuran Deformasi Batuan Pengujian Laboratorium
Spesimen utuh yang bersifat statis diuji menggunakan di peralatan triaxial dan unconfined compression, sedangkan sifat dinamis diukur menggunakan perangkat resonansi kolom atau dengan pengujian ultrasonik ( ASTM 2845 ) . Pengujian In Situ
Penentuan modulus in situ mensyaratkan bahwa deformasi dan stres memproduksinya terukur dan bahwa suatu metode analisis untuk menggambarkan geometri hubungan stres deformasi tersedia . Metode analisis diatur oleh metode pengujian . Modulus adalah rasio stres ketegangan , dan karena regangan adalah perubahan panjang per panjang total , defleksi yang diukur selama dalam pengujian in situ harus terkait dengan kedalaman zona rekahan untuk menentukan regangan . Kedalaman zona stres dapat ditentukan oleh instrumentasi ( lihat Bab 3 ) , atau persamaan Boussinesq digunakan untuk menentukan distribusi rekahan. Nilai-nilai untuk modulus E diberikan dalam hal geometri tes, teka nan diterapkan , defleksi , dan rasio Poisson . Uji Plate-Jack (Test Kompresi In Situ)
Ketika tes dijalankan, daerah yang mewakili kondisi rock-mass terpilih, dan ukuran daerah dimuat adalah skala untuk elemen struktur batuan. Landasan teori nya adalah menurut rumus Boussinesq . Young modulus Er dan permukaan pemindahan y terkait dengan beban P diterapkan ( Jaeger , 1972) sebagai y = P ( 1 - v )2 /πErr dimana r adalah jari-jari lempeng.
Tes Radial Jacking dan Tekanan Tunnel
Tes radial jacking : Tekanan menyebabkan deformasi dinding batuan digali ke dalam massa batuan diterapkan secara mekanis . Pemindahan diukur dengan extensometers atau perangkat pengukuran regangan lainnya . Tekanan uji terowongan : Sebagian tunnel itu ditutup dengan beton dan air dipompa di bawah tekanan tinggi untuk menyebabkan deformasi . Pemindahan diukur dengan extensome meter atau beberapa perangkat pengukur renggangan lainn ya .
Tes Borehole Jack
Tekanan hidrolik terletak diantara lapisan logam dan lapisan karet deformable atau lapisan logam di peralatan yang menekan terhadap dinding lubang bor . Linear Diferensial Variabel Transduser ( LDVTs ) dalam instrumen memungkinkan pengukuran dari empat diameter, masing-masing 45 ° terpisah , untuk memperhitungkan lateralis anisotropi batuan . Didesain untuk beroperasi di bawah air di lubang bor NX-size, Interfel dilatometer sampai dengan 6-in . pada diameter yang tersedia. Dilatometers mengukur modulus Young sampai sekitar 25 GPa dan Goodman jack hingga sekitar 50 GPa . Rocha (1970 ) memberikan perumusan berikut untuk komputasi Er : Er = 2 r ( 1 - v / ∆) P dimana 2 r adalah diameter lubang , v rasio Poisson , dan ∆ deformasi ketika tekanan P diterapkan.
2.5.4 Pengukuran Deformasi Soil
Spesimen pasir dapat dilarutkan pada berbagai nilai DR dan diuji dalam con - solidometer untuk karakteristik kompresi statis, atau dalam perangkat yang bergetar atau perangkat lain untuk sifat dinamis . Pengujian In Situ
Sampling material tidak terganggu sulit atau tidak mungkin , seperti pasir dan kerikil kohesi , atau bahan dengan partikel kasar seperti beberapa tanah residu , batuan terurai , atau glasial sampai , dan tanah liat pecah-pecah , diuji secara in situ untuk mengukur karakteristik deformasi . Tes meliputi: • Tes Pressumeter modulus kompresi . • Uji penetrasi ( SPT ) untuk korelasi untuk memperkirakan modulus . • Uji penetrasi ( CPT , DMT ) untuk memperkirakan koefisien konsolidasi . • Tes beban skala penuh untuk kompresi pasir , tanah organik , dan bahan lainnya . • Tes Plat - beban untuk mengukur modulus vertikal Reaksi tanah . • Lateral tes tumpukan beban untuk mengukur modulus horizontal Reaksi tanah . • Tes Dinamis untuk mengukur modulus geser atau kecepatan partikel puncak
Tes Konsolidasi untuk Clay
Sebuah spesimen dari sampel clay tidak terganggu disayat dengan hati-hati ke dalam cincin rigid dan batu berpori ditempatkan di atas dan bawah untuk memungkinkan proses drainase vertikal . ( Sebuah variasi untuk memungkinkan drainase horisontal menggunakan cincin batu berpori dan platens solid- end . ) Perakitan ditempatkan dalam bingkai pemuatan dan mengalami urutan beban mulai awalnya dengan beban yang sangat kecil sampai beban yang terbesar. Kemudian (biasanya ) beban ditambah dengan menggandakan sampai beban uji signifikan melebihi beban lapangan diantisipasi , dan kurva kompresi dan prakonsolidasi stres ( pc ) telah didefinisikan. Biasanya , tiga beban luar jangkauan pc yang diperlukan untuk mendefinisikan kompresi utuh. Setelah initial setting awal , spesimen direndam dalam air untuk menjaga kejenuhan ( kecuali tanah liat ekspansif , seperti yang akan dibahas ) . Setiap beban tetap sampai tekanan pori dasarnya hilang dan konsolidasi dihentikan , karena sebagian besar tanah liat , 24 jam cukup untuk setiap siklus beban . Ketika pertama kali diterapkan , beban yang dibawa oleh air pori . Seperti air mengalir dari spesimen , void dekat, tanah kompres , dan kekuatan meningkat sampai cukup untuk mendukung beban dan ekstrusi air berhenti . Pada titik ini " kompresi primer" telah dihentikan dan peningkatan beban berikutnya diterapkan ( lihat diskusi kompresi sekunder di bawah ini. ) Pengukuran dilakukan dan dicatat selama pengujian lendutan vs waktu untuk setiap kenaikan beban . ( Plotting data selama pengujian menunjukkan teknisi yang berpengalaman saat konsolidasi penuh di bawah beban yang diberikan telah terjadi , di mana titik , beban berikutnya diterapkan . Praktek ini menghilangkan kebutuhan untuk menunggu 24 jam antara beban . Jika tekanan air pori diukur , ketika mereka mencapai nol kenaikan beban berikutnya diterapkan . ) Ekspansi Tanah Clay
Biasanya , clay dengan potensi ekspansi yang kurang dari 100 % jenuh di lapangan , karena itu, teori konsolidasi tidak berlaku . Pengujian dilakukan dalam Consolidometer atau cetakan california bearing ratio untuk memperoleh ukuran persen membesar atau perubahan volume di bawah beban yang diberikan , atau tekanan gelombang maksimum yang da pat diantisipasi . Consolidometer Pengujian Stabil Sampel Persen Pengukuran Swell : • Tempatkan spesimen Consolidometer pada kelembaban alami ( w ) konten dan memberikan perlindungan terhadap perubahan w . • Tambahkan beban dalam cara yang sama seperti uji konsolidasi , meskipun beban awal mungkin lebih tinggi , mengukur dan merekam kompresi sampai beban dasar desain akhir tercapai. • Spesimen Rendam dalam air , memungkinkan saturasi, dan mengukur peningkatan volume sebagai fungsi waktu , sampai gerakan berhenti . Tekanan Maksimum Swell:
•
Tempatkan spesimen Consolidometer di bawah beban initial seating.
• Rendam dalam air dan tambahkan beban yang diperlukan untuk mencegah spesimen dari pembengkakan untuk menentukan tekanan memben gkak maksimal.
CBR Mold Pengujian Sampel dipadatkan Prosedur serupa dengan tes swell persen Consolidometer tersebut . Kompresi dalam Pasir Kohesi
Pasir kohesi jarang diuji di laboratorium untuk karakteristik kompresi karena sampel tidak terganggu tidak dapat diperoleh , mereka kadang-kadang diuji dalam consolidometer sebagai spesimen dilarutkan ditempatkan di berbagai nilai DR . Evaluasi kompresi biasanya didasarkan pada data uji situ seperti yang diperoleh dengan pengukur tekanan , SPT atau CPT , atau beban uji . Beban vs Kompresi Karakteristik
Dalam kondisi beban normal , kompresi dalam pasir kuarsa dasarnya plastis dan hasil dari penutupan void. Kompresi individu dari butiran tidak signifikan kecuali untuk pasir yang terdiri dari bahan lunak seperti fragmen shell , gipsum , atau pasir berkapur ringan disemen . Besarnya kompresi di pasir kuarsa terkait dengan DR , karakteristik gradasi , dan besarnya beban statis diterapkan atau karakteristik beban dinamik . Sebuah keluarga kurva yang mewakili tekanan vs angka pori untuk berbagai nilai DR diperoleh dengan menguji sampel dilarutkan dalam suatu Consolidometer. Kompresi vs Waktu
Kompresi di bawah hasil beban yang diterapkan dalam penutupan langsung dari void sebagai butir kompak , meskipun dalam tanah berlumpur jenuh beberapa waktu tunda akan terjadi sebagai pori pres -langkah menghilang. Proses normal konsolidasi , bagaimanapun, tidak terjadi . Swiger melaporkan kasus di mana permukiman primer terjadi dalam 1 jam dari aplikasi beban selama skala besar tes beban lapangan, tapi kompresi sekunder , akhirnya besar seperti kompresi primari, terus selama beberapa tahun. Pengujian Pressure Meter
Pressuremeter digunakan dalam pengukuran situ deformasi modulus dan kekuatan. Ada beberapa jenis: • Menard pressuremme untuk tanah dan batuan lunak (ASTM D4719) • Camkometer untuk tanah • Dynamometer dan Goodman jack untuk batu (lihat Bagian 2.5.3)
2.5.5 Deformasi Dinamis Modulus ( Tanah ) Metode laboratorium
Dinamis modulus deformasi diukur di laboratorium pada siklik triaksial siklik dan siklik sederhana, dan torsi siklik , ultrasonik , dan perangkat resonansi kolom. Sampai saat ini , uji meja getaran telah digunakan terutama dalam studi penelitian universitas dan dijelaskan dalam Novacs et al . ( 1971) dan De Alba et al . ( 1976) . Prosedur pengujian dinamis dijelaskan secara rinci dalam USAEC ( 197 2 ) . Metode In Situ
Modulus dinamis diukur di lapangan dengan metode langsung dan metode seismik getaran steady-state . Monitor Getaran memperoleh data gerakan tanah ( lihat Bagian 3.2.5 ) . Kolom Perangkat Resonant
Beberapa jenis yang digunakan seperti yang dijelaskan dalam USAEC ( 1972) . Prosedur Spesimen ditempatkan dalam ruang , dikenakan tekanan keliling menstimulasi atas tekanan beban , getaran pertama dalam modus torsi dan kemudian dalam modus longitudinal, sedangkan pemindahan akhir dipantau . Kecepatan geser gelombang dihitung dari hasil pengujian torsi dan kecepatan kompresi gelombang dari hasil tes membujur sebagai fungsi spesimen dan akhir dis - penempatan . Dinamis Young modulus Ed dan dinamis modulus geser Gd dihitung. Ketika berlaku , faktor diterapkan untuk mencakup dampak kondisi redaman dan akhir selama tes . Lihat juga ASTM D4015 - 92 ( 2000) . Metode Seismik Langsung
Seperti dijelaskan dalam Bagian 1.3.2 , metode seismik langsung digunakan untuk mendapatkan nilai-nilai Ed dan Gd , dan telah digunakan untuk memperkirakan nilai Es dalam densitas medium untuk densitas pasir untuk perhitungan pemukiman di mana strain kecil sangat penting . Memperkirakan Nilai dari Es
Modulus untuk tingkat regangan di urutan 10-6 dapat diperkirakan dari kecepatan geser gelombang dari survei seismik crosshole atau uphole ( Swiger , 1974 ) . Kecepatan geser gelombang digunakan karena mereka dapat diukur atas dan di bawah tingkat air tanah , sedangkan kecepatan kompresi gelombang dapat diukur hanya di atas permukaan tanah , karena dikaburkan oleh kecepatan kompresi - gelombang air . Dalam banyak urutan 2 sampai 3 TSF , strain di pasir padat kecil , sekitar 10-3 , tetapi lebih tinggi dari strain yang terjadi selama pengujian seismik yang memerlukan penyesuaian untuk analisis . Pada tanah granular , Ed dan Gd telah ditemukan menurun dengan meningkatnya
tingkat regangan ( Hardin dan Drnevich , 1972 ) . Rasio diberikan pada absis digunakan untuk mengurangi geser lapangan dan modulus kompresi untuk digunakan dalam analisis . Metode Getaran Posisi Stabil
Tujuan Metode getaran Posisi Stabil dilakukan untuk mendapatkan nilai in situ Ed dan Gd .
2.6 Nilai-nilai Khusus Dasar, Indeks, dan Sifat-Sifat Keteknikan 2.6.1 Massa Batuan
Hubungan antara kekuatan tekan uniaxial dandeformasi modulus untuk berbagai macam batuan adalah sebagai berikut :
Gambar 2.92
Pengukuran karakteristik Nilai permeabilitas khusus untuk batuan yang masih utuh atau in situ berada pada Tabel 2.12.Nilai kekuatan khusus untuk massa batuan yang tidak menerus (zona sesar dan kekar) untuk dilakukan dalam penelitian awal berada pada Tabel 2.34.
2.6.2 Batuan Lapuk dan Tanah Residual
Parameter kekuatan kekar untuk berbagai macam tipe batuan dan pada kondisi in situ berada pada Tabel 2.35.Sifat-sifat khusus keteknikan dari tanah residual dari basalt dan gneiss berada pada Tabel 7.5. 2.6.3 Tanah Dengan Sedikit Kohesi
Karakteristik umum mencakup densitas relatif, densitas kering, rasiopori, dan kekuatan yang berhubungan dengan gradasi dan N berada pada Tabel 2.36. Hubungan antara Φ dan DR untuk berbagai macam gradasi berada pada Gambar 2.93.Nilai khusus dari permeabilitas tanah berada pada Tabel 2.102.14. 2.6.4 Tanah Lempung
Karakteristik umum, mencakup hubungan antara konsistensi, kekuatan, kejenuhan, berat, dan N , berada pada Tabel 2.37.Hubungan antara N dengan U c untuk tanah kohesif dengan berbagai macam tingkat plastisitas berada pada Gambar 2.94.
Tabel 2.34 Nilai kekuatankhusus untuk massa batuan yang tidak menerus
Tabel 2.35 Parameter kekuatan kekar untuk berbagai macam tipe batuan dan pada kondisi in situ
Tabel 2.35 Lanjutan
Tabel 2.36 Karakteristik umum dari tanah dengan sedikit kohesi
Tabel 2.37 Karakteristik umum dari tanah lempung
Gambar 2.93Hubungan antara Φ dan DR
Tabel 2.38 Karakteristik khusus dari material kohesif
Tabel 2.38 Lanjutan
2.6.5 Material Terkompaksi
Karakteristik khusus untuk tanah yang terkompaksi, termasuk berat kering maksimal, kelembaban optimal, nilai kompresi, karakter kekuatan, koefisien permeabilitas, nilai CBR, dan rentang dari modulus subgrade berada padaTabel 2.39. Tabel 2.39 Karakteristik khusus tanah yang terkompaksi
