Ruang Lingkup Mekanika Batuan

RUANG LINGKUP
MEKANIKA BATUAN
(PENENTUAN SIFAT FISIK)

Ruang Lingkup Mekanika Batuan

� Problem mekanika batuan dapat disebabkan oleh aktivitas manusia dan gejala alamiah.Persoalan rekayasa yang umumnya berkaitan dengan peran mekanika batuan mulai dari tahap para-rancangan hingga tahap operasional.

� Bidang-bidang rekayasa dimana disiplin mekanika batuan berperan penting ialah:

1. Rekayasa pertambangan : penentuan metode penggalian (rock cutting),pemboran dan peledakan batuan,stabilitas lereng batuan,stabilitas timbunan overburden,stabilitas terowongan danlombong (stoping)
2. Indrustri minyak bumi : pemboran (oil drilling),rock fracturing. 
3. Rekayasa sipil : pondasi jembatan dan gedung bertingkat,undergroung powerhouse,undergroung stroage,tunnel dangkal dan dalam,longsoranlereng batu,pelabuhan,airport,bendung,dsd. 
4. Lingkungan hidup : rock fracturing kaitannya dengan migrasi polutanakibat limbah industri

Interaksi Fungsional Pada Rekayasa Pertambangan

� Interaksi multi disiplin dalam rekayasa pertambangan tujuan utamanya ialah mengembangkan suatu skedul produksi dan biaya yang berkesinambungan untuk operasi penambangan.

� Kegiatan rancangan mekanika batuan memerlukan dukungan lingkungan organisasi yang mengizinkan pemaduan konsep, informasi dan aktivitas analitik yang diperlukandari para manajemen,injiner perencanaan,geologis,dean injiner mekanika batuan.

� PadaGambar 2 di tunjukkan,dependensi mutual setiap grup fungsional,dan injiner perencanaan tambang mengolah kontribusi tiap individual ke dalam gambar-gambar kerja,skedul produksi,dan estimasi biaya untuk implementasi selanjutnya  

Interaksi Fungsional Pada Rekayasa Pertambangan

Impelementasi program mekanika Batuan

� Metodologi untuk implementasi program mekanika batuan di lukiskan dengan skema pada Gambar Ada lima komponen program yang harus di laksanakan secarater integrasi.

 


� Dari perspektif mekanika batuan,adalah sangat bermanfaat untuk mengetahuiinformasi rekayasa yang penting dari grup fungsional lain,demikian juga informasi dari grup mekanika batuan bermanfaat untuk para injiner perencana.

� Pada Gambar terlihat adanya multi-pass loop karena :

� Tahap karakterisasi lokasi tidak pernah menghasilkan data yang cukup komprehensif yang dapat di pakai untuk merencanakan seluruh umur tambang

� Rancangan tambang adalah proses evolutif dimana respon rekayasa dirumuskan untuk mencerminkan kinerja struktur tambang pada kondisioperasi sesungguhnya.

� Dari Gambar juga terlihat bahwa 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

KARAKTERISTIK BATUAN

Dalam mekanika batuan sifat sifat batuan dapat dikelmpokkan menjadi 2 bagian :

� 1. Sifat Fisik Meliputi :

Bobot isi

-Berat Jenis
-Porositas
-Absorpsi
-Void ratio

� 2. Sifat Mekanik Meliputi :

�Kuat tekan
�Kuat tarik
�Modulus elastisitas
�Poisson ratio
�Sudut geser dalam
�Kohesi
�Kuat geser

Pengujian :-Laboratorium dan di Lapangan

� Jenis test batuan berdasarkan kerusakan bahan :

�1.Non destructive test Adalah : pengujian tanpa merusak conto misalnya pada pengujian sifat fisik dan ultrasonic velocity test.

�2.Destructive test Adalah pengujian yang mengakibatkan conto batuan rusak atau hancur misalnya pada pengujian kuat tekan, kuat geser, triaxial, point load test.

� Sifat fisik batuan berkaitan dengan :-rancangan peledakan-Perencanaan penambangan-Perhitungan beban dan analisis regangan-Analisis kemantapan lereng.

� Penentuan sifat fisik batuan di laboratorium

� Penyiapan conto batuan Di laboratorium dengan core machine, kalau di lapangan dengan core drilling.  


Keterangan :

�H : tinggi conto, biasanya = 2 d
�D : diameter conto 50 mm hingga 70 mm2,

Penimbangan

�Wn : Berat perconto asli
�Wo : Berat perconto kering (setelah dioven 24 jam, kurang lebih 90 derajat
�Ww : Berat conto jenuh ( setelah dijenuhkan selama 24 jam)
�Wa : Berat conto jenuh + berat air + bejana
�Wb : Berat perconto jenuh tergantung didalam air + berat air + berat bejana
�Ws : Berat perconto jenuh dalam air = Wa � Wb
�Vtp : Volume perconto tanpa pori pori = Wo � Ws
�Vt : Volume perconto total = Ww-Ws

Penentuan sifat fisik batuan

�Berat isi air: Mw
�Bobot isi asli (natural density): M = Wn/(Ww-Ws)
�Bobot isi kering (dry density): Md = Wo/(Ww-Ws)
�Bobot isi jenuh (saturated density) : Ms = Ww/(Ww-Ws)
�Berat jenis semu (apperent density): ? ap = {Wo /(Ww-Ws)}/ ?w
�Berat jenis nyata (true spesifik density) : ? tr = {Wo /(Wo-Ws)}/ ?w
�kadar air asli(natural water content): (Wn-Wo)/Wo X 100%
�Kadar air jenuh (absorption): (Ww-Wo)/Wo X 100%
�Derajad kejenuhan: (Wn-Wo)/(Ww-Wo) X 100%
�Porositas: n = (Ww-Wo)/(Ww-Ws) X 100%
�Void ratio: e = n/1-n

Contoh soal :

�Pada kondisi aslinya, sebuah contoh batuan mempunyai massa 2290 gram, dan volume 1.15 X 10-3 m3

Setelah dikeringkan dalam oven massanya menjadi 2035 gram. Gs(berat jenis) : 2.68. Tentukan kerapatan butiran, berat isi, kadar air, angka pori, porositas, derajad kejenuhan, dan kandungan udara.Catatan : Berat isi air = 9.8 KN/m3

Jawab :- Kerapatan butiran : ? = M/V = 2.290 gr/1.15 X 10-3 m3
= 1.991 kg/m3
� Berat Isi = ? x Mw = 1991 kg/m3 X 9.8 KN/m3 = 19.500 KN/m3
� Kadar air w = Mw-M/M = 2990-2035/2035 = 0.125 atau 12.5%
� Angka Pori = e = Gs(1+w) ?w/ ?-1= 2.68(1+0.125)1000/1990 -1=2.68*1.125*0,502513 -1= 0,515077
� Porositas n = e/1+e = 0.52/1-0.52 = 0.34 atau 34 %
� Derajad kejenuhan Sr = wGs/e = 0.125*2.68/0.52 = 0.645 atau64.5%
� Kandungan udara, A = n(1-Sr) = 0.34*0.355 = 0.121 atau 12%

Jenis pengujian sifat mekanik yang umumnya dilakukan di laboratoriummekanika batuan diantaranya :

� 1.Test uji kuat tekan (unconfined compression test)

� 2.Uji kuat tarik ( Indirect tensile strength test)

� 3.Uji beban titik (point load test/test franklin)

� 4.Uji triaxial (triaxial compression test)

� 5.Uji kuat geser langsung (punch shear test)

� 6.Uji kuat geser pada sn tertentu (direct box shear strength test)

� 7.Uji kecepatan gelombang ultrasonik (ultrasonic velocty)

Adapun jenis penentuan sifat mekanik di lapangan (insitu test) antara lain ialah :

� 1.Rock loading test (jacking test)

� 2.Block shear test

� 3.Insitu triaxial compression test

� 4.Hidraulic fracturing

Keuntungan pengujian insitu :

-lebih representatif, karena pengujian dilakukan pada kondisi asli danmenyangkut volume batuan yang lebih besar.

Kerugian :-Memerlukan waktu lebih lama untuk persiapan dan mobilisasi peralatan

-Biaya menjadi lebih mahal.