Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Batuan
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 berdasarkan ukuran
partikel yang membentuknya. Transformasi dari satu jenis batuan yang lain
digambarkan oleh model geologi. Pengkelasan ini dibuat dengan berdasarkan :
1. Kandungan mineral yaitu jenis-jenis mineral yang terdapat di dalam batu ini.
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.
(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 Bajuin, tetapi antara batugamping satu dengan yang lain hampir pasti tidak
sama persis. Oleh karena itulah maka sifat massa batuan di alam adalah heterogen,
anisotrop dan diskontinu.
2.1.1. Definisi Batuan
Batuan adalah campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda dimana
tidak mempunyai komposisi kimia tetap. Batuan terdiri dari bagian yang padat baik
berupa kristal maupun yang tidak mempunyai bentuk tertentu dan bagian kosong
seperti pori-pori, fissure, crack, joint dan lain-lain. Dari definisi di atas dapat
disimpulkan bahwa batuan tidak sama dengan tanah. Tanah dikenal sebagai
material yang mobile, rapuh dan letaknya dekat dengan permukaan bumi.
Berbagai definisi dari batuan sebagai objek dari mekanika batuan telah
diberikan oleh para ahli dari berbagai disiplin ilmu yang saling berhubungan, yaitu :
a. Menurut para ahli geologiwan
Batuan adalah susunan mineral dan bahan organis yang bersatu
membentuk kulit bumi.
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-2
b. Menurut para ahli teknik sipil khususnya para ahli geoteknik
Istilah batuan hanya untuk formasi yang keras dan solid dari kulit bumi,
serta batuan tidak dapat digali dengan cara yang biasa, misalnya dengan
menggunakan cangkul.
c. Menurut Talobre
Batuan adalah material yang membentuk kulit bumi termasuk fluida
yang ada di dalamnya seperti air, minyak dan lain-lain.
d. Menurut ASTM
Batuan adalah suatu bahan yang terdiri dari mineral padat (solid)
berupa massa yang berukuran besar ataupun yang berupa fragmen-fragmen.
e. Secara Umum
Batuan adalah campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda,
tidak mempunyai komposisi kimia tetap.
2.1.2. Sifat Batuan
Sifat batuan yang sebenarnya di alam terbagi menjadi 3 bagian, ketiga sifat
batuan tersebut adalah sebagai berikut ;
a. Heterogen, disebut heterogen karena :
1) Jenis mineral pembentuk batuan yang berbeda.
2) Ukuran dan bentuk partikel atau butir berbeda di dalam batuan.
3) Ukuran, bentuk dan penyebaran pori berbeda di dalam batuan.
b. Diskontinu, dikatakan diskontinu karena adanya bidang-bidang lemah seperti
fault, fissure, crack, joint dimana kekerapan, perluasan dan orientasi dari
bidang-bidang lemah tersebut tidak kontinu.
c. Anisotrop, yaitu mempunyai sifat yang berbeda. Bisa saja jenis batuan memiliki
sifat yang bervariasi. Misalnya sifat batuan seperti porositas, permeabilitas,
kerapatan, kekuatan dan ketahanan dapat memberikan informasi geoteknis.
2.1.3. Mekanika Batuan
Definisi Mekanika Batuan telah diberikan oleh beberapa ahli atau komisi-
komisi yang bergerak dibidang tersebut, seperti :
a. Menurut Talobre
Mekanika batuan adalah sebuah teknik dan juga sains yang tujuannya
adalah mempelajari perlikau batuan di tempat asalnya untuk dapat
mengendalikan pekerjaan-pekerjaan yang dibuat pada batuan tersebut.
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-3
b. Menurut Coates
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari efek dari gaya
terhadap batuan.
c. Menurut US National Committee On Rock Mechanics (1984)
Mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari perilaku
batuan baik secara teoritis maupun terapan, merupakan cabang ilmu mekanika
yang berkenaan dengan sikap batuan terhadap medan-medan gaya pada
lingkungannya.
d. Menurut Budavari
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari mekanika perpindahan
padatan untuk menentukan distribusi gaya-gaya dalam dan deformasi akibat
gaya luar pada suatu benda padat.
e. Menurut Hudson dan Harrison
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari reaksi batuan yang
apabila padanya dikenakan suatu gangguan.
f. Secara Umum
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari sifat dan perilaku
batuan bila terhadapnya dikenakan gaya atau tekanan.
2.2. Sifat Fisik dan Sifat Mekanik
Batuan mempunyai sifat-sifat tertentu yang perlu diketahui dalam mekanika
batuan dan dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu :
1. Sifat fisik batuan seperti bobot isi, berat jenis, porositas, absorpsi, dan void
ratio.
2. Sifat mekanik batuan seperti kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas, dan
nisbah poisson.
Kedua sifat tersebut dapat ditentukan baik di laboratorium maupun lapangan
(in-situ). Penentuan di laboratorium pada umumnya dilakukan terhadap sampel
yang diambil di lapangan. Satu sampel dapat digunakan untuk menentukan kedua
sifat batuan. Pertama-tama adalah penentuan sifat fisik batuan yang merupakan
pengujian tanpa merusak (non destructive test), kemudian dilanjutkan dengan
penentuan sifat mekanik batuan yang merupakan pengujian merusak(destructive
test) sehingga sampel batuan hancur.
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-4
2.2.1. Sifat Fisik Batuan
Menentukan sifat fisik batuan di laboratorium terbagi menjadi beberapa
bagian, yaitu :
a. Pembuatan sampel
1) Di laboratorium
Pembuatan sampel di laboratorium dilakukan dari blok batuan yang
diambil dari lapangan dan telah dihancurkan. Kemudian dicampurkan dengan
semen dan dicetak dalam bentuk silinder. Sampel yang dihasilkan mempunyai
diameter pada umumnya antara 50-60 mm dan tingginya dua kali diameter
tersebut. Ukuran sampel dapat lebih kecil maupun lebih besar dari ukuran yang
telah di tentukan tergantung dari maksud uji.
2) Di lapangan
Hasil pemboran inti ke dalam massa batuan yang akan berupa sampel
inti batuan dapat digunakan untuk uji di laboratorium dengan syarat tinggi
sampel dua kali diameternya. Setiap contoh yang diperoleh kemudian diukur
diameter dan tingginya, kemudian dihitung luas permukaan dan volumenya.
Setelah penghitungan tinggi, diameter, luas dan volumenya, kemudian mulai
pada tahap pengujian seperti :
b. Penimbangan berat sampel
1) Berat asli (natural) : Wn
2) Berat kering (sesudah dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan
temperatur kurang lebih 100o
C) : Wo
3) Berat jenuh (sesudah dijenuhkan dengan air selama 24 jam) : Ww
4) Berat jenuh + berat air + berat bejana : Wb
5) Berat jenuh di dalam air : Ws = (Wa – Wb)
6) Volume sampel tanpa pori-pori : Wo – Ws
7) Volume sampel total : Ww - Ws
c. Sifat fisik batuan
1) Bobot isi asli =
𝑊𝑛
𝑊𝑤−𝑊𝑠
……………………………..(2.1.)
2) Bobot isi kering =
𝑊0
𝑊𝑤−𝑊𝑠
……………………………..(2.2.)
3) Bobot isi jenuh =
𝑊𝑤
𝑊𝑤−𝑊𝑠
…………………...……......(2.3.)
4) Berat jenis semu =
𝑊𝑜
𝑊𝑤−𝑊𝑠
/ bobot isi air ……………..(2.4.)
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-5
5) Berat jenis asli.................................=
𝑊𝑜
𝑊𝑜−𝑊𝑠
/ bobot isi air ……………..(2.5.)
6) Kadar air asli =
𝑊𝑛−𝑊𝑜
𝑊𝑜
𝑥100 % …………..............(2.6.)
7) Saturated water content =
𝑊𝑤−𝑊𝑜
𝑊𝑜
𝑥 100% …………..............(2.7.)
8) Derajat kejenuahan =
𝑊𝑛−𝑊𝑜
𝑊𝑤−𝑊𝑜
𝑥 100% ……………………(2.8.)
9) Porositas (n) =
𝑊𝑤−𝑊𝑜
𝑊𝑤−𝑊𝑠
𝑥 100% ……………………(2.9.)
10) Voidratio (e) =
𝑛
1−𝑛
……………………....………..(2.10.)
(Kramadibrata, dkk, 2000)
Sifat fisik batuan adalah sifat yang terdapat pada suatu batuan setelah
dilakukan pengujian tanpa melakukan pengrusakan. Setelah batuan selesai
dipreparasi kemudian setiap sample yang diperoleh diukur diameter dan tingginya
kemudian dihitung luas permukaan dan volumenya. Adapun sifat fisik pada batuan
meliputi :
1. Bobot Isi
Bobot isi adalah perbandingan antara berat batuan dengan volume batuan.
Bobot isi berdasarkan sifatnya dibagi menjadi 3, yaitu :
a. Bobot isi asli, yaitu perbandingan antara berat batuan asli dengan volume
batuan.
b. Bobot isi jenuh, yaitu perbandingan antara berat batuan jenuh dengan volume
batuan.
c. Bobot isi kering, yaitu perbandingan antara berat batuan kering dengan volume
batuan.
2. Spesific Gravity
Spesific gravity adalah perbandingan antara bobot isi dengan bobot isi air.
Spesific gravity dapat dibagi menjadi dua, yaitu :
a. Apparent spesific gravity, yaitu perbandingan antara bobot isi kering batuan
dengan bobot isi air.
b. True spesific gravity, yaitu perbandingan antara bobot isi basah batuan dengan
bobot isi air.
3. Kadar Air
Kadar air adalah perbandingan antara berat air yang ada di dalam batuan
dengan berat butiran batuan itu sendiri yang terbagi menjadi :
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-6
a. Kadar air asli, yaitu perbandingan antara berat air asli yang ada dalam batuan
dengan berat butiran batuan itu sendiri dalam %.
b. Kadar air jenuh, yaitu perbandingan antara berat air jenuh yang ada dalam
batuan dengan berat butiran batuan itu sendiri dalam %.
4. Porositas
Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori atau rongga
batuan terhadap volume total batuan yang dinyatakan dalam %.
5. Angka Pori
Angka pori adalah perbandingan antara volume pori-pori dalam batuan
dengan volume batuan.
6. Derajat Kejenuhan
Derajat kejenuhan adalah perbandingan antara kadar air asli dengan kadar
air jenuh yang dinyatakan dalam %.
(Ahlizar, 2014)
2.2.2. Sifat Mekanik Batuan
Batuan memiliki sifat mekanik yang dilakukan dengan merusak, dimana
dalam menentukan sifat mekanik batuan di laboratorium dilakukan beberapa
pengujian, seperti :
a. Uji Kuat Tekan Uniaksial
1) Uji Kuat Tekan (Unconfined Compressive Strength Test)
Uji ini menggunakan mesin tekan (compression machine) untuk
menekan sampel batuan yang berbentuk silinder dari satu arah (uniaxial).
Penyebaran tegangan di dalam sampel batuan secara teoritis adalah searah
dengan gaya yang dikenakan pada sampel tersebut. Tetapi dalam
kenyataannya arah tegangan tidak searah dengan gaya yang dikenakan pada
sampel tersebut karena ada pengaruh dari plat penekan mesin tekan yang
menghimpit sampel, sehingga bentuk pecahan tidak terbentuk bidang pecah
yang searah dengan gaya melainkan berbentuk kerucut cone.
Perbandingan antara tinggi dan diameter sampel (l/d) mempengaruhi
nilai kuat tekan batuan. Untuk pengujian kuat tekan digunakan yaitu 2 < l/d <
2,5. Semakin besar maka kuat tekannya bertambah kecil seperti ditunjukkan
oleh persamaaan dibawah ini.
a) Menurut ASTM : C (l = d) = C ............................(2.11.)
0,788 +
dl /
222,0
…………………...(2.12.)
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-7
b) Menurut Proto Diakonov : C (l = 2d) = C………………..….(2.13.)
dl
C
/
2
7
8


…………………………(2.14.)
Dengan C kuat tekan batuan.
Makin besar
d
l
, maka kuat tekannya akan bertambah kecil.
*Sumber : Eucalypto. 2014
Gambar 2.1.
Perubahan Sampel
Persamaan umum kuat tekan (tegangan)
A
F

………………………………...……(2.15.)
Keterangan :
D = Diameter (m)
l = Panjang (m)
 = Tegangan (N/m2
)
F = Besarnya gaya yang bekerja pada percontohan batuan pada
saat terjadi keruntuhan (failure) sehingga pada grafik merupakan
keadaan yang paling puncak (N).
A = Luas penampang percontohan batuan yang diuji (m2
)
2) Batas Elastis
Plastisitas adalah karakteristik batuan yang membuat regangan
(deformasi) permanen yang besar sebelum batuan tersebut hancur
(failure). Perilaku batuan dikatakan elastis (linier maupun non linier) jika
tidak terjadi deformasi permanen jika suatu tegangan dibuat nol.
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-8
Pada tahap awal batuan dikenakan gaya. Kurva berbentuk landai
dan tidak linier yang berarti bahwa gaya yang diterima oleh batuan
dipergunakan untuk menutup rekahan awal (pre exiting cracks) yang
terdapat di dalam batuan. Sesudah itu kurva menjadi linier sampai batas
tegangan tertentu, yang kita kenal dengan batas elastis lalu terbentuk
rekahan baru dengan batas elastis perambatan stabil sehingga kurva tetap
linier. Sesudah batas elastis dilewati maka perambatan rekahan menjadi
tidak stabil, kurva tidak linier lagi dan tidak berapa lama kemudian batuan
akan hancur. Titik hancur ini menyatakan kekuatan batuan.
Harga batas elastis dinotasikan dengan C dimana pada grafik
diukur pada saat grafik regangan aksial meninggalkan keadaan linier pada
suatu titik tertentu, Titik ini dapat ditentukan dengan membuat sebuah
garis singgung pada daerah linier dengan kelengkungan tertentu hingga
mencapai puncak (peak). Pada titik tersebut diproyeksikan tegak lurus ke
sumbu tegangan aksial sehingga didapat nilai batas elastis C.
*Sumber :Rasidah,2010
Gambar 2.2.
Kurva Tegangan-Regangan
Harga batas elastis dinotasikan dengan C dimana pada grafik
diukur pada saat grafik regangan aksial meninggalkan keadaan linier pada
suatu titik tertentu, titik ini dapat ditentukan dengan membuat sebuah garis
singgung pada daerah linier dengan kelengkungan tertentu hingga
mencapai puncak (peak). Pada titik tersebut diproyeksikan tegak lurus ke
sumbu tegangan aksial sehingga didapat nilai batas elastis C.
τl
τ
τc
l
τE
li
l
ai
a
a
d
a
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-9
3) Modulus Young
Harga dari Modulus Young dapat ditentukan sebagai perbandingan
antara selisih tegangan aksial (τ) dengan selisih tegangan aksial (o),
yangdiambil pada perbandingan tertentu pada grafis regangan aksial
dihitung pada rata-rata kemiringan kurva dalam kondisi linier, atau bagian
linier yang terbesar di kurva sehingga didapat nilai Modulus Young rata-
rata dalam hubungan sebagai berikut :
*Sumber :Penuntun Praktikum Mekanika Batuan,2014:hal 12
Gambar 2.3.
Kurva Pengambilan Nilai 𝜎 dan a
4) Possion’s Ratio
Harga poisson’s ratio didefinisikan sebagai harga perbandingan
antara regangan lateral dan regangan aksial pada kondisi tegangan
sebesar σi. Harga tegangan sebesar σi yang diukur pada titik
singgungantara grafik tegangan volumetrik dengan garis sejajar sumbu
tegangan aksial pada saat regangan grafik volumetrik mulai berubah arah.
Titik singgung tersebut diproyeksikan tegak lurus sumbu tegangan
aksial didapat nilai σi. Melalui titik σi buat garis tegak lurus ke sumbu
tegangan aksial, sehingga memotong kurva regangan aksial dan
lateral.Kemudian masing-masing titik potong tersebut diproyeksikan tegak
lurus ke sumbu regangan aksial dan lateral sehingga didapatkan nilai εai
dan εli.
Sehingga dari nilai-nilai tersebut dapat ditentukan besarnya
poisson’s ratio dalam hubungan sebagai berikut :
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-10
ai
li
v


 , pada tegangan i …………………………………………….(2.16.)
*Sumber :Penuntun Praktikum Mekanika Batuan,2014:hal 13
Gambar 2.4.
Pengambilan Nilai εai dan εli
b. Uji Kuat Tarik Tak Langsung
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kuat tarik (tensile strength)
dari percontoh batu berbentuk silinder secara tidak langsung. Alat yang
digunakan adalah mesin tekan seperti pada pengujian kuat tekan.
Kuat tarik :
𝜎𝑡 =
𝑃
𝜋𝑅𝐻
*Sumber :Eucalypto, 2014
Gambar 2.5.
Pengujian Kuat Tarik
(Penuntun Praktikum Mekanika Batuan, 2014)
c. Uji Point Load
Uji ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan dari sampel batuan
secara tak langsung di lapangan. Sampel batuan dapat berbentuk silinder atau
tidak beraturan.
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-11
*Sumber :Kramadibrata,dkk,2000 : hal 37
Gambar 2.6.
Bentuk Sampel Batu Untuk Point Load Test
d. Uji Triaksial
Salah Pengujian ini adalah salah satu pengujian yang terpenting dalam
mekanika batuan untuk menentukan kekuatan batuan di bawah tekanan
triaksial. Percontoh yang digunakan berbentuk silinder dengan syarat-syarat
sama pada pengujian kuat tekan.
*Sumber :Eucalypto. 2014
Gambar 2.7.
Kondisi Tekanan Pada Pengujian Triaksial
Dari hasil uji triaksial dapat ditentukan :
1) Strength envelope (kurva intrinsik), yaitu kurva yang menunjukan kekuatan
batuan terhadap tahanan batuan yang berada di atasnya dimana terdapat
kohesi dan sudut geser dalam sebagai parameter keruntuhan batuan.
Diametricaltest
P L > 0.7D
PL
D
Irregular lump test
P
𝐷
𝐿
= 1,0 − 1,4
D = 50
mm
LL
D
Axial test
D
P
𝐷
𝐿
= 1,1+ 0,05
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-12
2) Kuat geser (shear strength), yaitu gaya tahanan internal yang bekerja per
satuan luas masa batuan untuk menahan keruntuhan atau kegagalan
sepanjang bidang runtuh dalam masa batuan tersebut.
3) Sudut geser dalam (ϕ), yaitu sudut yang dibentuk dari hubungan antara
tegangan normal dan tegangan geser di dalam material tanah atau batuan.
Sudut geser dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika suatu material
dikenai tegangan atau gaya terhadapnya yang melebihi tegangan gesernya.
4) Kohesi (C), yaitu gaya tarik menarik antara partikel dalam batuan,
dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Kohesi batuan akan
semakin besar jika kekuatan gesernya makin besar.
e. Uji Punch Shear
Uji ini untuk mengetahui kuat geser dari sampel batuan secara
langsung. Sampel berbentuk silinder tipis yang ukurannya sesuai dengan alat
uji punch dengan tebal t dan diameter d.
Sesudah sampel dimasukkan ke dalam alat uji punch shear kemudian
ditekan dengan mesin tekan sampai sampel pecah (P).
Dari percobaan terhadap sampel yang dilakukan maka didapatlah
persamaannya, yaitu :
Kuat geser (shear strength) =
P
π.d.t
kg/cm2
…………………….….(2.17.)
*Sumber :Kramadibrata,dkk,2000 : hal 40
Gambar 2.8.
Uji Punch Shear
t
1
Pembebanan Penampang tegak
punch shear sampel
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-13
f. Uji Sudut Geser Langsung
Uji ini untuk mengetahui kuat geser batuan pada tegangan normal
tertentu. Dari hasil uji dapat ditentukan:
1) Garis coulomb`s shear strength
2) Kuat geser (shear strength)
3) Sudut geser dalam (ϕ)
4) Kohesi (C)
(Kramadibrata, dkk, 2000)
g. Uji Terhadap Gelombang Ultrasonik
Uji kecepatan rambat gelombang ultrasonik dilakukan untuk
menentukan cepat rambat gelombang ultrasonik yang merambat melalui
contoh batuan. Pada uji ini, waktu tempuh gelombang primer yang merambat
melalui contoh batuan diukur dengan menggunakan Portable Unit Non-
destructive Digital Indicated Tester (PUNDIT).
𝑉𝑝 =
𝐿
𝑡 𝑝
……………………………………………………………………………..(2.18.)
𝑉𝑝 = Waktu tempuh gelombang ultrasonic primer (detik)
L = Panjang contoh batuan yang diuji (m)
𝑡 𝑝 = Cepat rambat primer atau tekan (m/detik)
Cepat rambat gelombang ultrasonik yang merambat di dalam batuan
dipengaruhi oleh beberapafaktor, yaitu ukuran butir dan bobot isi, porositas dan
kandungan air, temperatur kehadiran bidang lemah.
*Sumber :http://www.aea.gov.lk
Gambar 2.9.
Pengujian Cepat Rambat dengan PUNDIT
(Malik, 2014)
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-14
2.3. Tegangan (Stress) dan Regangan (Strain)
2.3.1. Tegangan
Tegangan adalah suatu reaksi akibat adanya beban atau gaya. Ada 3
macam tegangan sebelum massa batuan mengalami gangguan, antara lain :
a. Tegangan gravitasi, yaitu tegangan yang terjadi karena berat dari batuan yang
berada di atas massa batuan.
b. Tegangan tektonik, yaitu tegangan yang terjadi akibat aktivitas tektonik pada
kulit bumi.
c. Tegangan sisa, yaitu tegangan yang masih tersisa walaupun penyebab
terjadinya tegangan tersebut sudah hilang.
Pada gambar di bawah memeperlihatkan diagram tegangan yang berkerja
pada sebuah benda berbentuk segi empat dalam dua dimensi (bidang) dengan
sumbu x dan y. pada bidang miring dimana normalnya membuat sudut θ terhadap
sumbu x bekerja tegangan normal Tn dan tegangan geser tnt yang nilainya
merupakan fungsi dari Tx, Ty dan Txy yang bekerja pada bidang-bidang yang tegak
lurus terhadap sumbu x dan y.
*Sumber :Kramadibrata,dkk.2000 : hal 19
Gambar 2.10.
Diagram Tegangan pada Bidang
Ax = An cos θ………………………………………………………..………(2.19.)
Ay = An sin θ………………………………………………………….…….(2.20.)
Dimana :
Ax = Luas penampang bidang yang tegak lurus sumbu x
Ay = Luas penampang bidang yang tegak lurus sumbu y
An = Luas penampang bidang miring
x
T
y
Tx
y
Tx Tx
Txy
T
y
y
A
x
Ay
A
n
θ
Txyθ
Txy
Tx
Ty
θ
Tn
t
θ
Tn
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-15
Dalam keadaan setimbang :
Tn =
22
TyTxTyTx 


cos 2 θ + Txy sin 2 θ…………………………..…(2.21.)
(Kramadibrata, dkk, 2000)
2.3.2. Regangan
Regangan adalah perubahan bentuk atau volume akibat adanya tegangan.
Pada saat sampel batuan yang di uji menerima beban yang meningkat secara
teratur, maka kondisi sampel batuan cenderung mengalami perubahan bentuk.
Perubahan bentuk ini akan terjadi dalam arah lateral (Δd) dan aksial (Δ1), sehingga
pada sampel batuan secara langsung mengalami pula perubahan bentuk secara
volumetrik.
Berdasarkan keadaan tersbut dapatlah didefinisikan bahwa perubahan
bentuk arah lateral terhadap diameter disebut ”regangan lateral” (εl) dan
perubahan bentuk arah aksial terhadap tinggi disebut ”regangan aksial” (εa) serta
perubahan bentuk secara volumetrik disebut ”regangan volumetrik” (εv ).
Δd = Δd1 – Δd2
*Sumber :Panduan Praktikum Mekanika Batuan, 2014 : hal 11
Gambar 2.11.
Kondisi Batuan Yang Menerima Beban
Sehingga didapat :
a. Regangan lateral :εl = Δd / d………………………………...…………(2.22.)
b. Regangan aksial : εa = Δl / l ............................................................(2.23.)
c. Regangan volumetrik : εv = εa + 2 εl ……………………………………...(2.24.)
l
Δd1 Δd2
Δl1
Δl2
d
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-16
Perubahan yang terjadi dari gambar di atas adalah bertambahnya diameter
dan berkurangnya tinggi dari benda uji. Sehingga regangan lateral seringkali
dinyatakan dalam minus. Dengan nilai-nilai regangan tersebut oleh Bieniawski
ditentukan sebagai dasar untuk menyatakan gambaran tahap utama dari kelakukan
batuan, yang digambarkan dalam suatu grafik hubungan antara tegangan aksial
dengan regangan aksial, regangan lateral, serta regangan volumetrik. Grafik
tersebut dapat digunakan untuk menentukan sifat mekanik batuan.
2.3.3. Hubungan Tegangan-Regangan
Bila ada sebuah batang yang mengalami gaya tekan maka batang
tersebut akan mengalamai perpendekan dan regangan yang terjadi disebut
regangan tekan. Dari teori kekuatan bahan tegangan tarik dapat ditentukan dengan
membagi beban dengan luas penampang.
Hubungan tegangan (σ) dan regangan (∈) yang berbanding lurus di dapat
dengan rumus :
𝜎 = E x ∈……………………………………………………………………(2.25.)
𝜎 = Tegangan (N/m2
) E = Modulus Elastis (N/m3
)
∈ = Regangan (m)
*Sumber :Anonim,2014
Gambar 2.12.
Hubungan Tegangan-Regangan
(Anonim, 2014)
a. Mohr Coloumn
Pemecahan geometri untuk tegangan-tegangan dengan arah yang
berbeda didapat dengan mohr coloumn. Dari gambar 2.13. menunjukan adanya
hubungan antara kuat tekan uniaksial, triaksial dan kuat tarik batuan utuh dalam
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-17
mohr coloumn. Langkah-langkah dalam pembuatan mohr coloumn dan cara
mendapatkan nilai kohesi dan sudut geser dalam, sebagai berikut :
1) Buat sumbu vertikal untuk tegangan geser dan sumbu horisontal untuk kuat
tekan dan kuat tarik dengan skala yang sama.
2) Nilai dari kuat tekan berada disebelah kanan sumbu vertikal sedangkan nilai
kuat tarik berada disebelah kiri sumbu vertikal.
3) Plotkan nilai kuat tekan dan nilai kuat tarik dari data yang telah diketahui
membentuk setengah lingkaran.
4) Setelah diplot tarik garis singgung menyinggung lingkaran kuat tekan dan
kuat tarik.
5) Nilai kohesi didapatkan dari perpotongan antara garis singgung dan sumbu
tegak.
6) Sudut geser dalam diperoleh dari besarnya sudut yang dibentuk garis
singgung tersebut.
*Sumber :Eucalypto.2014
Gambar 2.13.
Lingkaran Mohr dan Kurva Intrinsik Hasil Pengujian Triaksial
b. Metode Hoek dan Bray
Hoek dan Bray membuat lima buah diagram untuk masing-masing
kondisi air tanah tertentu mulai dari sangat kering sampai jenuh. Dari gambar
dibawah ini maka dapat diartikan dan dijelaskan, yaitu sebagai berikut :
1) Gambar 1 dalam keadaan sangat kering (tidak terisi air tanah sama sekali).
2) Gambar 2 dalam keadaan 1/2 jenuh (terisi 1/2 penuh oleh air tanah).
3) Gambar 3 dalam keadaan 1/4 jenuh (terisi 1/4 penuh oleh air tanah).
4) Gambar 4 dalam keadaan 1/8 jenuh (terisi 1/8 penuh oleh air tanah).
5) Gambar 5 dalam keadaan jenuh (terisi penuh oleh air tanah).
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-18
*Sumber:http://www.slideshare.net
Gambar 2.14.
Keadaan atau Pola Aliran Air Tanah untuk Diagram 1-5
*Sumber:http://www.slideshare.net
Gambar 2.15.
DiagramHoek and Bray pada Keadaan Gambar 1
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-19
*Sumber:http://www.slideshare.net
Gambar 2.16.
Diagram Hoek and Bray pada Keadaan Gambar 2
*Sumber:http://www.slideshare.net
Gambar 2.17.
Diagram Hoek and Bray pada Keadaan Gambar 3
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-20
*Sumber:http://www.slideshare.net
Gambar 2.18.
Diagram Hoek and Bray pada Keadaan Gambar 4
*Sumber:http://www.slideshare.net
Gambar 2.19.
Diagram Hoek and Bray pada Keadaan Gambar 5
(Anonim, 2014)
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-21
2.4. Hammer Test
Hammer test adalah suatu metode pemeriksaan mutu batuan tanpa
merusak batuan. Disamping itu dengan menggunakan metode ini akan diperoleh
cukup banyak data dalam waktu yang relatif singkat dengan biaya yang murah.
Metode pengujian ini dilakukan dengan memberikan beban impact (tumbukan) pada
permukaan batuan dengan menggunakan suatu massa yang diaktifkan dengan
menggunakan energi yang besarnya tertentu. Jarak pantulan yang timbul dari
massa tersebut pada saat terjadi tumbukan dengan permukaan batuan dapat
memberikan indikasi kekerasan juga setelah dikalibrasi, dapat memberikan
pengujian ini adalah jenis hammer.
Alat ini sangat berguna untuk mengetahui keseragaman batuan pada
struktur. Karena kesederhanaannya, pengujian dengan menggunakan alat ini
sangat cepat, sehingga dapat mencakup area pengujian yang luas dalam waktu
yang singkat. Alat ini sangat peka terhadap variasi yang ada pada permukaan
batuan, misalnya keberadaan partikel batu pada bagian-bagian tertentu dekat
permukaan. Oleh karena itu, diperlukan pengambilan beberapa kali pengukuran
disekitar setiap lokasi pengukuran, yang hasilnya kemudian dirata-ratakan. British
Standards (BS) mengisyaratkan pengambilan antara 9 sampai 25 kali pengukuran
untuk setiap daerah pengujian seluas maksimum 300 mm2.
Cara penggunaan dari alat hammer test sangat sederhana dan mudah,
seperti berikut ini :
1. Letakkan ujung plunger yang terdapat pada ujung alat hammer test pada titik
yang akan ditembak dengan memegang hammer dengan arah tegak lurus atau
miring bidang permukaan beton yang akan ditest.
2. Plunger ditekan secara perlahan - lahan pada titik tembak dengan tetap
menjaga kestabilan arah dari alat hammer. Pada saat ujung plunger akan
lenyap masuk kesarangnya akan terjadi tembakan oleh plunger terhadap beton,
dan tekan tombol yang terdapat dekat pangkal hammer, kemudian baca hasil
yang ditunjukan oleh alat di pangkal hammer.
3. Lakukan pengetesan terhadap masing-masing titik tembak yang telah ditetapkan
semula dengan cara yang sama.
(Anonim, 2014)
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-22
Secara umum pengujian hammer test ini mempunyai beberapa kegunaan,
yaitu:
1. Memeriksa keseragaman kualitas batuan pada struktur.
2. Mendapatkan perkiraan kuat tekan batuan.
3. Mengoreksi hasil pengujian batuan.
Kelebihan dan kekurangan dari pengujian hammer test adalah sebagai
berikut :
1. Kelebihan :
a. Pengukuran bisa dilakukan dengan cepat.
b. Mudah diaplikasikan.
c. Tidak merusak batuan.
d. Murah dari segi biaya.
2. Kekurangan :
a. Hasil pengujian dipengaruhi oleh kerataan permukaan, kelembaban batuan,
sifat-sifat dan jenis agregat kasar, derajad karbonisasi, umur batuan dan titik
pengambilan sampel pengetesan.
b. Sulit mengkalibrasi hasil pengujian.
c. Tingkat keakurasian hasil pengujiannya rendah.
d. Hanya memberikan informasi kekuatan karakteristik batuan pada permukaan
struktur.
(Anggoro, 2014)
*Sumber :Anonim,2014
Gambar 2.20.
Pengujian Hammer Test
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-23
2.5. Densitas Batuan
Massa jenis atau densitas (density) suatu batuan secara harafiah
merupakan perbandingan antara massa dengan volume total pada batuan tersebut.
Secara sederhana, suatu batuan memiliki dua komponen, komponen padatan dan
komponen rongga (pori).
Keberadaan komponen padatan maupun komponen rongga mempunyai nilai
yang beragam pada tiap-tiap batuan sehingga massa jenis dari suatu batuan
berbeda dengan batuan yang lainnya. Ilustrasi pada gambar di bawah menunjukan
dua jenis batuan yang terdiri dari presentase padatan dan rongga yang berbeda-
beda. Namun rongga yang terdapat pada batuan tersebut juga dapat terisi oleh
fluida, seperti air, minyak, ataupun gas bumi (Septyaningsih, 2014)
Setiap material bumi memiliki densitas berbeda. Densitas batuan adalah
perbandingan antara berat batuan terhadap volume (rata-rata dari material
tersebut). Berikut ini adalah grafik dari densitas batuan :
*Sumber :Azhariphysics.blogspot.com,2014
Gambar 2.21.
Grafik Densitas Batuan
Batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda pada saat menerima
beban. Perilaku ini dapat ditentukan dengan pengujian di laboratorium yaitu dengan
pengujian kuat tekan, seperti :
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-24
1. Elastik
Batuan dikatakan berperilaku elastik apabila tidak ada deformasi permanen
pada saat tegangan dihilangkan (dibuat nol). Dari kurva tegangan-regangan hasil
pengujian kuat tekan terdapat dua macam sifat elastik, yaitu elastik linier dan elastik
non linier.
*Sumber : Hutabarat,2014
Gambar 2.22.
Elastik
2. Elasto Plastik
Perilaku plastik batuan dapat dicirikan dengan adanya deformasi (regangan)
permanen yang besar sebelum batuan runtuh atau hancur (failure).
*Sumber :Hutabarat,2014
Gambar 2.23.
Elasto Plastik
(Hutabarat, 2014)
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-25
2.6. Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beberapa Jenis Batuan
Terdapat beberapa jenis kekuatan batuan, yaitu :
1. Kuat Tekan (Uniaxial)
Kuat tekan (uniaxial) yang diuji dengan suatu silinder atau prisma terhadap
titik pecahnya. Penekanan uniaksial terhadap contoh batuan silinder merupakan uji
sifat mekanik yang paling umum digunakan.Uji kuat tekan uniaksial dilakukan untuk
menentukan kuat tekan batuan (σi), Modulus Young (E), Nisbah Poisson (v) dan
kurva tegangan-regangan.Contoh batuan berbentuk silinder ditekan atau dibebani
sampai runtuh. Perbandingan antara tinggi dan diameter contoh silinder yang umum
digunakan adalah 2 sampai 2,5 dengan luas permukaan pembebanan yang datar,
halus dan paralel tegak lurus terhadap sumbu aksis contoh batuan.
2. Kuat Tarik (Tensile Strength)
Kuat tarik (tensile strength) ditentukan dengan uji Brazilian dimana suatu
piringan ditekan sepanjang diameter atau dengan uji langsung yang meliputi tarikan
sebenarnya atau bengkokan dari prisma batuan.Kekuatan batuan dapat diukur
secara insitu (di lapangan) sebaik pengukuran di laboratorium. Regangan
(deformasi) diukur di areatambang kemudian dihubungkan terhadap tegangan
dengan berpedoman pada konstanta elastik dari laboratorium. Tegangan sebelum
penambangan merupakan kondisi tegangan asli, sulit dihitung, tetapi merupakan
parameter desain tambang yang penting.
Kondisi tegangan yang berkembang selama penambangan merupakan hal
penting yang harus diperhatikan dalam operasi tambang sebaik dalam perancangan
tambang. Regangan yang dihasilkan dari pola tegangan baru diukur dari waktu ke
waktu atau dimonitor secara menerus selama penambangan berlangsung.
Kekuatan batuan dapat diukur secara insitu (di lapangan) sebaik pengukuran
dilaboratorium. Regangan (deformasi) diukur di area tambang kemudian
dihubungkan terhadap tegangan dengan berpedoman pada konstanta elastik dari
laboratorium. Tegangan sebelum penambangan merupakan kondisi tegangan asli,
sulit dihitung, tetapi merupakan parameter desain tambang yang penting. Tegangan
tersebut umumnya diperkirakan dan diberi beberapa kuantifikasi dengan memasang
sekelompok pengukur tegangan elektrik dalam rosette pada permukaan batuan,
memindahkan batuan-batuan yang berdekatan, dan mengukur respons tegangan
sebenarnya yang dilepaskan. Kondisi tegangan yang berkembang selama
penambangan merupakan hal penting yang harus diperhatikan dalam operasi
tambang sebaik dalam perancangan.
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-26
Tabel 2.1.
Tabel Kuat tekan uniaksial dan kuat tarik dari beberapa jenis batuan
*Sumber :Anonim,2014
2.7. Aplikasi Mekanika Batuan
Mekanika batuan banyak sekali aplikasinya di dunia pertambangan
contohnya seperti untuk geoteknik, peledakan batuan (rock blasting), pembuatan
jenjang terowongan bawah tanah dan kestabilan lereng.
2.7.1. Kestabilan Lereng
Kestabilan dari suatu lereng pada kegiatan penambangan dipengaruhi oleh
kondisi geologi daerah setempat, bentuk keseluruhan lereng pada lokasi tersebut,
kondisi air tanah setempat, faktor luar seperti getaran akibat peledakan ataupun
alat mekanis yang beroperasi dan juga dari teknik penggalian yang digunakan
dalam pembuatan lereng. Faktor pengontrol ini jelas sangat berbeda untuk situasi
penambangan yang berbeda dan sangat penting untuk memberikan aturan yang
umum untuk menentukan seberapa tinggi atau seberapa landai suatu lereng untuk
memastikan lereng itu akan tetap stabil.
Apabila kestabilan dari suatu lereng dalam operasi penambangan
meragukan, maka analisa terhadap kestabilannya harus dinilai berdasarkan dari
Jenis Batuan Kuat Tekan (MPa) Kuat Tarik (MPa)
Batuan Intrusif
Granit 1000-2800 40-250
Diorit 1800-3000 150-300
Gabro 1500-3000 50-300
Dolerit 2000-3500 150-350
Batuan Ekstrusif
Riolit 800-1600 50-90
Dasit 800-1600 30-80
Andesit 400-3200 50-110
Basal 800-4200 60-300
Tufa Vulkanik 50-600 5-45
Batuan Sedimen
Batupasir 200-1700 40-250
Batugamping 300-2500 50-250
Dolomit 800-2500 150-250
Serpih 100-1000 20-100
Batubara 50-500 20-50
Batuan Metamorfik
Kuarsit 1500-3000 100-300
Gneiss 500-2500 40-200
Marmer 1000-2500 70-200
Sabak 1000-2000 70-200
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-27
struktur geologi, kondisi air tanah dan faktor pengontrol lainnya yang terdapat pada
suatu lereng.
Kestabilan lereng penambangan dipengaruhi oleh geometri lereng, struktur
batuan, sifat fisik dan mekanik batuan serta gaya luar yang bekerja pada lereng
tersebut. Suatu cara yang umum untuk menyatakan kestabilan suatu lereng
penambangan adalah dengan faktor keamanan. Faktor ini merupakan
perbandingan antara gaya penahan yang membuat lereng tetap stabil, dengan
gaya penggerak yang menyebabkan terjadinya longsor.
Kekuatan yang sangat berperan dalam analisa kestabilan lereng terdiri dari
sifat fisik dan sifat mekanik dari batuan tersebut. Sifat fisik batuan yang digunakan
dalam menganalisa kemantapan lereng adalah bobot isi tanah (g), sedangkan sifat
mekaniknya adalah kuat geser batuan yang dinyatakan dengan parameter kohesi
(c) dan sudut geser dalam (f). Kekuatan geser batuan ini adalah kekuatan yang
berfungsi sebagai gaya untuk melawan atau menahan gaya penyebab kelongsoran.
a. Bobot isi tanah atau batuan
Nilai bobot isi tanah atau batuan akan menentukan besarnya beban
yang diterima pada permukaan bidang longsor, dinyatakan dalam satuan berat
per volume. Bobot isi batuan juga dipengaruhi oleh jumlah kandungan air dalam
batuan tersebut. Semakin besar bobot isi pada suatu lereng tambang maka
gaya geser penyebab kelongsoran akan semakin besar. Bobot isi diketahui dari
pengujian laboratorium. Nilai bobot isi batuan untuk analisa kestabilan lereng
terdiri dari 3 parameter yaitu nilai bobot isi batuan pada kondisi asli (gn), kondisi
kering (gd) dan bobot isi pada kondisi basah (gw).
b. Kohesi
Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel dalam batuan,
dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Kohesi batuan akan semakin
besar jika kekuatan gesernya makin besar. Nilai kohesi (c) diperoleh dari
pengujian laboratorium yaitu pengujian kuat geser langsung (direct shear
strength test) dan pengujian triaksial (triaxial test).
c. Sudut geser dalam (f)
Sudut geser dalam merupakan sudut yang dibentuk dari hubungan
antara tegangan normal dan tegangan geser di dalam material tanah atau
batuan. Sudut geser dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika suatu
material dikenai tegangan atau gaya terhadapnya yang melebihi tegangan
gesernya. Semakin besar sudut geser dalam suatu material maka material
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-28
tersebut akan lebih tahan menerima tegangan luar yang dikenakan
terhadapnya.
Untuk mengetahui nilai kohesi dan sudut geser dalam, dinyatakan dalam
persamaan berikut :
τnt = σn tan f + c………………………..……………………………….(2.26.)
Dimana :
τnt = tegangan geser (N/m2
)
σn = tegangan normal(N/m2
)
f = sudut geser dalam
c = kohesi
Prinsip pengujian direct shear strength test atau juga dikenal dengan shear
box test adalah menggeser langsung contoh tanah atau batuan di bawah kondisi
beban normal tertentu. Pergeseran diberikan terhadap bidang pecahnya,
sementara untuk tanah dapat dilakukan pergeseran secara langsung pada conto
tanah tersebut. Beban normal yang diberikan diupayakan mendekati kondisi
sebenarnya di lapangan.
Faktor keamanan ditentukan berdasarkan jarak dari titik pusat lingkaran
Mohr ke garis kekuatan batuan (kurva intrinsik) dibagi dengan jari-jari lingkaran
Mohr. Faktor keamanan ini menyatakan perbandingan keadaan kekuatan batuan
terhadap tegangan yang bekerja pada batuan tersebut.
*Sumber :Hutabarat,2014
Gambar 2.24.
Faktor Kemanan
Faktor keamanan =
𝑎
𝑏
=
[ 𝑐
tan𝜙
+
𝜎1+ 𝜎2
2
] sin 𝜙
𝜎1− 𝜎2
2
............................................................(2.27.)
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-29
Dimana :
C = Kohesi
𝜙 = Sudut geser dalam
𝜎 = Tegangan (N/m2
)
(Anonim, 2014)
2.7.2. Penyelidikan Tanah dan Batuan di Lapangan
Informasi kondisi tanah dan batuan dasar fondasi, dapat diperoleh dengan
cara menggali lubang secara langsung di permukaan tanah yang disebut lubang uji
(test-pit), maupun dengan cara pengeboran tanah. Penyelidikan mendetail dengan
pengeboran yang diikuti dengan pengujian-pengujian di laboraturium dan
dilapangan selalu dilakukan untuk penyelidikan tanah pada proyek-proyek besar
seperti gedung bertingkat tinggi, jembatan, bendungan dan bangunan industri.
Penyelidikan tanah dan batuan terdiri dari 3 tahap, yaitu pengeboran atau
penggalian lubang uji, pengambilan contoh tanah dan batuan (sampling) dan
pengujian contoh tanah atau batuan. Pengujian contoh dapat dilakukan di
laboraturium atau dilapangan bergantung pada tingkat ketelitian yang dikehendaki.
Pengambilan contoh tanah dilakukan pada setiap jarak kedalaman 0,75-2 meter
dengan cara menekan tabung contoh tanah (sampler) secara hati-hati (terutama
untuk contoh tak terganggu) yang dipasang pada ujung bawah batang bor. Pada
waktu pengeboran dilakukan, contoh tanah dapat diperiksa didalam pipa bor yang
ditarik keluar. Jika pada tahap ini ditemui perubaan jenis tanah, kedalaman
perubahan jenis tanah dan kedalamannya dicatat. Pada lapisan-lapisan yang
dianggap penting untuk dikatahui karakteristik tanahnya, kadang-kadang
pengambilan contoh kontinu (continous sampling) diperlukan. Bila pengeboran
dilakukan pada lapisan batuan, contoh inti batu (rock core) diambil dengan alat bor
putar (rotary drill).
Kedalaman muka air tanah harus diperiksa dengan teliti. Kesalahan data
muka air tanah dapat mempersulit pelaksanaan pembangunan fondasi dan dapat
mengakibatkan kesalahan analisis stabilitasnya.
Ilmu mekanika batuan sangat penting penggunaannya dalam hal pemboran.
Contohnya adalah studi yang mendetail telah membuktikan bahwa kuat geser tanah
lempung yang diperoleh dari uji geser di lapangan terlalu besar . Hal ini disebabkan
oleh zona geser yang terjadi saat tanah geser,lebih besar dari bidang runtuh
tanahnya. Perluasan bidang runtuh, tergantung dari macam dan kohesi tanah.
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-30
Bjerrum (1972), mengusulkan koreksi kuat geser dari kuat geser yang diperoleh
dari uji geser kipas di lapangan, sebagai berikut :
Su (nyata) = α Su (lapangan)……………………………………………………….(2.28.)
Dengan:
Su = Kohesi tak terdrainasi (kohesi undrained).
Su (nyata) = Kuat geser tak terdrainasi yang digunakan dalam perancangan.
Su (lapangan) = Kuat geser tak terdrainasi yang diperoleh dari uji geser kipas
dilapangan.
α = Faktor kohesi
*Sumber :Vidayanti,2009
Gambar 2.25.
Koreksi Kuat Geser Tanah Lempung
(Vidayanti, 2009)
2.7.3. Ventilasi Tambang
Penggalian di dalam tanah biasanya menjumpai banyak bahaya. Dalam
penggalian bawah tanah yang perlu dikendalikan adalah masalah mekanika batuan
dan ventilasi tambang tempat kerja. Karena pada kenyataannya merupakan sistem
penunjang kehidupan penambang yang utama.
Selanjutnya ventilasi merupakan pengendalian jumlah dan arah pergerakan
udara. Sebagai sarana utama dari pengendalian kuantitas ini merupakan bagian
dari pada proses total air conditioning, yaitu pengendalian secara simultan terhadap
kuantitas, kualitas, dan temperatur-kelembaban udara.
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-31
Oleh karena itu ventilasi bukan merupakan satu-satunya proses dari total air
conditioning. Ventilasi tambang dan total air conditioning saling melengkapi tetapi
merupakan proses yang terpisah. Pada perkembangannya yang diperlukan adalah
membuat kondisi udara memenuhi kualitas dan temperatur kelembaban sebaik
kuantitasnya.
*Sumber :fileq.wordpress.com
Gambar 2.26.
Aplikasi Mekanika Batuan pada Ventilasi Tambang
(Anonim, 2014)
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-32
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kita sering mendengar tentang kata pertambangan, kerena pertambangan
tidak asing lagi bagi kita dari dulu hingga sekarang ini. Pertambangan sangat erat
mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm.
1.2. Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dari praktikum mekanika batuan ini adalah :
1. Aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
1,5 Spasi
6 Spasi
2 Spasi
2 Spasi
2 Spasi
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-33
2. Bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
Untuk Bab 2 Dst :
2.1. Batuan
Batuan merupakan mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
2.1.1. Definisi Batuan
Batuan adalah mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
mmmmmmm
a. Menurut para ahli geologiwan
Batuan adalah xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
1) Bbbbbbbbbbbbbbbbb
a) Oooooooooooooooooooooooo
 Zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
mmmmmmmmmmmmm.
*Sumber :Kramadibrata, dkk. 2000 : hal 32
Gambar 2.1.
Perubahan sampel
1,5 Spasi
L
d2d1
2 Spasi
1 Spasi
1,5 Spasi1 Spasi
2 Spasi
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-34
Mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
mmmbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbmmmmmm
mmmmmmmmmmmmmmmmmmmm (Ronaldo,2011).
11) Bobot isi asli =
𝑊𝑛
𝑊𝑤−𝑊𝑠
…………………………. (2.1.)
Keterangan Rumus : (2.1) = artinya rumus berada di bab 2 dan rumus
pertama.
ISI LAPORAN
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Tujuan Praktikum
1.3. Manfaat Praktikum
1.4. Tempat dan Tanggal Pelaksanaan Praktikum
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Batuan
2.1.1. Definisi Batuan
2.1.2. Sifat Batuan
2.1.3. Mekanika Batuan
2.2. Sifat Fisik dan Mekanik Batuan
2.2.1. Sifat Fisik Batuan
2.2.2. Sifat Mekanik Batuan
Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014
KELOMPOK XIV 2-35
2.3. Tegangan dan Regangan
2.3.1. Tegangan
2.3.2. Regangan
2.4. Hammer Test
2.5. Densitas Batuan
2.6. Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beberapa Jenis Batuan
2.7. Slicking Indeks
BAB III KEGIATAN PRAKTIKUM
3.1. Acara I Preparasi Sampel Batuan
3.1.1 Tujuan Praktikum
3.1.2. Alat dan Bahan
3.1.3. Langkah Kerja
Dst
Penjadwalan Praktikum
1. Briefing praktikum mekanika batuan
2. Pengenalan Alat (ada pretest)
3. Preparasi Sampel (ada pretest)
4. Uji sifat fisik batuan (ada pretest)
5. Uji sifat mekanik batuan (ada pretest)
- Uji kuat tekan uniaksial (UCS)
- Uji kuat tarik batuan (Briziliant Test)
- Hammer Test
6. Slicking Indeks (ada pretest)
7. Final Praktikum

More Related Content

PPT
DASAR GEOLOGI TEKNIK
PDF
Mekanika Batuan
PDF
32682570 s-geoteknik-tutorial-rocscience-slide
PPTX
Deskripsi core
PPT
Alat Bor Eksplorasi
DOCX
deskripsi batuan sedimen
DOCX
Sop pengisian buku lapangan
PPT
MATERI 4 HIDROGEOLOGI ; EKSPLORASI AIR TANAH (Manajemen Pertambangan & Ener...
DASAR GEOLOGI TEKNIK
Mekanika Batuan
32682570 s-geoteknik-tutorial-rocscience-slide
Deskripsi core
Alat Bor Eksplorasi
deskripsi batuan sedimen
Sop pengisian buku lapangan
MATERI 4 HIDROGEOLOGI ; EKSPLORASI AIR TANAH (Manajemen Pertambangan & Ener...

What's hot (20)

DOCX
GeoTek Kestabilan Lereng
PPTX
Endapan epithermal agus sabar
PPTX
Mata Kuliah Pengantar Teknologi Pertambangan
PDF
Sni 13 4726-1998 klasifikasi sumberdaya mineral dan cadangan-
PDF
Pola peledakan
PPTX
Sistem Penambangan
DOCX
Metode sampling pada jenis – jenis endapan
DOC
DOCX
Paper UCS, RQD & RMR
PPTX
Eksplorasi geokimia
PDF
Genesa batubara
DOCX
paper underground mining
DOCX
228829546 deskripsi-batuan-metamorf
DOCX
Tahapan eksplorasi
PDF
59103938 bab-4-klasifikasi-endapan-mineral
PPTX
Uji triaksial
DOCX
Klasifikasi RQD
PPTX
Pengolahan Bahan Galian
PPTX
Sistem ventilasi tbt
PDF
Jalan Angkut Tambang
GeoTek Kestabilan Lereng
Endapan epithermal agus sabar
Mata Kuliah Pengantar Teknologi Pertambangan
Sni 13 4726-1998 klasifikasi sumberdaya mineral dan cadangan-
Pola peledakan
Sistem Penambangan
Metode sampling pada jenis – jenis endapan
Paper UCS, RQD & RMR
Eksplorasi geokimia
Genesa batubara
paper underground mining
228829546 deskripsi-batuan-metamorf
Tahapan eksplorasi
59103938 bab-4-klasifikasi-endapan-mineral
Uji triaksial
Klasifikasi RQD
Pengolahan Bahan Galian
Sistem ventilasi tbt
Jalan Angkut Tambang
Ad

Viewers also liked (11)

PPT
Bab iii mekanika batuan
DOCX
Paper kemampugaruan batuan terhadap uji kuat tekan
PPTX
mekanika mekanika
PPT
uji-kuat-tarik-tak-langsung
PPTX
4. komposisi&amp; sifat fisik batuan
PPTX
Klasifikasi struktur batuan beku
PPT
Geoteknik
PDF
estimasi bucket fill factor berdasarkan volume angkut DumpTruck
PPT
Materi Geologi.//
PDF
9 pemantauan lereng
PPT
Bab 2 Sel Sebagai Unit Asas Hidupan
Bab iii mekanika batuan
Paper kemampugaruan batuan terhadap uji kuat tekan
mekanika mekanika
uji-kuat-tarik-tak-langsung
4. komposisi&amp; sifat fisik batuan
Klasifikasi struktur batuan beku
Geoteknik
estimasi bucket fill factor berdasarkan volume angkut DumpTruck
Materi Geologi.//
9 pemantauan lereng
Bab 2 Sel Sebagai Unit Asas Hidupan
Ad

Similar to Mekanika batuan (9)

PPT
fdokumen.com_mekanika-batuan-pengantar.ppt
PDF
01 mek bat pendahuluan handout
DOCX
Mekanika batuan 1
PDF
Geologi Teknik materi tentang batuan batuan dalam tanah (P-2) Batuan.pdf
PDF
1. batu alam dan siklus terbentuknya
DOCX
Pembentukan batuan sedimen
DOCX
Pemboran lubang ledak
PPT
KULIAH MEKANIKA TANAH PERTEMUANA 1 DAN 2
DOCX
Penuntun geodas
fdokumen.com_mekanika-batuan-pengantar.ppt
01 mek bat pendahuluan handout
Mekanika batuan 1
Geologi Teknik materi tentang batuan batuan dalam tanah (P-2) Batuan.pdf
1. batu alam dan siklus terbentuknya
Pembentukan batuan sedimen
Pemboran lubang ledak
KULIAH MEKANIKA TANAH PERTEMUANA 1 DAN 2
Penuntun geodas

Recently uploaded (20)

PPTX
PPT. tenik Pengetahuan_Dasar_Pemetaan.pptx
PPTX
Forcasting dan perencanaan kapasitas produksi
DOCX
kondisi jalur lintas sumatera area aceh yang memburuk
PPT
Materi kuiah Sistem-Komputer untuk siswa.ppt
PPTX
Cara membuat PCB.........................
PDF
4. Melakukan Pengawasan Operasi Boiler.pdf
PPTX
pcm pendopo ujung berung bandung tes.pptx
PPTX
Presentasi Merancang Strategi Pengendalian Risiko K3 di Tempat Kerja.pptx
PPT
Induksi Matematik pertemuan keduaperkuliahan.ppt
PDF
Slaid Presentation- Pendekatan Inovatif-En. Saifful.pdf
PDF
Pengantar Filsafat Ilmu Oleh Suedi untuk Mahasiswa
PPT
Teori pengukuran dan kesalahan dalam suatu rangkaian
PPTX
Etos Kerja yang dianjurkan dalam syariat islam.pptx
PPTX
presentasi Ahli Muda Geoteknik jenjang 7.pptx
PPT
Algoritma dan bilangan bulat bilangan.ppt
PDF
Materi segmentation pengolahan citra digital
PDF
Pengertian bermain dan permainan anak us
PPT
243024168-Manajemen-Tanggap-Darurat-di-Indonesia-ppt.ppt
PPTX
Materi dalam pembelajaran kecerdasan buatan.pptx
PPT
DASAR K3 PRESENTASI.ppthadadadadnbadadnandjandjadnadj
PPT. tenik Pengetahuan_Dasar_Pemetaan.pptx
Forcasting dan perencanaan kapasitas produksi
kondisi jalur lintas sumatera area aceh yang memburuk
Materi kuiah Sistem-Komputer untuk siswa.ppt
Cara membuat PCB.........................
4. Melakukan Pengawasan Operasi Boiler.pdf
pcm pendopo ujung berung bandung tes.pptx
Presentasi Merancang Strategi Pengendalian Risiko K3 di Tempat Kerja.pptx
Induksi Matematik pertemuan keduaperkuliahan.ppt
Slaid Presentation- Pendekatan Inovatif-En. Saifful.pdf
Pengantar Filsafat Ilmu Oleh Suedi untuk Mahasiswa
Teori pengukuran dan kesalahan dalam suatu rangkaian
Etos Kerja yang dianjurkan dalam syariat islam.pptx
presentasi Ahli Muda Geoteknik jenjang 7.pptx
Algoritma dan bilangan bulat bilangan.ppt
Materi segmentation pengolahan citra digital
Pengertian bermain dan permainan anak us
243024168-Manajemen-Tanggap-Darurat-di-Indonesia-ppt.ppt
Materi dalam pembelajaran kecerdasan buatan.pptx
DASAR K3 PRESENTASI.ppthadadadadnbadadnandjandjadnadj

Mekanika batuan

  • 1. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Batuan 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 berdasarkan ukuran partikel yang membentuknya. Transformasi dari satu jenis batuan yang lain digambarkan oleh model geologi. Pengkelasan ini dibuat dengan berdasarkan : 1. Kandungan mineral yaitu jenis-jenis mineral yang terdapat di dalam batu ini. 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. (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 Bajuin, tetapi antara batugamping satu dengan yang lain hampir pasti tidak sama persis. Oleh karena itulah maka sifat massa batuan di alam adalah heterogen, anisotrop dan diskontinu. 2.1.1. Definisi Batuan Batuan adalah campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda dimana tidak mempunyai komposisi kimia tetap. Batuan terdiri dari bagian yang padat baik berupa kristal maupun yang tidak mempunyai bentuk tertentu dan bagian kosong seperti pori-pori, fissure, crack, joint dan lain-lain. Dari definisi di atas dapat disimpulkan bahwa batuan tidak sama dengan tanah. Tanah dikenal sebagai material yang mobile, rapuh dan letaknya dekat dengan permukaan bumi. Berbagai definisi dari batuan sebagai objek dari mekanika batuan telah diberikan oleh para ahli dari berbagai disiplin ilmu yang saling berhubungan, yaitu : a. Menurut para ahli geologiwan Batuan adalah susunan mineral dan bahan organis yang bersatu membentuk kulit bumi.
  • 2. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-2 b. Menurut para ahli teknik sipil khususnya para ahli geoteknik Istilah batuan hanya untuk formasi yang keras dan solid dari kulit bumi, serta batuan tidak dapat digali dengan cara yang biasa, misalnya dengan menggunakan cangkul. c. Menurut Talobre Batuan adalah material yang membentuk kulit bumi termasuk fluida yang ada di dalamnya seperti air, minyak dan lain-lain. d. Menurut ASTM Batuan adalah suatu bahan yang terdiri dari mineral padat (solid) berupa massa yang berukuran besar ataupun yang berupa fragmen-fragmen. e. Secara Umum Batuan adalah campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda, tidak mempunyai komposisi kimia tetap. 2.1.2. Sifat Batuan Sifat batuan yang sebenarnya di alam terbagi menjadi 3 bagian, ketiga sifat batuan tersebut adalah sebagai berikut ; a. Heterogen, disebut heterogen karena : 1) Jenis mineral pembentuk batuan yang berbeda. 2) Ukuran dan bentuk partikel atau butir berbeda di dalam batuan. 3) Ukuran, bentuk dan penyebaran pori berbeda di dalam batuan. b. Diskontinu, dikatakan diskontinu karena adanya bidang-bidang lemah seperti fault, fissure, crack, joint dimana kekerapan, perluasan dan orientasi dari bidang-bidang lemah tersebut tidak kontinu. c. Anisotrop, yaitu mempunyai sifat yang berbeda. Bisa saja jenis batuan memiliki sifat yang bervariasi. Misalnya sifat batuan seperti porositas, permeabilitas, kerapatan, kekuatan dan ketahanan dapat memberikan informasi geoteknis. 2.1.3. Mekanika Batuan Definisi Mekanika Batuan telah diberikan oleh beberapa ahli atau komisi- komisi yang bergerak dibidang tersebut, seperti : a. Menurut Talobre Mekanika batuan adalah sebuah teknik dan juga sains yang tujuannya adalah mempelajari perlikau batuan di tempat asalnya untuk dapat mengendalikan pekerjaan-pekerjaan yang dibuat pada batuan tersebut.
  • 3. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-3 b. Menurut Coates Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari efek dari gaya terhadap batuan. c. Menurut US National Committee On Rock Mechanics (1984) Mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari perilaku batuan baik secara teoritis maupun terapan, merupakan cabang ilmu mekanika yang berkenaan dengan sikap batuan terhadap medan-medan gaya pada lingkungannya. d. Menurut Budavari Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari mekanika perpindahan padatan untuk menentukan distribusi gaya-gaya dalam dan deformasi akibat gaya luar pada suatu benda padat. e. Menurut Hudson dan Harrison Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari reaksi batuan yang apabila padanya dikenakan suatu gangguan. f. Secara Umum Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari sifat dan perilaku batuan bila terhadapnya dikenakan gaya atau tekanan. 2.2. Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Batuan mempunyai sifat-sifat tertentu yang perlu diketahui dalam mekanika batuan dan dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu : 1. Sifat fisik batuan seperti bobot isi, berat jenis, porositas, absorpsi, dan void ratio. 2. Sifat mekanik batuan seperti kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas, dan nisbah poisson. Kedua sifat tersebut dapat ditentukan baik di laboratorium maupun lapangan (in-situ). Penentuan di laboratorium pada umumnya dilakukan terhadap sampel yang diambil di lapangan. Satu sampel dapat digunakan untuk menentukan kedua sifat batuan. Pertama-tama adalah penentuan sifat fisik batuan yang merupakan pengujian tanpa merusak (non destructive test), kemudian dilanjutkan dengan penentuan sifat mekanik batuan yang merupakan pengujian merusak(destructive test) sehingga sampel batuan hancur.
  • 4. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-4 2.2.1. Sifat Fisik Batuan Menentukan sifat fisik batuan di laboratorium terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu : a. Pembuatan sampel 1) Di laboratorium Pembuatan sampel di laboratorium dilakukan dari blok batuan yang diambil dari lapangan dan telah dihancurkan. Kemudian dicampurkan dengan semen dan dicetak dalam bentuk silinder. Sampel yang dihasilkan mempunyai diameter pada umumnya antara 50-60 mm dan tingginya dua kali diameter tersebut. Ukuran sampel dapat lebih kecil maupun lebih besar dari ukuran yang telah di tentukan tergantung dari maksud uji. 2) Di lapangan Hasil pemboran inti ke dalam massa batuan yang akan berupa sampel inti batuan dapat digunakan untuk uji di laboratorium dengan syarat tinggi sampel dua kali diameternya. Setiap contoh yang diperoleh kemudian diukur diameter dan tingginya, kemudian dihitung luas permukaan dan volumenya. Setelah penghitungan tinggi, diameter, luas dan volumenya, kemudian mulai pada tahap pengujian seperti : b. Penimbangan berat sampel 1) Berat asli (natural) : Wn 2) Berat kering (sesudah dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan temperatur kurang lebih 100o C) : Wo 3) Berat jenuh (sesudah dijenuhkan dengan air selama 24 jam) : Ww 4) Berat jenuh + berat air + berat bejana : Wb 5) Berat jenuh di dalam air : Ws = (Wa – Wb) 6) Volume sampel tanpa pori-pori : Wo – Ws 7) Volume sampel total : Ww - Ws c. Sifat fisik batuan 1) Bobot isi asli = 𝑊𝑛 𝑊𝑤−𝑊𝑠 ……………………………..(2.1.) 2) Bobot isi kering = 𝑊0 𝑊𝑤−𝑊𝑠 ……………………………..(2.2.) 3) Bobot isi jenuh = 𝑊𝑤 𝑊𝑤−𝑊𝑠 …………………...……......(2.3.) 4) Berat jenis semu = 𝑊𝑜 𝑊𝑤−𝑊𝑠 / bobot isi air ……………..(2.4.)
  • 5. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-5 5) Berat jenis asli.................................= 𝑊𝑜 𝑊𝑜−𝑊𝑠 / bobot isi air ……………..(2.5.) 6) Kadar air asli = 𝑊𝑛−𝑊𝑜 𝑊𝑜 𝑥100 % …………..............(2.6.) 7) Saturated water content = 𝑊𝑤−𝑊𝑜 𝑊𝑜 𝑥 100% …………..............(2.7.) 8) Derajat kejenuahan = 𝑊𝑛−𝑊𝑜 𝑊𝑤−𝑊𝑜 𝑥 100% ……………………(2.8.) 9) Porositas (n) = 𝑊𝑤−𝑊𝑜 𝑊𝑤−𝑊𝑠 𝑥 100% ……………………(2.9.) 10) Voidratio (e) = 𝑛 1−𝑛 ……………………....………..(2.10.) (Kramadibrata, dkk, 2000) Sifat fisik batuan adalah sifat yang terdapat pada suatu batuan setelah dilakukan pengujian tanpa melakukan pengrusakan. Setelah batuan selesai dipreparasi kemudian setiap sample yang diperoleh diukur diameter dan tingginya kemudian dihitung luas permukaan dan volumenya. Adapun sifat fisik pada batuan meliputi : 1. Bobot Isi Bobot isi adalah perbandingan antara berat batuan dengan volume batuan. Bobot isi berdasarkan sifatnya dibagi menjadi 3, yaitu : a. Bobot isi asli, yaitu perbandingan antara berat batuan asli dengan volume batuan. b. Bobot isi jenuh, yaitu perbandingan antara berat batuan jenuh dengan volume batuan. c. Bobot isi kering, yaitu perbandingan antara berat batuan kering dengan volume batuan. 2. Spesific Gravity Spesific gravity adalah perbandingan antara bobot isi dengan bobot isi air. Spesific gravity dapat dibagi menjadi dua, yaitu : a. Apparent spesific gravity, yaitu perbandingan antara bobot isi kering batuan dengan bobot isi air. b. True spesific gravity, yaitu perbandingan antara bobot isi basah batuan dengan bobot isi air. 3. Kadar Air Kadar air adalah perbandingan antara berat air yang ada di dalam batuan dengan berat butiran batuan itu sendiri yang terbagi menjadi :
  • 6. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-6 a. Kadar air asli, yaitu perbandingan antara berat air asli yang ada dalam batuan dengan berat butiran batuan itu sendiri dalam %. b. Kadar air jenuh, yaitu perbandingan antara berat air jenuh yang ada dalam batuan dengan berat butiran batuan itu sendiri dalam %. 4. Porositas Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori atau rongga batuan terhadap volume total batuan yang dinyatakan dalam %. 5. Angka Pori Angka pori adalah perbandingan antara volume pori-pori dalam batuan dengan volume batuan. 6. Derajat Kejenuhan Derajat kejenuhan adalah perbandingan antara kadar air asli dengan kadar air jenuh yang dinyatakan dalam %. (Ahlizar, 2014) 2.2.2. Sifat Mekanik Batuan Batuan memiliki sifat mekanik yang dilakukan dengan merusak, dimana dalam menentukan sifat mekanik batuan di laboratorium dilakukan beberapa pengujian, seperti : a. Uji Kuat Tekan Uniaksial 1) Uji Kuat Tekan (Unconfined Compressive Strength Test) Uji ini menggunakan mesin tekan (compression machine) untuk menekan sampel batuan yang berbentuk silinder dari satu arah (uniaxial). Penyebaran tegangan di dalam sampel batuan secara teoritis adalah searah dengan gaya yang dikenakan pada sampel tersebut. Tetapi dalam kenyataannya arah tegangan tidak searah dengan gaya yang dikenakan pada sampel tersebut karena ada pengaruh dari plat penekan mesin tekan yang menghimpit sampel, sehingga bentuk pecahan tidak terbentuk bidang pecah yang searah dengan gaya melainkan berbentuk kerucut cone. Perbandingan antara tinggi dan diameter sampel (l/d) mempengaruhi nilai kuat tekan batuan. Untuk pengujian kuat tekan digunakan yaitu 2 < l/d < 2,5. Semakin besar maka kuat tekannya bertambah kecil seperti ditunjukkan oleh persamaaan dibawah ini. a) Menurut ASTM : C (l = d) = C ............................(2.11.) 0,788 + dl / 222,0 …………………...(2.12.)
  • 7. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-7 b) Menurut Proto Diakonov : C (l = 2d) = C………………..….(2.13.) dl C / 2 7 8   …………………………(2.14.) Dengan C kuat tekan batuan. Makin besar d l , maka kuat tekannya akan bertambah kecil. *Sumber : Eucalypto. 2014 Gambar 2.1. Perubahan Sampel Persamaan umum kuat tekan (tegangan) A F  ………………………………...……(2.15.) Keterangan : D = Diameter (m) l = Panjang (m)  = Tegangan (N/m2 ) F = Besarnya gaya yang bekerja pada percontohan batuan pada saat terjadi keruntuhan (failure) sehingga pada grafik merupakan keadaan yang paling puncak (N). A = Luas penampang percontohan batuan yang diuji (m2 ) 2) Batas Elastis Plastisitas adalah karakteristik batuan yang membuat regangan (deformasi) permanen yang besar sebelum batuan tersebut hancur (failure). Perilaku batuan dikatakan elastis (linier maupun non linier) jika tidak terjadi deformasi permanen jika suatu tegangan dibuat nol.
  • 8. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-8 Pada tahap awal batuan dikenakan gaya. Kurva berbentuk landai dan tidak linier yang berarti bahwa gaya yang diterima oleh batuan dipergunakan untuk menutup rekahan awal (pre exiting cracks) yang terdapat di dalam batuan. Sesudah itu kurva menjadi linier sampai batas tegangan tertentu, yang kita kenal dengan batas elastis lalu terbentuk rekahan baru dengan batas elastis perambatan stabil sehingga kurva tetap linier. Sesudah batas elastis dilewati maka perambatan rekahan menjadi tidak stabil, kurva tidak linier lagi dan tidak berapa lama kemudian batuan akan hancur. Titik hancur ini menyatakan kekuatan batuan. Harga batas elastis dinotasikan dengan C dimana pada grafik diukur pada saat grafik regangan aksial meninggalkan keadaan linier pada suatu titik tertentu, Titik ini dapat ditentukan dengan membuat sebuah garis singgung pada daerah linier dengan kelengkungan tertentu hingga mencapai puncak (peak). Pada titik tersebut diproyeksikan tegak lurus ke sumbu tegangan aksial sehingga didapat nilai batas elastis C. *Sumber :Rasidah,2010 Gambar 2.2. Kurva Tegangan-Regangan Harga batas elastis dinotasikan dengan C dimana pada grafik diukur pada saat grafik regangan aksial meninggalkan keadaan linier pada suatu titik tertentu, titik ini dapat ditentukan dengan membuat sebuah garis singgung pada daerah linier dengan kelengkungan tertentu hingga mencapai puncak (peak). Pada titik tersebut diproyeksikan tegak lurus ke sumbu tegangan aksial sehingga didapat nilai batas elastis C. τl τ τc l τE li l ai a a d a
  • 9. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-9 3) Modulus Young Harga dari Modulus Young dapat ditentukan sebagai perbandingan antara selisih tegangan aksial (τ) dengan selisih tegangan aksial (o), yangdiambil pada perbandingan tertentu pada grafis regangan aksial dihitung pada rata-rata kemiringan kurva dalam kondisi linier, atau bagian linier yang terbesar di kurva sehingga didapat nilai Modulus Young rata- rata dalam hubungan sebagai berikut : *Sumber :Penuntun Praktikum Mekanika Batuan,2014:hal 12 Gambar 2.3. Kurva Pengambilan Nilai 𝜎 dan a 4) Possion’s Ratio Harga poisson’s ratio didefinisikan sebagai harga perbandingan antara regangan lateral dan regangan aksial pada kondisi tegangan sebesar σi. Harga tegangan sebesar σi yang diukur pada titik singgungantara grafik tegangan volumetrik dengan garis sejajar sumbu tegangan aksial pada saat regangan grafik volumetrik mulai berubah arah. Titik singgung tersebut diproyeksikan tegak lurus sumbu tegangan aksial didapat nilai σi. Melalui titik σi buat garis tegak lurus ke sumbu tegangan aksial, sehingga memotong kurva regangan aksial dan lateral.Kemudian masing-masing titik potong tersebut diproyeksikan tegak lurus ke sumbu regangan aksial dan lateral sehingga didapatkan nilai εai dan εli. Sehingga dari nilai-nilai tersebut dapat ditentukan besarnya poisson’s ratio dalam hubungan sebagai berikut :
  • 10. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-10 ai li v    , pada tegangan i …………………………………………….(2.16.) *Sumber :Penuntun Praktikum Mekanika Batuan,2014:hal 13 Gambar 2.4. Pengambilan Nilai εai dan εli b. Uji Kuat Tarik Tak Langsung Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kuat tarik (tensile strength) dari percontoh batu berbentuk silinder secara tidak langsung. Alat yang digunakan adalah mesin tekan seperti pada pengujian kuat tekan. Kuat tarik : 𝜎𝑡 = 𝑃 𝜋𝑅𝐻 *Sumber :Eucalypto, 2014 Gambar 2.5. Pengujian Kuat Tarik (Penuntun Praktikum Mekanika Batuan, 2014) c. Uji Point Load Uji ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan dari sampel batuan secara tak langsung di lapangan. Sampel batuan dapat berbentuk silinder atau tidak beraturan.
  • 11. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-11 *Sumber :Kramadibrata,dkk,2000 : hal 37 Gambar 2.6. Bentuk Sampel Batu Untuk Point Load Test d. Uji Triaksial Salah Pengujian ini adalah salah satu pengujian yang terpenting dalam mekanika batuan untuk menentukan kekuatan batuan di bawah tekanan triaksial. Percontoh yang digunakan berbentuk silinder dengan syarat-syarat sama pada pengujian kuat tekan. *Sumber :Eucalypto. 2014 Gambar 2.7. Kondisi Tekanan Pada Pengujian Triaksial Dari hasil uji triaksial dapat ditentukan : 1) Strength envelope (kurva intrinsik), yaitu kurva yang menunjukan kekuatan batuan terhadap tahanan batuan yang berada di atasnya dimana terdapat kohesi dan sudut geser dalam sebagai parameter keruntuhan batuan. Diametricaltest P L > 0.7D PL D Irregular lump test P 𝐷 𝐿 = 1,0 − 1,4 D = 50 mm LL D Axial test D P 𝐷 𝐿 = 1,1+ 0,05
  • 12. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-12 2) Kuat geser (shear strength), yaitu gaya tahanan internal yang bekerja per satuan luas masa batuan untuk menahan keruntuhan atau kegagalan sepanjang bidang runtuh dalam masa batuan tersebut. 3) Sudut geser dalam (ϕ), yaitu sudut yang dibentuk dari hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser di dalam material tanah atau batuan. Sudut geser dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika suatu material dikenai tegangan atau gaya terhadapnya yang melebihi tegangan gesernya. 4) Kohesi (C), yaitu gaya tarik menarik antara partikel dalam batuan, dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Kohesi batuan akan semakin besar jika kekuatan gesernya makin besar. e. Uji Punch Shear Uji ini untuk mengetahui kuat geser dari sampel batuan secara langsung. Sampel berbentuk silinder tipis yang ukurannya sesuai dengan alat uji punch dengan tebal t dan diameter d. Sesudah sampel dimasukkan ke dalam alat uji punch shear kemudian ditekan dengan mesin tekan sampai sampel pecah (P). Dari percobaan terhadap sampel yang dilakukan maka didapatlah persamaannya, yaitu : Kuat geser (shear strength) = P π.d.t kg/cm2 …………………….….(2.17.) *Sumber :Kramadibrata,dkk,2000 : hal 40 Gambar 2.8. Uji Punch Shear t 1 Pembebanan Penampang tegak punch shear sampel
  • 13. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-13 f. Uji Sudut Geser Langsung Uji ini untuk mengetahui kuat geser batuan pada tegangan normal tertentu. Dari hasil uji dapat ditentukan: 1) Garis coulomb`s shear strength 2) Kuat geser (shear strength) 3) Sudut geser dalam (ϕ) 4) Kohesi (C) (Kramadibrata, dkk, 2000) g. Uji Terhadap Gelombang Ultrasonik Uji kecepatan rambat gelombang ultrasonik dilakukan untuk menentukan cepat rambat gelombang ultrasonik yang merambat melalui contoh batuan. Pada uji ini, waktu tempuh gelombang primer yang merambat melalui contoh batuan diukur dengan menggunakan Portable Unit Non- destructive Digital Indicated Tester (PUNDIT). 𝑉𝑝 = 𝐿 𝑡 𝑝 ……………………………………………………………………………..(2.18.) 𝑉𝑝 = Waktu tempuh gelombang ultrasonic primer (detik) L = Panjang contoh batuan yang diuji (m) 𝑡 𝑝 = Cepat rambat primer atau tekan (m/detik) Cepat rambat gelombang ultrasonik yang merambat di dalam batuan dipengaruhi oleh beberapafaktor, yaitu ukuran butir dan bobot isi, porositas dan kandungan air, temperatur kehadiran bidang lemah. *Sumber :http://www.aea.gov.lk Gambar 2.9. Pengujian Cepat Rambat dengan PUNDIT (Malik, 2014)
  • 14. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-14 2.3. Tegangan (Stress) dan Regangan (Strain) 2.3.1. Tegangan Tegangan adalah suatu reaksi akibat adanya beban atau gaya. Ada 3 macam tegangan sebelum massa batuan mengalami gangguan, antara lain : a. Tegangan gravitasi, yaitu tegangan yang terjadi karena berat dari batuan yang berada di atas massa batuan. b. Tegangan tektonik, yaitu tegangan yang terjadi akibat aktivitas tektonik pada kulit bumi. c. Tegangan sisa, yaitu tegangan yang masih tersisa walaupun penyebab terjadinya tegangan tersebut sudah hilang. Pada gambar di bawah memeperlihatkan diagram tegangan yang berkerja pada sebuah benda berbentuk segi empat dalam dua dimensi (bidang) dengan sumbu x dan y. pada bidang miring dimana normalnya membuat sudut θ terhadap sumbu x bekerja tegangan normal Tn dan tegangan geser tnt yang nilainya merupakan fungsi dari Tx, Ty dan Txy yang bekerja pada bidang-bidang yang tegak lurus terhadap sumbu x dan y. *Sumber :Kramadibrata,dkk.2000 : hal 19 Gambar 2.10. Diagram Tegangan pada Bidang Ax = An cos θ………………………………………………………..………(2.19.) Ay = An sin θ………………………………………………………….…….(2.20.) Dimana : Ax = Luas penampang bidang yang tegak lurus sumbu x Ay = Luas penampang bidang yang tegak lurus sumbu y An = Luas penampang bidang miring x T y Tx y Tx Tx Txy T y y A x Ay A n θ Txyθ Txy Tx Ty θ Tn t θ Tn
  • 15. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-15 Dalam keadaan setimbang : Tn = 22 TyTxTyTx    cos 2 θ + Txy sin 2 θ…………………………..…(2.21.) (Kramadibrata, dkk, 2000) 2.3.2. Regangan Regangan adalah perubahan bentuk atau volume akibat adanya tegangan. Pada saat sampel batuan yang di uji menerima beban yang meningkat secara teratur, maka kondisi sampel batuan cenderung mengalami perubahan bentuk. Perubahan bentuk ini akan terjadi dalam arah lateral (Δd) dan aksial (Δ1), sehingga pada sampel batuan secara langsung mengalami pula perubahan bentuk secara volumetrik. Berdasarkan keadaan tersbut dapatlah didefinisikan bahwa perubahan bentuk arah lateral terhadap diameter disebut ”regangan lateral” (εl) dan perubahan bentuk arah aksial terhadap tinggi disebut ”regangan aksial” (εa) serta perubahan bentuk secara volumetrik disebut ”regangan volumetrik” (εv ). Δd = Δd1 – Δd2 *Sumber :Panduan Praktikum Mekanika Batuan, 2014 : hal 11 Gambar 2.11. Kondisi Batuan Yang Menerima Beban Sehingga didapat : a. Regangan lateral :εl = Δd / d………………………………...…………(2.22.) b. Regangan aksial : εa = Δl / l ............................................................(2.23.) c. Regangan volumetrik : εv = εa + 2 εl ……………………………………...(2.24.) l Δd1 Δd2 Δl1 Δl2 d
  • 16. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-16 Perubahan yang terjadi dari gambar di atas adalah bertambahnya diameter dan berkurangnya tinggi dari benda uji. Sehingga regangan lateral seringkali dinyatakan dalam minus. Dengan nilai-nilai regangan tersebut oleh Bieniawski ditentukan sebagai dasar untuk menyatakan gambaran tahap utama dari kelakukan batuan, yang digambarkan dalam suatu grafik hubungan antara tegangan aksial dengan regangan aksial, regangan lateral, serta regangan volumetrik. Grafik tersebut dapat digunakan untuk menentukan sifat mekanik batuan. 2.3.3. Hubungan Tegangan-Regangan Bila ada sebuah batang yang mengalami gaya tekan maka batang tersebut akan mengalamai perpendekan dan regangan yang terjadi disebut regangan tekan. Dari teori kekuatan bahan tegangan tarik dapat ditentukan dengan membagi beban dengan luas penampang. Hubungan tegangan (σ) dan regangan (∈) yang berbanding lurus di dapat dengan rumus : 𝜎 = E x ∈……………………………………………………………………(2.25.) 𝜎 = Tegangan (N/m2 ) E = Modulus Elastis (N/m3 ) ∈ = Regangan (m) *Sumber :Anonim,2014 Gambar 2.12. Hubungan Tegangan-Regangan (Anonim, 2014) a. Mohr Coloumn Pemecahan geometri untuk tegangan-tegangan dengan arah yang berbeda didapat dengan mohr coloumn. Dari gambar 2.13. menunjukan adanya hubungan antara kuat tekan uniaksial, triaksial dan kuat tarik batuan utuh dalam
  • 17. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-17 mohr coloumn. Langkah-langkah dalam pembuatan mohr coloumn dan cara mendapatkan nilai kohesi dan sudut geser dalam, sebagai berikut : 1) Buat sumbu vertikal untuk tegangan geser dan sumbu horisontal untuk kuat tekan dan kuat tarik dengan skala yang sama. 2) Nilai dari kuat tekan berada disebelah kanan sumbu vertikal sedangkan nilai kuat tarik berada disebelah kiri sumbu vertikal. 3) Plotkan nilai kuat tekan dan nilai kuat tarik dari data yang telah diketahui membentuk setengah lingkaran. 4) Setelah diplot tarik garis singgung menyinggung lingkaran kuat tekan dan kuat tarik. 5) Nilai kohesi didapatkan dari perpotongan antara garis singgung dan sumbu tegak. 6) Sudut geser dalam diperoleh dari besarnya sudut yang dibentuk garis singgung tersebut. *Sumber :Eucalypto.2014 Gambar 2.13. Lingkaran Mohr dan Kurva Intrinsik Hasil Pengujian Triaksial b. Metode Hoek dan Bray Hoek dan Bray membuat lima buah diagram untuk masing-masing kondisi air tanah tertentu mulai dari sangat kering sampai jenuh. Dari gambar dibawah ini maka dapat diartikan dan dijelaskan, yaitu sebagai berikut : 1) Gambar 1 dalam keadaan sangat kering (tidak terisi air tanah sama sekali). 2) Gambar 2 dalam keadaan 1/2 jenuh (terisi 1/2 penuh oleh air tanah). 3) Gambar 3 dalam keadaan 1/4 jenuh (terisi 1/4 penuh oleh air tanah). 4) Gambar 4 dalam keadaan 1/8 jenuh (terisi 1/8 penuh oleh air tanah). 5) Gambar 5 dalam keadaan jenuh (terisi penuh oleh air tanah).
  • 18. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-18 *Sumber:http://www.slideshare.net Gambar 2.14. Keadaan atau Pola Aliran Air Tanah untuk Diagram 1-5 *Sumber:http://www.slideshare.net Gambar 2.15. DiagramHoek and Bray pada Keadaan Gambar 1
  • 19. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-19 *Sumber:http://www.slideshare.net Gambar 2.16. Diagram Hoek and Bray pada Keadaan Gambar 2 *Sumber:http://www.slideshare.net Gambar 2.17. Diagram Hoek and Bray pada Keadaan Gambar 3
  • 20. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-20 *Sumber:http://www.slideshare.net Gambar 2.18. Diagram Hoek and Bray pada Keadaan Gambar 4 *Sumber:http://www.slideshare.net Gambar 2.19. Diagram Hoek and Bray pada Keadaan Gambar 5 (Anonim, 2014)
  • 21. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-21 2.4. Hammer Test Hammer test adalah suatu metode pemeriksaan mutu batuan tanpa merusak batuan. Disamping itu dengan menggunakan metode ini akan diperoleh cukup banyak data dalam waktu yang relatif singkat dengan biaya yang murah. Metode pengujian ini dilakukan dengan memberikan beban impact (tumbukan) pada permukaan batuan dengan menggunakan suatu massa yang diaktifkan dengan menggunakan energi yang besarnya tertentu. Jarak pantulan yang timbul dari massa tersebut pada saat terjadi tumbukan dengan permukaan batuan dapat memberikan indikasi kekerasan juga setelah dikalibrasi, dapat memberikan pengujian ini adalah jenis hammer. Alat ini sangat berguna untuk mengetahui keseragaman batuan pada struktur. Karena kesederhanaannya, pengujian dengan menggunakan alat ini sangat cepat, sehingga dapat mencakup area pengujian yang luas dalam waktu yang singkat. Alat ini sangat peka terhadap variasi yang ada pada permukaan batuan, misalnya keberadaan partikel batu pada bagian-bagian tertentu dekat permukaan. Oleh karena itu, diperlukan pengambilan beberapa kali pengukuran disekitar setiap lokasi pengukuran, yang hasilnya kemudian dirata-ratakan. British Standards (BS) mengisyaratkan pengambilan antara 9 sampai 25 kali pengukuran untuk setiap daerah pengujian seluas maksimum 300 mm2. Cara penggunaan dari alat hammer test sangat sederhana dan mudah, seperti berikut ini : 1. Letakkan ujung plunger yang terdapat pada ujung alat hammer test pada titik yang akan ditembak dengan memegang hammer dengan arah tegak lurus atau miring bidang permukaan beton yang akan ditest. 2. Plunger ditekan secara perlahan - lahan pada titik tembak dengan tetap menjaga kestabilan arah dari alat hammer. Pada saat ujung plunger akan lenyap masuk kesarangnya akan terjadi tembakan oleh plunger terhadap beton, dan tekan tombol yang terdapat dekat pangkal hammer, kemudian baca hasil yang ditunjukan oleh alat di pangkal hammer. 3. Lakukan pengetesan terhadap masing-masing titik tembak yang telah ditetapkan semula dengan cara yang sama. (Anonim, 2014)
  • 22. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-22 Secara umum pengujian hammer test ini mempunyai beberapa kegunaan, yaitu: 1. Memeriksa keseragaman kualitas batuan pada struktur. 2. Mendapatkan perkiraan kuat tekan batuan. 3. Mengoreksi hasil pengujian batuan. Kelebihan dan kekurangan dari pengujian hammer test adalah sebagai berikut : 1. Kelebihan : a. Pengukuran bisa dilakukan dengan cepat. b. Mudah diaplikasikan. c. Tidak merusak batuan. d. Murah dari segi biaya. 2. Kekurangan : a. Hasil pengujian dipengaruhi oleh kerataan permukaan, kelembaban batuan, sifat-sifat dan jenis agregat kasar, derajad karbonisasi, umur batuan dan titik pengambilan sampel pengetesan. b. Sulit mengkalibrasi hasil pengujian. c. Tingkat keakurasian hasil pengujiannya rendah. d. Hanya memberikan informasi kekuatan karakteristik batuan pada permukaan struktur. (Anggoro, 2014) *Sumber :Anonim,2014 Gambar 2.20. Pengujian Hammer Test
  • 23. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-23 2.5. Densitas Batuan Massa jenis atau densitas (density) suatu batuan secara harafiah merupakan perbandingan antara massa dengan volume total pada batuan tersebut. Secara sederhana, suatu batuan memiliki dua komponen, komponen padatan dan komponen rongga (pori). Keberadaan komponen padatan maupun komponen rongga mempunyai nilai yang beragam pada tiap-tiap batuan sehingga massa jenis dari suatu batuan berbeda dengan batuan yang lainnya. Ilustrasi pada gambar di bawah menunjukan dua jenis batuan yang terdiri dari presentase padatan dan rongga yang berbeda- beda. Namun rongga yang terdapat pada batuan tersebut juga dapat terisi oleh fluida, seperti air, minyak, ataupun gas bumi (Septyaningsih, 2014) Setiap material bumi memiliki densitas berbeda. Densitas batuan adalah perbandingan antara berat batuan terhadap volume (rata-rata dari material tersebut). Berikut ini adalah grafik dari densitas batuan : *Sumber :Azhariphysics.blogspot.com,2014 Gambar 2.21. Grafik Densitas Batuan Batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda pada saat menerima beban. Perilaku ini dapat ditentukan dengan pengujian di laboratorium yaitu dengan pengujian kuat tekan, seperti :
  • 24. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-24 1. Elastik Batuan dikatakan berperilaku elastik apabila tidak ada deformasi permanen pada saat tegangan dihilangkan (dibuat nol). Dari kurva tegangan-regangan hasil pengujian kuat tekan terdapat dua macam sifat elastik, yaitu elastik linier dan elastik non linier. *Sumber : Hutabarat,2014 Gambar 2.22. Elastik 2. Elasto Plastik Perilaku plastik batuan dapat dicirikan dengan adanya deformasi (regangan) permanen yang besar sebelum batuan runtuh atau hancur (failure). *Sumber :Hutabarat,2014 Gambar 2.23. Elasto Plastik (Hutabarat, 2014)
  • 25. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-25 2.6. Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beberapa Jenis Batuan Terdapat beberapa jenis kekuatan batuan, yaitu : 1. Kuat Tekan (Uniaxial) Kuat tekan (uniaxial) yang diuji dengan suatu silinder atau prisma terhadap titik pecahnya. Penekanan uniaksial terhadap contoh batuan silinder merupakan uji sifat mekanik yang paling umum digunakan.Uji kuat tekan uniaksial dilakukan untuk menentukan kuat tekan batuan (σi), Modulus Young (E), Nisbah Poisson (v) dan kurva tegangan-regangan.Contoh batuan berbentuk silinder ditekan atau dibebani sampai runtuh. Perbandingan antara tinggi dan diameter contoh silinder yang umum digunakan adalah 2 sampai 2,5 dengan luas permukaan pembebanan yang datar, halus dan paralel tegak lurus terhadap sumbu aksis contoh batuan. 2. Kuat Tarik (Tensile Strength) Kuat tarik (tensile strength) ditentukan dengan uji Brazilian dimana suatu piringan ditekan sepanjang diameter atau dengan uji langsung yang meliputi tarikan sebenarnya atau bengkokan dari prisma batuan.Kekuatan batuan dapat diukur secara insitu (di lapangan) sebaik pengukuran di laboratorium. Regangan (deformasi) diukur di areatambang kemudian dihubungkan terhadap tegangan dengan berpedoman pada konstanta elastik dari laboratorium. Tegangan sebelum penambangan merupakan kondisi tegangan asli, sulit dihitung, tetapi merupakan parameter desain tambang yang penting. Kondisi tegangan yang berkembang selama penambangan merupakan hal penting yang harus diperhatikan dalam operasi tambang sebaik dalam perancangan tambang. Regangan yang dihasilkan dari pola tegangan baru diukur dari waktu ke waktu atau dimonitor secara menerus selama penambangan berlangsung. Kekuatan batuan dapat diukur secara insitu (di lapangan) sebaik pengukuran dilaboratorium. Regangan (deformasi) diukur di area tambang kemudian dihubungkan terhadap tegangan dengan berpedoman pada konstanta elastik dari laboratorium. Tegangan sebelum penambangan merupakan kondisi tegangan asli, sulit dihitung, tetapi merupakan parameter desain tambang yang penting. Tegangan tersebut umumnya diperkirakan dan diberi beberapa kuantifikasi dengan memasang sekelompok pengukur tegangan elektrik dalam rosette pada permukaan batuan, memindahkan batuan-batuan yang berdekatan, dan mengukur respons tegangan sebenarnya yang dilepaskan. Kondisi tegangan yang berkembang selama penambangan merupakan hal penting yang harus diperhatikan dalam operasi tambang sebaik dalam perancangan.
  • 26. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-26 Tabel 2.1. Tabel Kuat tekan uniaksial dan kuat tarik dari beberapa jenis batuan *Sumber :Anonim,2014 2.7. Aplikasi Mekanika Batuan Mekanika batuan banyak sekali aplikasinya di dunia pertambangan contohnya seperti untuk geoteknik, peledakan batuan (rock blasting), pembuatan jenjang terowongan bawah tanah dan kestabilan lereng. 2.7.1. Kestabilan Lereng Kestabilan dari suatu lereng pada kegiatan penambangan dipengaruhi oleh kondisi geologi daerah setempat, bentuk keseluruhan lereng pada lokasi tersebut, kondisi air tanah setempat, faktor luar seperti getaran akibat peledakan ataupun alat mekanis yang beroperasi dan juga dari teknik penggalian yang digunakan dalam pembuatan lereng. Faktor pengontrol ini jelas sangat berbeda untuk situasi penambangan yang berbeda dan sangat penting untuk memberikan aturan yang umum untuk menentukan seberapa tinggi atau seberapa landai suatu lereng untuk memastikan lereng itu akan tetap stabil. Apabila kestabilan dari suatu lereng dalam operasi penambangan meragukan, maka analisa terhadap kestabilannya harus dinilai berdasarkan dari Jenis Batuan Kuat Tekan (MPa) Kuat Tarik (MPa) Batuan Intrusif Granit 1000-2800 40-250 Diorit 1800-3000 150-300 Gabro 1500-3000 50-300 Dolerit 2000-3500 150-350 Batuan Ekstrusif Riolit 800-1600 50-90 Dasit 800-1600 30-80 Andesit 400-3200 50-110 Basal 800-4200 60-300 Tufa Vulkanik 50-600 5-45 Batuan Sedimen Batupasir 200-1700 40-250 Batugamping 300-2500 50-250 Dolomit 800-2500 150-250 Serpih 100-1000 20-100 Batubara 50-500 20-50 Batuan Metamorfik Kuarsit 1500-3000 100-300 Gneiss 500-2500 40-200 Marmer 1000-2500 70-200 Sabak 1000-2000 70-200
  • 27. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-27 struktur geologi, kondisi air tanah dan faktor pengontrol lainnya yang terdapat pada suatu lereng. Kestabilan lereng penambangan dipengaruhi oleh geometri lereng, struktur batuan, sifat fisik dan mekanik batuan serta gaya luar yang bekerja pada lereng tersebut. Suatu cara yang umum untuk menyatakan kestabilan suatu lereng penambangan adalah dengan faktor keamanan. Faktor ini merupakan perbandingan antara gaya penahan yang membuat lereng tetap stabil, dengan gaya penggerak yang menyebabkan terjadinya longsor. Kekuatan yang sangat berperan dalam analisa kestabilan lereng terdiri dari sifat fisik dan sifat mekanik dari batuan tersebut. Sifat fisik batuan yang digunakan dalam menganalisa kemantapan lereng adalah bobot isi tanah (g), sedangkan sifat mekaniknya adalah kuat geser batuan yang dinyatakan dengan parameter kohesi (c) dan sudut geser dalam (f). Kekuatan geser batuan ini adalah kekuatan yang berfungsi sebagai gaya untuk melawan atau menahan gaya penyebab kelongsoran. a. Bobot isi tanah atau batuan Nilai bobot isi tanah atau batuan akan menentukan besarnya beban yang diterima pada permukaan bidang longsor, dinyatakan dalam satuan berat per volume. Bobot isi batuan juga dipengaruhi oleh jumlah kandungan air dalam batuan tersebut. Semakin besar bobot isi pada suatu lereng tambang maka gaya geser penyebab kelongsoran akan semakin besar. Bobot isi diketahui dari pengujian laboratorium. Nilai bobot isi batuan untuk analisa kestabilan lereng terdiri dari 3 parameter yaitu nilai bobot isi batuan pada kondisi asli (gn), kondisi kering (gd) dan bobot isi pada kondisi basah (gw). b. Kohesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel dalam batuan, dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Kohesi batuan akan semakin besar jika kekuatan gesernya makin besar. Nilai kohesi (c) diperoleh dari pengujian laboratorium yaitu pengujian kuat geser langsung (direct shear strength test) dan pengujian triaksial (triaxial test). c. Sudut geser dalam (f) Sudut geser dalam merupakan sudut yang dibentuk dari hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser di dalam material tanah atau batuan. Sudut geser dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika suatu material dikenai tegangan atau gaya terhadapnya yang melebihi tegangan gesernya. Semakin besar sudut geser dalam suatu material maka material
  • 28. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-28 tersebut akan lebih tahan menerima tegangan luar yang dikenakan terhadapnya. Untuk mengetahui nilai kohesi dan sudut geser dalam, dinyatakan dalam persamaan berikut : τnt = σn tan f + c………………………..……………………………….(2.26.) Dimana : τnt = tegangan geser (N/m2 ) σn = tegangan normal(N/m2 ) f = sudut geser dalam c = kohesi Prinsip pengujian direct shear strength test atau juga dikenal dengan shear box test adalah menggeser langsung contoh tanah atau batuan di bawah kondisi beban normal tertentu. Pergeseran diberikan terhadap bidang pecahnya, sementara untuk tanah dapat dilakukan pergeseran secara langsung pada conto tanah tersebut. Beban normal yang diberikan diupayakan mendekati kondisi sebenarnya di lapangan. Faktor keamanan ditentukan berdasarkan jarak dari titik pusat lingkaran Mohr ke garis kekuatan batuan (kurva intrinsik) dibagi dengan jari-jari lingkaran Mohr. Faktor keamanan ini menyatakan perbandingan keadaan kekuatan batuan terhadap tegangan yang bekerja pada batuan tersebut. *Sumber :Hutabarat,2014 Gambar 2.24. Faktor Kemanan Faktor keamanan = 𝑎 𝑏 = [ 𝑐 tan𝜙 + 𝜎1+ 𝜎2 2 ] sin 𝜙 𝜎1− 𝜎2 2 ............................................................(2.27.)
  • 29. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-29 Dimana : C = Kohesi 𝜙 = Sudut geser dalam 𝜎 = Tegangan (N/m2 ) (Anonim, 2014) 2.7.2. Penyelidikan Tanah dan Batuan di Lapangan Informasi kondisi tanah dan batuan dasar fondasi, dapat diperoleh dengan cara menggali lubang secara langsung di permukaan tanah yang disebut lubang uji (test-pit), maupun dengan cara pengeboran tanah. Penyelidikan mendetail dengan pengeboran yang diikuti dengan pengujian-pengujian di laboraturium dan dilapangan selalu dilakukan untuk penyelidikan tanah pada proyek-proyek besar seperti gedung bertingkat tinggi, jembatan, bendungan dan bangunan industri. Penyelidikan tanah dan batuan terdiri dari 3 tahap, yaitu pengeboran atau penggalian lubang uji, pengambilan contoh tanah dan batuan (sampling) dan pengujian contoh tanah atau batuan. Pengujian contoh dapat dilakukan di laboraturium atau dilapangan bergantung pada tingkat ketelitian yang dikehendaki. Pengambilan contoh tanah dilakukan pada setiap jarak kedalaman 0,75-2 meter dengan cara menekan tabung contoh tanah (sampler) secara hati-hati (terutama untuk contoh tak terganggu) yang dipasang pada ujung bawah batang bor. Pada waktu pengeboran dilakukan, contoh tanah dapat diperiksa didalam pipa bor yang ditarik keluar. Jika pada tahap ini ditemui perubaan jenis tanah, kedalaman perubahan jenis tanah dan kedalamannya dicatat. Pada lapisan-lapisan yang dianggap penting untuk dikatahui karakteristik tanahnya, kadang-kadang pengambilan contoh kontinu (continous sampling) diperlukan. Bila pengeboran dilakukan pada lapisan batuan, contoh inti batu (rock core) diambil dengan alat bor putar (rotary drill). Kedalaman muka air tanah harus diperiksa dengan teliti. Kesalahan data muka air tanah dapat mempersulit pelaksanaan pembangunan fondasi dan dapat mengakibatkan kesalahan analisis stabilitasnya. Ilmu mekanika batuan sangat penting penggunaannya dalam hal pemboran. Contohnya adalah studi yang mendetail telah membuktikan bahwa kuat geser tanah lempung yang diperoleh dari uji geser di lapangan terlalu besar . Hal ini disebabkan oleh zona geser yang terjadi saat tanah geser,lebih besar dari bidang runtuh tanahnya. Perluasan bidang runtuh, tergantung dari macam dan kohesi tanah.
  • 30. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-30 Bjerrum (1972), mengusulkan koreksi kuat geser dari kuat geser yang diperoleh dari uji geser kipas di lapangan, sebagai berikut : Su (nyata) = α Su (lapangan)……………………………………………………….(2.28.) Dengan: Su = Kohesi tak terdrainasi (kohesi undrained). Su (nyata) = Kuat geser tak terdrainasi yang digunakan dalam perancangan. Su (lapangan) = Kuat geser tak terdrainasi yang diperoleh dari uji geser kipas dilapangan. α = Faktor kohesi *Sumber :Vidayanti,2009 Gambar 2.25. Koreksi Kuat Geser Tanah Lempung (Vidayanti, 2009) 2.7.3. Ventilasi Tambang Penggalian di dalam tanah biasanya menjumpai banyak bahaya. Dalam penggalian bawah tanah yang perlu dikendalikan adalah masalah mekanika batuan dan ventilasi tambang tempat kerja. Karena pada kenyataannya merupakan sistem penunjang kehidupan penambang yang utama. Selanjutnya ventilasi merupakan pengendalian jumlah dan arah pergerakan udara. Sebagai sarana utama dari pengendalian kuantitas ini merupakan bagian dari pada proses total air conditioning, yaitu pengendalian secara simultan terhadap kuantitas, kualitas, dan temperatur-kelembaban udara.
  • 31. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-31 Oleh karena itu ventilasi bukan merupakan satu-satunya proses dari total air conditioning. Ventilasi tambang dan total air conditioning saling melengkapi tetapi merupakan proses yang terpisah. Pada perkembangannya yang diperlukan adalah membuat kondisi udara memenuhi kualitas dan temperatur kelembaban sebaik kuantitasnya. *Sumber :fileq.wordpress.com Gambar 2.26. Aplikasi Mekanika Batuan pada Ventilasi Tambang (Anonim, 2014)
  • 32. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-32 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kita sering mendengar tentang kata pertambangan, kerena pertambangan tidak asing lagi bagi kita dari dulu hingga sekarang ini. Pertambangan sangat erat mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm. 1.2. Tujuan Praktikum Adapun tujuan dari praktikum mekanika batuan ini adalah : 1. Aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa 1,5 Spasi 6 Spasi 2 Spasi 2 Spasi 2 Spasi
  • 33. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-33 2. Bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb Untuk Bab 2 Dst : 2.1. Batuan Batuan merupakan mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm Mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm 2.1.1. Definisi Batuan Batuan adalah mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm Mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm mmmmmmm a. Menurut para ahli geologiwan Batuan adalah xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 1) Bbbbbbbbbbbbbbbbb a) Oooooooooooooooooooooooo  Zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm mmmmmmmmmmmmm. *Sumber :Kramadibrata, dkk. 2000 : hal 32 Gambar 2.1. Perubahan sampel 1,5 Spasi L d2d1 2 Spasi 1 Spasi 1,5 Spasi1 Spasi 2 Spasi
  • 34. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-34 Mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm mmmbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbmmmmmm mmmmmmmmmmmmmmmmmmmm (Ronaldo,2011). 11) Bobot isi asli = 𝑊𝑛 𝑊𝑤−𝑊𝑠 …………………………. (2.1.) Keterangan Rumus : (2.1) = artinya rumus berada di bab 2 dan rumus pertama. ISI LAPORAN BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Tujuan Praktikum 1.3. Manfaat Praktikum 1.4. Tempat dan Tanggal Pelaksanaan Praktikum BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Batuan 2.1.1. Definisi Batuan 2.1.2. Sifat Batuan 2.1.3. Mekanika Batuan 2.2. Sifat Fisik dan Mekanik Batuan 2.2.1. Sifat Fisik Batuan 2.2.2. Sifat Mekanik Batuan
  • 35. Laporan Praktikum Mekanika Batuan 2014 KELOMPOK XIV 2-35 2.3. Tegangan dan Regangan 2.3.1. Tegangan 2.3.2. Regangan 2.4. Hammer Test 2.5. Densitas Batuan 2.6. Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beberapa Jenis Batuan 2.7. Slicking Indeks BAB III KEGIATAN PRAKTIKUM 3.1. Acara I Preparasi Sampel Batuan 3.1.1 Tujuan Praktikum 3.1.2. Alat dan Bahan 3.1.3. Langkah Kerja Dst Penjadwalan Praktikum 1. Briefing praktikum mekanika batuan 2. Pengenalan Alat (ada pretest) 3. Preparasi Sampel (ada pretest) 4. Uji sifat fisik batuan (ada pretest) 5. Uji sifat mekanik batuan (ada pretest) - Uji kuat tekan uniaksial (UCS) - Uji kuat tarik batuan (Briziliant Test) - Hammer Test 6. Slicking Indeks (ada pretest) 7. Final Praktikum