Mekanika Batuan

 

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Latar Belakan Belakang g

Mekanika batuan adalah salah cabang disiplin ilmu geomekanika. Mekanika  batuan merupakan ilmu yang mempelajari sifat-sifat mekanik batuan dan massa batuan. batuan. Hal ini menyebabkan menyebabkan mekanik mekanikaa batuan memiliki memiliki peran yang domina dom inan n dalam dalam operasi operasi penamb penambang angan, an, seperti seperti pekerja pekerjaan an penero penerowon wongan gan,,  pemboran, penggalian, peledakan dan pekerjaan lainnya. Di dalam geoteknik, klasifikasi massa batuan yang pertama diperkenalkan sekitar 60 tahun yang lalu yang ditujukan untuk terowongan terowongan dengan dengan penyanggaa penyanggaan n menggunaka menggunakan n  penyangga baja. emudian klasifikasi dikembangkan untuk penyangga non baja untuk terowongan, lereng, dan pondasi ! pendekatan desain yang biasa diguna dig unakan kan untuk

pengga penggalia lian n pada pada batuan batuan yaitu" yaitu" analiti analitik, k, obser# obser#asi, asi, dan

empirik. $alah satu yang paling banyak digunakan adalah pendekatan desain den dengan gan

men eng ggu guna nak kan

metod etodee

emp empiric iric..

las lasif ifik ikas asii

mas assa sa

batu batuan an

dikembangkan untuk mengatasi permasalahan yang timbul di lapangan secara cepat dan tidak ditujukan untuk mengganti studi analitik, obser#asi lapangan,  pengukuran,

dan

engineering

judgement.

lasifikasi

massa

batuan

menguntungkan pada tahap studi kelayakan dan desain awal dimana sangat sedik sed ikit it in info form rmasi asi ya yang ng terse tersedi diaa menge mengena naii massa massa ba batu tuan an,, te tega gang ngan an,, da dan n hidrogeologi. $ecara sederhana, klasifikasi massa batuan digunakan sebagai sebuah check-listuntuk check-listuntuk meyakin meyakinkan kan bahwa semua informasi informasi penting penting telah dipertimbang dipert imbangkan.$ kan.$atu atu atau lebih sistem klasifikasi klasifikasi dapat digunakan untuk  memperkiraka memper kirakan n komposisi komposisi dan karakteristik karakteristik massa massa batuan, perkiraan perkiraan awal ke kebu butu tuhan han pe peny nyan angg gga. a. %erk %erkira iraan an ke keku kuat atan an da dan n sifat sifat de defo form rmas asii massa massa  batuan.Harus diingat bahwa klasifikasi massa batuan tidak dimaksudkan untuk 

1

 

menggantikan pekerjaan desain rinci. &etapi, pekerjaan desain ini memerlukan informasi inform asi mengenai mengenai sifat massa batuan, batuan, dan tahapan penggalian. penggalian. $emua data ini mungkin tidak tersedia pada tahap awal proyek. 'ika data ini telah tersedia, klasifikas klasifi kasii massa massa spesifik lapangan.

batuan batuan dapat dapat diubah diubah dan disesuaik disesuaikan an dengan dengan kondisi kondisi

1.2 Tujuan - (ntuk Mengetahui definisi Mekanika )atuan - (ntuk Mengetahui $ifat fisik dan mekanik batuan

2

 

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1. 

Sifat Massa Batuan

Massa Mas sa batuan batuan,, karena karena proses proses terjadin terjadinya ya secara secara alamiah alamiah.. Memili Memiliki ki sifat sifat yang yan g cender cenderung ung unik unik *tidak *tidak ada kembar kembaranny annya+. a+. Meskip Meskipun un secara secara deskri deskripti ptif  f  namany nam anyaa sama sama misalny misalnyaa andesit andesit,, tetapi tetapi antara antara andesit andesit satu satu dengan dengan yang yang lain hampir pasti tidak sama persis. leh karena itulah maka sifat massa batuan di alam adalah heterogen, anisotrop dan diskontinu. . a.  b. c. . !.

Heterogen, artinya " Mineralogis, yaitu jenis mineral pembentuk pembentuk batuan berbeda-beda. )utiran padatan, yaitu ukuran dan bentuknya bentuknya berbeda-beda. Void , yaitu ukuran bentuk dan penyebarannya berbeda-beda. /nisotrop, artinya mempunyai sifat-sifat yang berbeda pada arah yang berbeda. Diskontinu Diskontinu,, artinya artinya massa batuan selalu mengandun mengandung g unsur struktur struktur geologi geologi yang mengakibatkannya tidak kontinu seperti karena kekar, sesar, retakan, fissure retakan, fissure,,  bidang perlapisan. $truktur geologi ini cenderung memperlemah1 kondisi massa  bantuan. ond o ndis isii

di atas atas apab apabil ilaa

dipe diperl rlak akuk ukan an se seba baga gaim iman anaa

ad adan any ya

tida tidak  k 

memung mem ungkin kinkan kan dilaku dilakukan kan solusi solusi dengan dengan pendek pendekatan atan logiklogik-mate matemat matik. ik. leh leh ka karen renaa itu itu pe perl rlu u pe peny nyed eder erha hana naan an de deng ngan an as asum umsi, si, ya yang ng semul semulaa he hete tero roge gennanisotrop-diskontinu menjadi homogen-isotrop-kontinu */nonim, 0!+. 2.2. 

Tegangan Te gangan ( Stress) an !egangan ( Strain)

Mengenal dan menafsirkan tentang asal-usul dan mekanisme pembentukan suatu struktur geologi akan menjadi lebih mudah apabila kita memahami prinsip prinsip dasar mekanika batuan, yaitu tentang konsep gaya * force  force+, +, tegangan tegangan * stress+,  stress+, regangan * strain+  strain+ dan faktor-faktor lainnya yang mempengaruhi karakter

"

suatu materi atau bahan. . &egangan *Stress Stress++

 

&egangan adalah gaya yang bekerja pada suatu luasan permukaan dari suatu benda. &egangan juga dapat didefinisikan sebagai suatu kondisi yang terjadi  pada batuan sebagai respon dari gaya-gaya yang berasal dari luar. /da ! macam tegangan sebelum massa batuan mengalami gangguan, antara lain " a. &egangan &egangan gra#itasi  b. &egangan &egangan tektonik  c. &egangan sisa &egangan * stress+  stress+ dan tegangan tarik * strain stress+ stress+ adalah gaya-gaya yang  bekerja di seluruh tempat dimuka bumi. $alah satu jenis tegangan yang biasa bias a kita kenal adalah tegangan yang bersifat seragam *uniform-stress * uniform-stress++ dan dikenal sebagai tekanan * pressure+.  pressure+. &eg egang angan an seragam seragam adalah adalah suatu suatu gaya gaya yang yang bekerja bekerja secara secara seimbang kesemua arah. &ekanan yang terjadi di bumi yang berkaitan dengan  beban yang menutupi batuan adalah tegangan yang bersifat seragam. 'ika tegangan ke segala arah tidak sama *tidak seragam+ maka tegangan yang demikian dikenal sebagai tegangan diferensial. &egangan &egangan diferensial dapat dikelompokkan menjadi ! jenis, yaitu " a.

&ega gang ngan an

tensi tension onal al

*tega *tegasan san extensional +

ad adaalah tegas asaan

yang

dapat

mengakibatkan batuan mengalami peregangan atau mengencang.  b.

&egangan &egangan kompresional adalah tegasan yang dapat mengakibatkan batuan mengalami penekanan.

c.

&egang egangan an geser geser adalah adalah tegasan tegasan yang yang dapat dapat berakib berakibat at pada pada terges tergeserny ernyaa dan  berpindahnya batuan.  2ilai kuat tekan uniaksial dari percontoh batuan merupakan tegangan yang terjadi pada saat percontoh batuan tersebut mengalami keruntuhan * failure * failure++ akibat  pembebanan, dan nilai dapat diperoleh dari persamaan "  

#

. 3egangan *Strain *Strain++ etikaa batuan etik batuan terdeformasi terdeformasi maka batuan mengalami mengalami regangan. regangan. 3egangan 3egangan akan merubah bentuk, ukuran, atau #olume dari suatu batuan. &ahapan deformasi terjadi ketika suatu batuan mengalami peningkatan regangan yang melampaui ! tahapa tah apan n pada pada deform deformasi asi batuan batuan.. )entuk )entuk regang regangan an dan deform deformasi asi keduan keduanya ya

 

menunjukkan perubahan dimensi. $ebuah benda yang mendapat gaya tarik atau teka tekan n ak akan an meng mengala alami mi pe peru ruba baha han n pa panj njan ang. g. )end )endaa ak akan an mulu mulurr *b *ber ertam tamba bah h  panjang+ dengan gaya tarik dan mengkerut mengkerut *memendek+ dengan gaya tekan.   3egangan terbagi atas ! macam, yaitu " a.

3ega 3egang ngan an ak aksia siall *4a+, *4a+, meru merupa paka kan n regan reganga gan n ya yang ng te terja rjadi di ka kare rena na ad adan anya ya

 perubahan bentuk arah aksial terhadap tinggi.  b. 3egangan lateral *4l+, merupakan regangan yang terjadi karena adanya perubahan  bentuk arah lateral terhadap diameter. c. 3egang 3egangan an #olume #olumetrik trik *4#+, *4#+, merupa merupakan kan regangan regangan yang terjadi terjadi karena karena adanya adanya  perubahan bentuk secara #olumetrik.   ita dapat membagi material menjadi  *dua+ kelas didasarkan atas sifat perilaku dari material ketika dikenakan gaya tegangan padanya, yaitu " a.

Material yang bersifat bersifat retas *brittle material +, +, yaitu apabila sebagian kecil atau sebagian sebagi an besar bersifat bersifat elastis tetapi hanya sebagian kecil bersifat lentur sebelum material tersebut retak.

 b.

Material yang bersifat lentur *ductile * ductile material + jika sebagian kecil bersifat elastis da dan n sebag sebagia ian n be besa sarr be bersi rsifa fatt lentu lenturr sebel sebelum um te terja rjadi di pe pere retak takan an at atau au  fracture */nonim, 0!+.

$ 2.". 

%arakteristik Batuan %arakteristik Dalam mekanika batuan sifat sifat batuan dapat dikelompokkan menjadi 

 bagian, yaitu " . $if $ifat at 5isik 5isik )atu )atuan an $ifat fisik batuan adalah sifat yang terdapat pada suatu batuan setelah dilakukan pengujian tanpa melakukan pengrusakan. $ifat-sifat fisik antara lain  bobot isi, berat jenis, porositas, absorbsi dan #oid ratio

 

. $if $ifat at Meka Mekanik nik )atuan )atuan $ifa $i fatt meka mekani nik k ba batu tuan an ad adala alah h si sifat fat suat suatu u ba batu tuan an setela setelah h meng mengal alam amii  pengrusakan.

2.#

Sifat &isik an Mekanik Batuan

/dapun pengujian sifat fisik dan mekanik batuan, meliputi " .  (ji uat &ekan *Unconfined * Unconfined Compression Test + (ji ini menggunakan mesin tekan *compression *compression machine+ machine+ untuk menekan contoh batu yang berbentuk silinder, balok atau prisma dari satu arah *uniaxial  * uniaxial +. +. %enyebaran tegangan di dalam contoh batu secara teoritis adalah searah dengan gaya dikenakan pada contoh contoh tersebut. tersebut. &etapi &etapi dalam kenyataannya kenyataannya arah tegangan tegangan tidak tid ak searah searah dengan dengan gaya gaya yang yang dikena dikenakan kan pada pada contoh contoh tersebu tersebutt karena karena ada  pengaruh dari plat penekan mesin tekan yang menghimpit contoh. $ehingga  bentuk pecahan tidak berbentuk bidang pecah yang searah dengan gaya melainkan  berbentuk kerucut. %erbandingan antara tinggi dan diameter percontoh *lD+ mempengaruhi nilai kuat tekan batuan. (ntuk perbandingan lD 7 , kondisi tegangan tria8ial saling sali ng bertemu bertemu sehingg sehinggaa akan akan memper memperbesa besarr nilai nilai kuat kuat tekan tekan batuan batuan.. (ntuk  (ntuk   pengujian kuat tekan digunakan yaitu yaitu  9 lD 9 ,:.

' .  (ji uat &arik &ak ;angsung * Indirect Tensile Tensile Strength Strength Test  Test +

(ji ini dilakukan untuk mengetahui kuat tarik *tensile * tensile strength+ strength+ dari contoh  batu berbentuk silinder secara tak langsung. (ji ini dikenal sebagai s ebagai uji tarik )ra