PENENTUAN KEKUKUHAN JASAD BATUAN MENGGUNAKAN GELOMBANG PERMUKAAN. Abdul Rahim Samsudin Suharsono *Khairul Anuar Mohd. Nayan

Transkripsi

1 PENENTUAN KEKUKUHAN JASAD BATUAN MENGGUNAKAN GELOMBANG PERMUKAAN Abdul Rahim Samsudin Suharsono *Khairul Anuar Mohd. Nayan PUSAT PENGAJIAN SAINS SEKITARAN DAN SUMBER ALAM FAKULTI SAINS DAN TEKNOLOGI, UKM * FAKULTI KEJURUTERAAN BANGI 2004

2 PENDAHULUAN Kekuatan dan kekukuhan tanah dan jasad batuan adalah merupakan parameter penting dalam penyiasatan kejuruteraan geologi bagi memastikan tahap keselamatan di dalam projek pembinaan dipatuhi.

3 PENDAHULUAN Kaedah geoizik, terutamanya kaedah seismos semakin mendapat perhatian jurutera pembinaan sebagai tambahan kepada ujian di makmal dan ujian in situ lainnya. Halaju perambatan gelombang seismos di dalam sesuatu media bergantung kepada nilai modulus elastik dan ketumpatan bahan tersebut. Salah satu teknik baru yang berpotensi digunakan selain daripada kaedah tradisi dalam langkah pengawalan mutu bahan ialah melalui kaedah Analisis Spektrum Gelombang Permukaan (SASW).

4 PRINSIP KAEDAH SASW Pengukuran Keputusan Penganalisis yang dilakukan diperolehi spektral semula daripada tetapi adalah jarak kaedah alat untuk kedua-dua SASW merakam geoon adalah halaju gelombang gelombang yang dikesan ricih yang geoon menggambarkan Geoon diubahsuai, Peralatan / transduser biasanya yang duakali digunakan jarak untuk secara sebelumnya mengesan dan umumnya mentransorm dengan Punca gelombang dapat menkekukuhan gelombang daripada tanah digunakan domain / jasad batuan. untuk menjanakan gelombang Rayleigh jaga Cara digolongkan titik kerja tengah daripada yang merambat kepada kedudukan kaedah dari masa tiga SASW punca bagian kepada yang adalah gelombang. kekal. domain iaitu : seperti rekuensi. berikut : dengan julat rekuensi sepertimana yang dikehendaki. Punca gelombang Geoon Penganalisis spektral G 1 G 2 Titik tengah d Peralatan yang digunakan dalam ujian kaedah SASW d

5 Terdapat tiga prosedur utama yang terlibat dalam pengukuran menggunakan teknik SASW: 1. Penghasilan dan pengesanan gelombang Rayleigh yang bersesuaian 2. Analisis spektrum data lapangan 3. Penghasilan proil halaju gelombang

6 1. Penghasilan dan pengesanan gelombang Rayleigh yang bersesuaian Julat rekuensi yang diperlukan bergantung kepada kedalaman dan resolusi ujian. Frekuensi yang tinggi diperlukan untuk mengesan bahagian yang cetek sementara rekuensi yang rendah adalah untuk mengesan bahagian yang lebih dalam. Secara amnya, ujian SASW di tapak tanah memerlukan julat rekuensi di antara Hz, manakala untuk tapak turapan rekuensi maksima yang diperlukan lebih tinggi iaitu sehingga 10,000 Hz Nilai rekuensi yang dihasilkan oleh sesuatu punca bergantung kepada bentuk dan jisim punca tersebut (Matthews et al., 1996).

7 2. Analisis spektrum data lapangan Berdasarkan kepada ciri-ciri serakan gelombang Rayleigh, lengkung serakan yang menghubungkan di antara panjang gelombang dan halaju asa akan diplot. Masa perambatan di antara dua pengesan untuk setiap rekuensi dalam spektrum asa dikira menggunakan rumus berikut: t 360. ) ( ) ( t 360. ) ( ) ( t 360. ) ( ) ( t 360. ) ( ) ( t 360. ) ( ) (

8 Oleh itu, halaju gelombang Rayleigh bagi rekuensi berkenaan adalah: V R d t dan panjang gelombang bagi gelombang Rayleigh tersebut adalah: L R V R Dengan mengulangi prosedur yang digariskan melalui rumus (2) hingga (4) bagi setiap rekuensi dan jarak pengesan, lengkung serakan lapangan akan dapat dihasilkan

9 Contoh lengkung serakan untuk tapak kajian Rawang

10 3. Penghasilan proil halaju gelombang Proses bagi mendapatkan halaju perambatan sebenar pada kedalaman yang berbeza (proil halaju) dari lengkung serakan lapangan dikenali sebagai songsangan. Kaedah songsangan dimulai dengan mengandaikan suatu proil ramalan yang terdiri daripada beberapa lapisan. Bagi setiap lapisan, ketebalan (H), halaju gelombang ricih (Vs), nisbah Poisson () atau halaju gelombang mampatan (Vp), dan ketumpatan jisim () perlu diberikan

11 Proil awal tapak yang diandaikan Proil sebenar hasil songsangan

12 HASIL DAN PERBINCANGAN Pengukuran SASW telah dijalankan di tiga tapak yang berlainan untuk menunjukkan kesesuaian kaedah ini dalam mengukur halaju gelombang Rayleigh. Kajian ini dibuat dengan menggunakan 2 geoon (rekuensi 2 Hz) yang disusun dalam satu garisan lurus dengan sela jarak 1m, 2m, 4m, 8m, dan 16m Tapak 1 Kedalaman (m) Vs (ms -1 ) Purata (Vs) ms -1 Kawasan kajian 1 terletak di tapak bekas kuari batuan Halaju gelombang ricih ( Vs ) berjulat dari m/s m/s dengan julat kedalaman m 12.24m. Pada stesen ini terdapat tiga zon perubahan halaju iaitu pada Zon 1, Zon 2, dan Zon 3 seperti berikut :

13 Kedalaman (m) Pengiraan nilai halaju gelombang ricih pada tapak kajian Rawang dibandingkan dengan kaedah seismos Proil halaju gelombang Melawan Kedalaman Halaju Gelombang Ricih ms ms ms ms -1 Penampang Seismik dan kerapatan retakan Tapak kajian Rawang ms -1 SASW ms ms ms -1 1 Kedalaman (m) ms ms ms Jarak (m) 3

14 Tapak 2 Hasil kajian menunjukkan terdapat tiga zon perubahan Vs terhadap kedalaman. Pada Zon 1, julat kedalaman adalah dari 0.00m 0.23m dengan Vs berjulat m/s m/s. Zon ini dicirikan oleh tanah tambakan dan memang bersesuaian dengan halaju gelombang ricih yang diperolehi dari ujian SASW. Ini kerana halaju gelombang ricih yang didapati pada zon ini adalah rendah.

15 Pada Zon 2 pula, julat kedalaman adalah dari 0.23m 4.53m dengan Vs berjulat dari m/s m/s. Daripada maklumat yang diperolehi dari lubang gerudi, didapati zon ini mempunyai litologi berjulat dari tanah tambakan sehingga ke pasir halus yang sangat longgar. Kedalaman (m) Manakala pada Zon 3, julat halaju gelombang ricih ialah m/s m/s dengan julat kedalaman 4.53m 9.53m. Bahan yang terdapat pada zon ini ialah butiran pasir halus yang longgar ke batu kapur yang terluluhawa sederhana Proil Halaju Gelombang Ricih (m/s) melawan Kedalaman (m) Halaju Gelombang Ricih (m/s)

16 Tapak 3 Kawasan ini merupakan kawasan tanah lapang yang mana permukaan kawasan kajian telah ditambak. Kawasan kajian merupakan sebahagian daripada batuan metasedimen (Syis Howthornden) dan tanah yang dilihat di kawasan kajian masih menunjukkan oliasi oliasi yang jelas. Kedalaman maksimum yang dapat dikesan melalui kaedah SASW (Rajah 3c) ialah 6.62m dengan julat halaju gelombang ricih m/s m/s. Terdapat dua zon perubahan halaju gelombang ricih yang boleh dilihat pada proil yang telah diplot.

17 Pada zon 1, julat halaju gelombang ricih yang didapati ialah m/s m/s dengan julat kedalaman 0.00m 1.62m. Bahan di dalam zon ini ditasirkan sebagai lempung berkelikir hingga lempung berpasir yang kurang pejal dan merupakan bahan tambakan. Gmaks zon ini ialah 0.40 GPa. Julat kedalaman yang dapat dikesan dalam zon kedua ialah 1.62m 6.62m tetapi halaju gelombang ricih yang terdapat dalam zon ini menurun dari m/s m/s. Zon ini mempunyai berbagai litologi berjulat dari lempung berpasir berbutir halus sehingga ke lempung berpasir yang kurang pejal. Gmak zon ini ialah 0.5 GPa.

18 Kedalaman (m) Proil Halaju Gelombang Ricih (Vs) Melawan Kedalaman (m) Halaju Gelom bang Ricih (Vs) Ohm m 6676 Ohm m 3462 Ohm m Ohm m 931 Ohm m 483 Ohm m Ohm m 130 Ohm m Proil Halaju gelombang ricih tapak kajian Putrajaya dibandingkan dengan data keberintangan elektrik.

19 KESIMPULAN Kaedah analisis gelombang permukaan atau lebih kenali sebagai kaedah SASW berpotensi untuk digunakan sebagai kaedah rutin dalam kajian tapak kejuruteraan kerana kaedah ini boleh dijalankan dengan cepat, boleh dipercayai dan bersiat tanpa memusnahkan bagi mendapatkan proil halaju gelombang ricih yang berkait rapat dengan kekukuhan bahan bumi sesuatu tapak.

20 Kaedah ini boleh menjimatkan perbelanjaan kerana tidak melibatkan penggunaan terlalu banyak lubang gerudi dan peralatan yang besar. Pengukuran yang dibuat meliputi zon yang lebih luas berbanding dengan kaedah lain. Data daripada kajian kes yang telah diperolehi menunjukkan bahawa teknik SASW ini adalah bersesuaian dan dapat memberikan maklumat kedalaman dan kekukuhan bahan bawah permukaan bumi yang diperlukan oleh jurutera pembinaan kedua-dua tapak yang dikaji.

21 PENGHARGAAN Kajian ini dibiayai melalui peruntukan IRPA No EA110 daripada Kementerian Sains, Teknologi dan Alam Sekitar. Penulis juga ingin merakamkan penghargaan kepada: En. Tajul Arus Othman dan En. Syahrizal Deris di Program Geologi, Pusat Pengajian Sains Sekitaran dan Sumber Alam, Fakulti Sains dan Teknologi dan semua pelajar tahun akhir yang terlibat membantu dan mengumpul data di lapangan.

22 TERIMA KASIH