PHYSICAL PROPERTIES (Perilaku Fisik) AND ROCK CLASSIFICATION (Klasifikasi Batuan)

Transkripsi

1 PHYSICAL PROPERTIES (Perilaku Fisik) AND ROCK CLASSIFICATION (Klasifikasi Batuan) SESI 3 Prof. Dr. Ir. Sari Bahagiarti., M.Sc.

2 Physical properties of rock needs to be identified, to get information on: Strength (kekuatan) Weakness (kelemahan) Capacity (daya dukung) Workaibility (kemampuan untuk digarap)

3 Physical Rock Properties Kekerasan terhadap goresan, pukulan, dan kikisan Berat satuan (unit weight), Berat jenis (specific gravity) Porositas, kandungan air, derajat kejenuhan Permeabilitas Cepat rambat gelombang

4 KEKERASAN TERHADAP GORESAN: SKALA MOHS

5 KEKERASAN TERHADAP PUKULAN: SCHMIDT REBOUND HAMMER

6 Schmidt Hammer Test Device designed to estimate the strength of concrete But can be used for rock The value of rebound is affected by the attitude of the hammer, whether vertically pointing down or up, horizontal, or inclined.

7 SLAKE DURABILITY (KEKERASAN TERHADAP KIKISAN) Kekerasan batuan terhadap kikisan diuji dengan: Los Angeles abrasion Testing Machine Gunanya adalah untuk mengukur kapasitas batuan agar dapat dikikis oleh alat pemboran (cutting tool, drill bit, tunnel boring machine)

8 SLAKE DURABILITY Klasifikasi Slake Durability Gamble Klasifikasi Very High durability % tersisa setelah x diputar % tersisa setelah 2 x diputar > 99 > 98 High Durability Medium High Durability Medium Durability Low Durability < 60 < 30 Very Low durability

9 Slake Durability Apparatus

10 Slake durability test The test is suitable only for weak or weathered rock Generally there being too little effect on strong fresh rock

11 PERMEABILITAS DAN KONDUKTIVITAS HIDROLIKA Permeabilitas (k): kemampuan batuan untuk meloloskan air, dalam satuan Darcy, mm, cm (Todd, 1980) Koefisien Permeabilitas (K) = Konduktivitas Hidrolika Persamaan Darcy dh Q K. A. dl

12 Konduktivitas Hidrolika Konduktivitas Hidrolika: Q.dl K A.dh

13 Porositas Volume of voids (Vv) 0,3 m3 Porositas (n) = = = 0,30 Total Volume (Vt) 1,0 m3

14 Mengukur Porositas Porositas: Volume void / Volume total Void ratio: Volume void / Volume solid Berat sampel asli = Wn Berat sampel kering = Wo Berat sampel jenuh di udara = Ww Berat sampel jenuh di dlm air = Ws Volume sampel tanpa pori-pori = Wo Ws Volume sampel total = Ww Ws Volume pori-pori = Ww Wo Porositas (n) Ww Wo x100% Ww Ws VoidRatio (e) n 1 n

15 WATER CONTENT (Kandungan air) adalah banyaknya air yang terkandung di dalam batuan secara alami. Besarnya kandungan air merupakan persen perbandingan antara berat basah dan berat kering Wn Wo w x100% Wo

16 BERAT SATUAN (unit weight) Berat satuan batuan (g) adalah berat batuan dibagi volumenya (isi) W g V W = berat V = volume

17 SPECIFIC GRAVITY = G Perbandingan antara berat batuan terhadap berat air dengan volume yang sama Apparent Specific Gravity Wo / Ww Wo Ww Ws True Specivic Gravity Wo / Ww Wo Wo Ws

18 Mengukur Specific Gravity

19 DENSITAS (KERAPATAN MASSA) Densitas identik dengan berat satuan n g GiVi i 1 Gi = specific gravity mineral penyusun batuan Vi = persen volume mineral dari total volume batuan Mineral G Halite Gypsum Orthoclase Plagioclase Quartz Muscovite Biotite Pyroxene Hornblende Olivine Calcite 2.7 Dolomite Pyrite Galena

20 Latihan: Diketahui, sebuah sampel granit, mempunyai tekstur holokristalin, fanerik kasar, subhedral Komposisi mineral terdiri dari kuarsa (35%), ortoklas (30%), albit (12%), muskovit (8%), biotit (10%), dan hornblende (5%). Hitunglah G (specific gravity) granit tsb.

21 Hubungan antara porositas dan densitas kering batuan gdry Ggw(1 n) gdry = densitas kering G = specific gravity gw = densitas basah n = porositas

22 Contoh Densitas Batuan Rock Type Dry Density (gr/cm3) Granite Diorite Gabbro Basalt Diabase Gneiss Schist Marble Limestone Dolomite Shale Sandstone Jumikis, 1982; Goodman, 1989

23 SONIC VELOCITY (CEPAT RAMBAT GELOMBANG) Kemampuan batuan untuk merambatkan gelombang suara Batuan Vl (m/det) Gabro 7000 Basalt Granit Batugamping Dolomit Batupasir 6000 Goodman (1989)

24 SONIC VELOCITY Dipengaruhi oleh: densitas batuan elastisitas batuan keutuhan batuan (ada dan tidaknya bidang diskontinuitas)

25 KLASIFIKASI MASSA BATUAN Massa batuan di alam pada umumnya tidak dalam keadaan utuh (intack). Ketidak-utuhan massa batuan membuat kualitas batuan dikaitkan dengan keperluan konstruksi teknik sipil, menurun. Bieniawski membuat klasifikasi terhadap kualitas massa batuan dengan Rock Mass Ratio (RMR)

26 RQD (Rock Quality Designation) % jumlah panjang potongan-potongan inti bor recovery yang panjangnya > 2X diameternya terhadap panjang total inti bor recovery

27 Rock Mass Rating (RMR), (Bieniawski) didasarkan atas: kekuatan batuan kualitas inti bor kondisi airtanah spasi kekar/retakan karakteristik kekar

28 Klasifikasi massa batuan berdasarkan RQD RQD (%) KLASIFIKASI Excellent Good Fair Poor < 25 Very Poor

29 RMR Berdasarkan Compressive Strength Point Load Index (Mpa) Unconfined Compressive Strength (MPa Rating Don t use Don t use Don t use <3 0

30 RMR Berdasarkan RQD (Drill Core Quality) RQD (%) Rating < 25 3

31 RMR Berdasarkan Joint Spacing Joint Spacing (m) Rating > <

32 RMR Berdasarkan Joint Condition Description Rating Very rough surface, hard wall rock 30 Slightly Rough Surface Aperture less than 1 mm, hard wall rock 25 Slightly Rough Surface aperture less than 1 mm, soft wall rock 20 Smooth Surface, or gouge filling 1 5 mm thick, or aperture of 1 5 mm 10 Open joint filled with more than 5 mm of gouge 0

33 RMR Berdasarkan Groundwater Condition Inflow/10m Tunnel Length (l/min) Joint water Pressure / Major Principal Stress General Condition Rating None 0 Completely dry 15 < Damp Wet Dripping 4 > 125 > 0.5 Flowing 0

34 Geomechanics Classification of Rock Mass Class Description of Rock Mass RMR Sum of Rating I Very Good II Good III Fair IV Poor V Very Poor 0 20

35 Sifat Mekanik Kekerasan terhadap tekanan Daya tahan terhadap kikisan Kekuatan: Kuat Tekan (Compression Strength) Kuat Tarik (Tensional Strength) Kuat Geser (Shear Strength) Sudut geser/gesek internal (Internal Friction Angle) Gaya Kohesi (Cohesion Force) Elastisitas, Plastisitas

36 Gaya dan Tegangan Force : Gaya F=mxa Stress: Tegangan/Tegasan s F/A

37 STRESS Compressional Stress: Tegangan tekanan: s Tensional Stress: Tegangan tarikan: T Shear Stress: Tegangan geseran: t

38 Mengukur kuat tekan batuan Point load test Uniaxial test (Unconfined compression test) Triaxial test (Confined compression test)

39 Mengukur kuat gesek Triaxial test (Confined compression test) Direct shear test

40 SIMBOL-SIMBOL dan SATUAN SIMBOL A C c d E e F G g K k n P, p R r S s T KETERANGAN Luas Koefisien, Gaya kohesi Diameter Modulus elastisitas Void ratio Gaya, gaya friksi/gerus Specific gravity Percepatan gravitasi Koefisien permeabilitas Permeabilitas Porositas Beban, Gaya, Tekanan Gaya resultan Radius, Jari-jari Derajat kejenuhan Shear strength, detik Temperatur SATUAN m2, cm2 Kg/m2, Pa m, cm Kg/m2, Pa % N, kg, kg/m2 m/det2 m/det m, cm % N, kg N, kg m, cm % Kg/m2 oc, of

41 SIMBOL-SIMBOL dan SATUAN U u V v W w a, b, q g d D e f l m r s t Tekanan hidrostatik, tekanan air Tekanan air pori Volume kecepatan Berat Kandungan air alami Alfa, Beta, Teta, sudut Unit weight, berat satuan Deformasi Perbedaan, selisih Strain, regangan, deformasi Sudut gesek Panjang gelombang Poisson s ratio Densitas (Kerapatan massa) Tegangan kompresi Shear stress, tegangan gesek kg/m2 kg/m2 m3, cm3 m/det Kg, ton % derajat Kg/cm3 m, cm m, cm cm, tanpa sat derajat cm kg/m2, Pa kg/m2, Pa

42