RESUME APLIKASI MEKANIKA TANAH DALAM PERTAMBANGAN

Transkripsi

1 RESUME APLIKASI MEKANIKA TANAH DALAM PERTAMBANGAN A. Pengertian Tanah Sejarah terjadinya tanah, pada mulanya bumi ini berupa bola magma cair yang sangat panas. Karena adanya proses pendinginan permukannya juga membeku dan terbentuk pula batuan beku. Karena proses fisika yang terjadi batuan tersebut hancur menjadi butiran-butiran tanah. Dan karena proses kimia yang terjadi batuan tersebut menjadi lapuk sehingga menjadi tanah yang berubah dari sifat asli batuannya. Tanah adalah material yang terdiri dari butiran mineral-mineral padat yang tidak terikat secara kimia satu sama yang lain dari bahan-bahan organik yang telah lapuk yang berpartikel padat disertai dengan fluida dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Sedangkan ilmu yang mempelajari tentang mekanika tanah adalah Soil Mechanics yang lebih mendalami tentang massa tanah tersebut apabila dikenai dengan bermacam-macam gaya. Dan ilmu yang mempelajari tentang sifat fisik dari tanah dan kelakuan massa tanah tersebut apabila dikenai gaya adalah Soil Engineering. B. Jenis dan Ukuran Partikel Tanah Tanah merupakan material yang berasal dari pelapukan batuan dimana itu sangat mempengaruhi perilaku massa tanahnya. Tanah adalah campuran dari salah satu jenis berikut : Partikel Kerikil Pasir Lanau Lempung Tabel 1 Distribusi Butiran Ukuran (5mm 150mm) (0,0074mm 5mm) (0,002mm 0,0074mm) (<0,002mm) Pengelompokkan jenis tanah berdasarkan campuran butir :

2 Tanah berbutir kasar adalah tanah yang sebagian besar butirnya berupa kerikil dan pasir. Tanah berbutir halus adalah tanah yang sebagian besar butirnya berupa lempung dan lanau. Tanah organik adalah tanah yang kandungannya sebgian besar adalah bahan organik. Pengelompokkan tanah berdasarkan sifat lekatnya : Tanah kohesif adalah tanah yang mempunyai sifat lekatan antar butirnya. (contoh : tanah lempungan, mengandung lempung yang cukup banyak) Tanah non-kohesif adalah tanah yang mempunyai sedikit sekali lekatan antar butirnya bahkan tidak memiliki lekatan sama sekali. (contoh : tanah yang mengandung pasir) C. Sifat-sifat Khusus pada Tanah Tanah merupakan hasil pelapukan dari batuan. Jika suatu batuan berasal dari material yang tak terkonsolidasi, seharusnya mengikuti aturan mekanika tanah. Pola perilaku tanah dan batuan dipengaruhi oleh kehadiran air dan udara, terutama air. Klasifikasi teknis yang umum untuk tanah berbutir halus melibatkan grafik plastisitas dimana batas likuid diplot berlawanan terhadap indeks plastisitas Tingkat empiris suatu tanah pada suatu bidang dan pada jarak yang berbeda, sifatnya bisa saja sangat berbeda satu dengan yang lain. Sifat-sifat tanah dibagi menjadi : Tanah adalah material yang heterogen. Tanah adalah material yang non-linear. Tanah adalah material yang tidak konservatif, yaitu mempunyai memori apabila telah dibebani sebelumnya. Hal-hal diatas sangat mempengaruhi engineering properties tanah. Dan dengan mengenal dan mempelajari sifat-sifat tersebut keputusan yang nantinya diambil dalam perancangan akan menjadi lebih ekonomis. Karena sifat-sifatnya tersebut sangat penting dilakukannya penyelidikan tanah atau soil investigation yang terdiri dari uji laboratorium atau uji lapangan.

3 Tanah berdasar pada sifat-sifat fisik tanah yang membahas prinsip-prinsip dasar dari ilmu mekanika tanah modern, berikut merupakan penampang tanah : Horison O: humus, campuran tanah dengan sisa tumbuh-tumbuhan. Horison A: lapisan eluvial (top soil) zona pelindian (zone of leaching). Pada zona ini unsur-unsur tertentu melarut dan merembes ke zona di bawahnya. Horison B: lapisan illuvial (sub soil) zona pelonggokan (zone of accumulation). Di zona ini biasanya terkumpul unsur-unsur yang terlarutkan dari zona di atasnya. Horison C: batuan lapuk saprolite batuan yang melapuk, masih memiliki struktur batuan asalnya. Horison D (R): batuan segar. Berdasarkan tempat atau letaknya : Tanah sisa / residual soil : lapisan tanah hasil pelapukan yang masih berada di tempat asalnya (di atas / menutupi batuan asalnya). Tanah terpindahkan / transported soil : lapisan tanah hasil pelapukan yang telah pindah dari asal pelapukan. Faktor pembentukan tanah : Ikim atau cuaca: menentukan jenis pelapukan, mekanis atau kimia Topografi: menentukan ketebalan dan jenis tanah Tumbuh-tumbuhan atau organisma: pembentukan humus Jenis batuan: menentukan susunan tanah Tekstur/struktur batuan: menentukan kecepatan dan proses pelapukan Waktu: menentukan ketebalan lapisan Masalah gerakan tanah dan usaha pertambangan tambang bawah tanah (underground mining) pembentukan lubang/rongga besar, mengakibatkan terjadinya runtuhan/ambrukan, cara penambangan gali-tutup (cut and fill). tambang permukaan (surface mining) penggalian tanah/batuan, mengakibatkan terjadinya longsoran atau jatuhan (batuan atau tanah), penggalian dengan memperhitungkan kestabilan lereng.

4 Masalah gerakan tanah, pemanfaatan air, dan pembangunan Pengambilan/pemanfaatan air tanah penyedotan air tanah (sumur bor) akan mengakibatkan pemadatan lapisan pembawa air, terjadi penurunan muka tanah, pengasukan (penetration) air laut (di kota pantai). Perekayasaan atau pembangunan gedung beban bangunan akan mengakibatkan aliran liat (plastic outflow) atau pemadatan tanah yang berongga, terjadi penurunan bangunan. D. Tekstur Tanah dan Karakteristik lain pada Tanah Tekstur adalah bagian padat (solid) pada massa tanah terdiri secara primer dari partikel dan mineral bahan organik dalam ukuran yang beragam dan jumlahnya yang beragam. Tekstur pada tanah sangat bergantung pada ukuran relatif dan bentuk partikel, misalnya gravel dan sand lebih kasar daripada silt dan clay. Dan pada tanah yang berbutir kasar, tekstur dari tanah tersebut mempunyai hubungan dengan kelakuan massa tanah dari tanah tersebut. Tabel 2 Tekstur dan karakteristik lain pada tanah Nama Tanah Gravel, Sand Silt Clay Grain size Berbutir kasar Butiran tampak mata Berbutir halus Butiran tunggal tidak tampak mata Berbutir halus Butiran tunggal tidak tampak mata Karakteristik Non kohesif Non kohesif Kohesif Non plastis Non plastis Plastis Berbutir Berbutir Pengaruh air Relatif tidak Penting Sangat Penting pada perilaku penting (kecuali : engineering material berbutir,

5 lepas dengan pembebanan dinamis) Pengaruh Penting Relatif tidak Relatif tidak distribusi ukuran penting penting butir pada perilaku engineering E. Komposisi Tanah dan Hubungan antar Fase Tiap massa tanah terdiri dari kumpulan partikel padat dengan rongga di antara partikel-partikelnya. Rongga dapat diisi air, udara, sebagian air dan udara. Partikel tanah padat adalah butiran tanah padat dengan mineral yang berbedabeda. Gambar 1 Kerangka tanah berisi butiran dan pori beserta udara dan air Kerangka tanah terdiri dari : Volume solid/butiran (Vs) Total volume tanah (Vt) Volume water/air (Vw) Volume void/pori (Vv) Volume air/udara (Va)

6 Penyajian komponen-komponen tanah tersebut dapat digambarkan pada diagram fase, sebagai berikut : Gambar 2 Diagram fase yang menunjukkan hubungan antara volumetrik dengan massa tanah Perbandingan ratio volumetrik : Void ratio e, e = dimana 0 < e < ~ sands : 0,4 s/d 1 clays : 0,3 s/d 1,5 Porositas n, n = x 100% n = e = Derajat kejenuhan s, S = x100% Dimana : Tanah kering = 0% Jika pori berisi jenuh air = 100%

7 Perbandingan yang menghubungkan sisi volumetrik dan sisi massa, densitas kepadatan : Besar akan sangat bergantung pada proses bagaimana air terjadi pada rongga, dan akan berbeda pada tiap-tiap tanah. Dan ada 3 harga berguna pada mekanika tanah : Dry destiny / kepadatan kering. Saturated destiny / kepadatan jenuh. Submerged destiny / kepadatan tercelup. yang F. Hubungan Mekanika Tanah dengan Ilmu yang lain Ilmu teknik sipil dewasa ini telah berkembang dernikian luas, antara lain dalain bidang teknik konstruksi, hidro, transportasi, lingkungan, hingga yang berkaitan dengan bidang ilmu lain seperti bahan konstruksi teknik, yang menitik beratkan pada masalah bahan bahan yang digunakan untuk konstruksi bangunan. Selain itu, bidang geoteknik, yang merupakan bidang ilmu tersendiri dan menitikberatkan pada aplikasi teknik sipil dalam masalah masalah yang berhubungan dengan sifat mekanis tanah dan batuan. Geoteknik sebenamya merupakan gabungan beberapa ilmu yaitu mekanika, yang mempelajari karakteristik mekanis atau tingkah laku massa benda, bilamana dikenai gaya. Bahan yang mernpelajari karakteristik fisik (ukuran butiran, komposisi, gesekan, lekatan, kepadatan, permeabilitas, dan sifat plastisnya). Geoteknik itu sendiri terdiri atas dua bidang pokok, yaitu ilmu dasar dan aplikasinya. Salah satu ilmu dasar dalam bidang geoteknik adalah mekanika tanah (soil mechanics), yang mempelajari sifat sifat fisik dan mekanis tanah. Serta geologi teknik (engineering geology), sedangkan aplikasi ilmu dasarnya adalah teknik fondasi (foundation engineering), yang mempelajari fondasi dari berbagai bangunan baik bangunan gedung dari tingkat sederhana sampai dengan bangunan tinggi, bangunan air, bangunan lepas pantai, bangunan jalan,

8 lapangan terbang, dermaga dan lain lain. Teknik batuan (rock engineering), yang seperti teknik fondasi namun orientasi fondasi tidak pada tanah tetapi pada batuan (konstruksi terowongan, pusat tenaga listrik bawah muka tanah, reservoir bahan energi bawah muka tanah, atau suatu galian dalam, dan lain lain). Stabilitas lereng, yang mempelajari tentang kondisi lereng dalam keadaan labil atau mantap, lereng dalam sekala kecil maupun besar. G. Aplikasi Mekanika Tanah dalam Pertambangan Rekayasa pertambangan. Bertujuan untuk mengembangkan suatu jadwal produksi & biaya yang berhubungan untuk operasi penambangan. Pengumpulan data geoteknik dan hidrogeologi dilakukan dalam persiapan penambangan, umumnya mulai pada tahap pre-feasibility studi. Data-data geoteknik dan hidrogeologi digunakan sebagai laporan di dalam tahap studi kelayakan, sekaligus sebagai dasar perancangan tambang. Dalam urutan kegiatan pertambangan, eksplorasi merupakan proses evaluasi teknis untuk mendapatkan model badan bijih. Model cadangan suatu badan bijih yang diinterpretasikan dari hasil eksplorasi langsung maupun tak langsung, sebelum ditentukan cara penambangannya apakah dengan open pit atau underground mining harus dianalisis secara geoteknik. Salah satu faktor yang mempengaruhi keputusan tersebut adalah ketidakselarasan struktur geologi. Pola-pola dari patahan, rekahan, dan bidang perlapisan mendominasi perilaku batuan dalam tambang terbuka karena terdapat gaya penahan yang kecil untuk mencegah terjadinya luncuran dan karena terdapat semacam gaya tekan ke atas dari permukaan air yang terdapat dalam rekahan.

9 PREPARASI I. Tujuan Percobaan Untuk menganalisa karakteristik-karakteristik fisik tanah. Untuk menganalisa hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah. Untuk menentukan kekuatan geser tanah. II. Alat dan Bahan Saringan PAN Hydrometer bulb Atterberg Gelas ukur III. Landasan Teori Pengujian yang dilakukan untuk klasifikasi tanah adalah pengujian berat, jenis butir, kadar air dan analisa mekanik. Berat jenis dibutuhkan untuk menghitung void ratio dan derajat kejenuhan. Pada uji pemadatan tanah memakai 2 cara yaitu dengan mengetahui volume tanah dan contoh tanah dan objek pemakainya. Sedangkan karakteristik tanah bergantung pada jenis, kerapatan, kadar air tanah itu juga kondisi drainasi sewaktu pengujian

10 DAFTAR PUSTAKA tanah tanah Sosrodarsono, Suyono, 2000, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT Pradnya Paramita, Jakarta.