kuliah Geoteknik

Makalah Geoteknik

BAB I

PENDAHULUAN

1.      Latar belakang

Geologi teknik adalah ilmu terapan yang merupakan gabungan dari ilmu geologi dan teknik sipil. Geoteknik adalah merupakan yang mempelajari sifat dan perilaku batuan bila dikenakan gaya atau tekanan. Pada umumnya bagi mahasiswa yang belajar ilmu geoteknik diharuskan untuk mempelajari ilmu mekanika tanah dan mekanika batuan karena dua disiplin ilmu ini yang mendasari imu geoteknik. Mekanika batuan merupakan ilmu yang mempelajari sifat-sifat mekanik batuan dan massa batuan. Sedangkan Mekanika tanah adalah cabang dari ilmu tekhnik dimana mekanika tanah khusus mempelajari tentang perilaku tanah serta sifat yang diakibatkan oleh tegangan dan regangan yang disebabkan oleh gaya-gaya yang bekerja pada tanah itu sendiri.

Objek kajian Geoteknik adalah perilaku batuan. Ada banyak definisi batuan berdasarkan pendekatan yang dipakai.  Batuan menurut  Ahli Geoteknik (Sipil) adalah suatu bahan yang  keras dan koheren/terkonsolidasi dan tidak dapat digali dengan cara biasa. Alias menggunakan teknik tertentu. Salah satu teknik merekayasa batuan adalah geoteknik, hal inilah yang  menyebabkan Geoteknik memiliki peran yang dominan dalam operasi penambangan, seperti pekerjaan penerowongan, pemboran, penggalian, peledakan, dan pekerjaan lainnya.

2.      Rumusan masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, dapat ditarik beberapa masalah sebagai berikut :

a.       Apa itu batuan ?

b.       Bagaimana memahami perilaku batuan ?

c.       Apa saja klasifikasi batuan ?

d.       Bagaimana karakteristik batuan?

3.      Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini untuk memenuhi kewajiban pengganti tugas mid tes (evaluasi triwulan pertama). Lebih dari itu, alasan utuk membuat makalah ini adalah meningkatkan wawasan dan pemahaman mengenai dasar-dasar geoteknik seperti definisi batuan, perilaku batuan, klasifikasi massa batuan, karakteristik  batuan.

BAB II

PEMBAHASAN

1.      Mekanika Batuan

Defenisi batuan

Secara umum Batuan merupakan campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda, tidak mempunyai komposisi kimia tetap. Berikut definisi batuan menurut beberapa sumber :

Geologiawan → mineral dan bahan organis yang bersatu membentuk kulit bumi.

Ahli Geoteknik (Sipil) →suatu bahan yang  keras dan koheren/terkonsolidasi dan tidak dapat digali dengan cara biasa.

Talobre → material yang membentuk kulit bumi termasuk fluida yang berada didalamnya.

ASTM → suatu bahan yang terdiri dari mineral padat berupa massa yang berukuran besar ataupun berupa fragmen-fragmen.

Definisi Mekanika Batuan

Mekanika Batuan adalah ilmu yang mempelajari sifat dan perilaku batuan bila terhadapnya dikenakan gaya atau tekanan. Berikut beberapa definisi yang bisa dipakai untuk menjelaskan apa itu definisi batuan.

1.       Coates → ilmu yang mempelajari efek gaya terhadap batuan

•       Analisis dari beban/gaya yang dikenakan pada batuan

•       Analisis dari dampak dalam yang dinyatakan dalam tegangan (stress), regangan (strain) atau  enersi yang disimpan

•       Analisis terhadap rekahan, aliran atau deformasi dari batuan

2.       Talobre : ilmu yang mempelajari perilaku batuan di tempat asalnya untuk dapat mengendalikan pekerjaan-pekerjaan yang dibuat pada batuan tersebut.

  Teori + Pengalaman + Pekerjaan/pengujian lab + pengujian in-situ

3.       US National Committee On Rock Mechanics : ilmu yang mempelajari perilaku batuan baik secara teoritis maupun terapan.

4.       Hudson & Horrison : mekanika tanah merupakan ilmu mempelajari reaksi batuan apabila dikenai suatu gangguan.

5.       Budavari : ilmu yang mempelajari distribusi gaya-gaya dalam dan deformasi akibat gaya luar pada suatu benda padat.

6.       Batuan terdiri dari batuan padat berupa kristal dan bagian kosong seperti pori-pori, fissure, crack, joint.

Komposisi batuan :

Kulit bumi, 99 % dari beratnya terdiri dari 8 unsur : O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg dan H.

Komposisi dominan dari kulit bumi :

SiO₂                       = 59.8 %                              Na₂O     = 3.25 %

Al₂O₃                       = 14.9 %                              K₂O        = 2.98 %

CaO                        = 4.9 %                 Fe₂O₃    = 2.69 %

MgO                      = 3.7 %                 H₂O       = 2.02 %

Fe                           = 3.39 %

Struktur Batuan

-          Bidang diskontinu bisa mengontrol permebilitas

-          Struktur batuan tentukan metode penyanggaan

-          Penurunan tegangan oleh tekanan air

-          Pelemahan dan disintegrasi batuan

-          Erosi pada bidang diskontinu

Sifat batuan

·         Heterogen

1.       Jenis mineral pembentuk batuan yang berbeda,

2.       Ukuran dan bentuk yang berbeda dalam batuan,

3.       Ukuran, bentuk, dan penyebaran void berbeda didalam batuan.

·         Diskontinu

Massa btuan di alam tidak kontinu (discontinu) karena adanya bidang lemah (crack, joint, fault, fissure) dimana kekerapan, perluasan, dan orientasi bidang-bidang lemah tersebut tidak kontinu.

·         Anisotrop

Karena sifat batuan heterogen, diskontinu, anisotropy maka untuk dapat menghitung secara matematis misalnya sebuah lubang bukaan disekitarnya terdiri dari batuan B1, B2, B3, diasumsikan batuan ekivalen B’ sebagai pengganti batuan B1, B2, B3 yang mempunyai sifat hommogen, kontinu, dan isotrop.

2.      Karakteristik Batuan

Sifat batuan :

1.       Sifat fisik :     

·         bobot isi

·         berat jenis

·         porositas

·         absorpsi

·         void ratio

2.        Sifat mekanik :           

·         kuat tekan

·         kuat tarik

·         modulus elastis

·         poisson ratio

·         sudut geser dalam

·         kohesi

·         kuat geser

Hubungan sifat fisik :

1.       Rancangan peledakan

2.       Perencanaan penambangan

3.       Perhitungan beban dan analisis tegangan

4.       Analisis kemantapan lereng dsb

                  Sifat mekanis berhubungan dengan hampir seluruh rancangan penggalian di permukaan maupun di bawah tanah

3.       Perilaku Batuan

1.       Statis :

a.       Elastik

b.       Plastik

c.       Elastoplastik

2.       Dinamik

a.       Viskous (Newtonia)

b.       Visko-elastik (Maxwell)

c.       Firmo Viscous (Kelvin)

d.       Kompleks (Burger)

                  Perilaku batuan dikatakan elastic (linier maupun non linier) jika tidak terjadi deformasi permanen pada saat tegangan dibuat nol.

                  Plastisitas adalah karakteristik batuan yang mengijinkan regangan (deformasi) permanen yang besar sebelum batuan tersebut hancu (failure).

4.       Klasifikasi Massa Batuan

                  Massa batuan → susunan blok-blok material batuan yang dipisahkan oleh berbagai tipe ketidak menerusan geologi.

                  Deskriptif kuantitatif memiliki prospek dimasa mendatang → seluruh karakter material batuan dan ketidak menerusan geologi akan dinyatakan dalam bentuk bobot (nilai) sehingga dapat mudah dihitung.

Tujuan klasifikasi massa batuan :

1.       Mengelompokkan jenis massa batuan berdasar perilakunya

2.       Dasar untuk pahami karakter tiap-tiap kelas

3.       Memberikan data kuantitatif untuk rancangan rekayasa batuan

4.       Sebagai dasar komunikasi diantara para perancang dan ahli rekayasa batuan

Metode rancangan untuk rekayasa batuan :

1.       Analitik → terapkan prinsip analisis tegangan dan deformasi disekitar penggalian terowongan

2.       Observasional → rancangan berdasarkan pemantauan aktual terhadap perpindahan batuan selama penggalian (melihat ketidak stabilan terukur , analisis batuan-penyangga)

3.       Empirik → menguji berdasarkan analisis statistika. (klasifikasi massa batuan)

                  Sistem klasifikasi pertama diusulkan oleh Terzaghi (1946) untuk penyangga batuan pada terowongan.

                            Klasifikasi dimanfaatkan untuk:

1.       Terowongan

2.       Penyanggaan pada terowongan

3.       Lereng batuan

4.       Dasar pembuatan pondasi

Macam klasifikasi :

1.       Rock load (Terzaghi, 1946) → untuk terowngan dan penyangga baja

2.       Stand up time (Lauffer, 1958) → terowongan

3.       New Austrian Tunneling Methode ( Pacher, 1964) → terowongan

4.       Rock quality designation (Deere, 1967) → Core loging dan terowongan

5.       Rock struktur rating (wickhman, 1972) →terowongan

6.       Rock mass rating system (Bieniawski, 1973) → terowongan, tambang, lereng, fondasi

7.       Q-system (Barton, 1974) →terowongan, ruang bawah tanah

8.       Rock mass index (Palmstrom, 1995) → rock engireering, evaluasi penyangga

Parameter masukan :

1.       Core loging

2.       Kuat tekan batuan

3.       Spasi diskontinuitas

4.       Kondisi diskontinuitas

5.       Orientasi diskontinuitas

6.       Kondisi air tanah