22831949-mekanika-batuan

29

Click here to load reader

Upload: muhammad-al-firas-al-fahmy

Post on 04-Jul-2015

821 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

MEKANIKA BATUANUNTUK REKAYASA PERTAMBANGAN

IR SUJIMAN. MT

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KUTAI KARTANEGARATAHUN 2007

BAB 1 MEKANIKA BATUAN

Page 2: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

SIFAT FISIK BATUAN PEMBNETUKAN DESIGN TAMBANG

1.1 Difinisi dan Konsep Umum

Menurut US National Committee on Rock Mechanics (1964) dan dimodifikasi

(1974):

Rock mechanics is : the theoritical and applied science of the mechanical behavior of

rocks and rock masses adalah ilmu pengetahuan teoritik dan terapan yang

mempelajari karakteristik, perilaku dan respons massa batuan akibat perubahan

keseimbangan medan gaya di sekitarnya, baik karena, it is that branch of mechanics

concernd with the response of rock masses to the force fields of their physical

environment.

Mekanika batuan mempelajari antara lain :

1. Sifat sifat dan mekanik serta karakteristik massa batuan.

2. Berbagai teknik analisis tegangan dan regangan batuan

3. Prinsip prisnsip yang menyatakan respons massa batuan terhada[p beban

4. Metodologi yang logis untuk penerapan teori teori dan teknik teknik mekanika

untuk solusi problem fisik nyata di bidang rekayasa batuan.

Mekanika batuan sendiri merupakan bagian dari subyek yang lebih lua yaitu

Geomekanika., yang membahas tentang respons mekanik dan semua material geologi

seperti batuan dan tanah.

Mekanika batuan sebagai ilmu terapan menjadi suatu disiplin rekayasa

koheren dalam tiga setengah dekade terakhir. Bidang rekayasa pertambangan sedah

sejak kira kira dua dekade terakhir telah mulai mengambangkan teknik tekniknya

sendiri bardasarkan kaidah kaidah mekanika batuan dalam rancangan dan pelaksanaan

penggalian baik di permukaan maupun bawah permukaan.

Dari pengalaman di lapangan telah dibuktikan bahwa aplikasi mekanika

batuan untuk rancangan dan pelaksanaan operasi penambangan telah berhasil

meningkatkan efisiensi struktur struktur dalam tambang (lereng penggalian, lubang

2

Page 3: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

bukaan, dan sebagainya), dan safety confidency. Prediksi prediksi kondisi kekuatan

dan kelemahan suatu struktur telah ditingkatkan keakuratannya, sehingga mengurangi

unsur trial and error.

Pelaksana di lapangan dipermudah dan dipercepat penyelesaian pekerjaannya

karena diterapkannya soistem monitoring selama dan setelah suatu pengalian

terowongan.

1.2 Sifat massa batuan di alam dan asumsi dasar

Massa batuan, karena proses terjadinya secara alamiah.memiliki sifat yang

cenderung unik ( tidak ada kembarannya ).Meskipun secara deskritif namanya sama

misalnya andesit,tetapi antara andesit satu dengan yang lain hampir pasti tidak sama

persis.Oleh karena itulah maka sifat massa batuan di alam adalah

hetrogen,anisotrop,diskontinu.

(1) Heterogen,artinya :

- Mineralogis : Jenis miniral pembentuk batuan berbeda-beda

- Butiran padatan : Ukuran dan bentuknya berbeda-beda

- Void : ukuran,bentuk dan penyebarannya berbeda-beda

(2) Anisotrop,artinya :

- Mempunyai sifat-sifat yang berbeda pada arah yang berbeda

(3) Diskontinu,artinya :

- Massa batuan selalu mengandung unsur struktur geologi yang

mengakibatkannya tidak kontinu seperti karena

kekar,sesar,retakan,fissure,bidang perlapisan.Struktur geologi ini

cenderung “memperlemah” kondisi massa bantuan.

Kondisi di atas apabila diperlakukan sebagaimana adanya tidak

memungkinkan dilakukan solusi dengan pendekatan logik-matematik.Oleh karena itu

perlu penyederhanaan dengan asumsi,yang semula Heterogen-Anisotrop-Diskontinu

menjadi Homogen-Isotrop-Kontinu.

Dalam asumsi di atas,seolah-olah terjadi kontradiksi atau saling bertolak belakang

antara kondisi sebenarnya pada massa batuan denga asumsi yang dibuat.Tetapi asumsi

itu harus disertai equivalensi,misalnya dari kondisi batuan B1,B2.B3 diasumsikan

menjadi batuan B' yang homogen,isotrop,dan kontinu ( lihat Gambar 1.1 ).

3

Page 4: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

1.3. Ruang Lingkup Mekanika Batuan

Problem mekanika batuan dapat disebabkan oleh aktivitas manusia dan gejala

alamiah.Persoalan rekayasa yang umumnya berkaitan dengan peran mekanika batuan

mulai dari tahap para-rancangan hingga tahap operasional.Bidang-bidang rekayasa

dimana disiplin mekanika batuan berperan penting ialah :

(1) Rekayasa pertambangan : penentuan metode penggalian (rock

cutting),pemboran dan peledakan batuan,stabilitas lereng

batuan,stabilitas timbunan overburden,stabilitas terowongan dan

lombong (stoping)

(2) Indrustri minyak bumi : pemboran (oil drilling),rock fracturing.

(3) Rekayasa sipil : pondasi jembatan dan gedung bertingkat,undergroung

powerhouse,undergroung stroage,tunnel dangkal dan dalam,longsoran

lereng batu,pelabuhan,airport,bendung,dsd.

(4) Lingkungan hidup : rock fracturing kaitannya dengan migrasi polutan

akibat limbah industri.

1.4. Interaksi Fungsional Pada Rekayasa Pertambangan

Interaksi multi disiplin dalam rekayasa pertambangan di lukiskan seperti

gambar 1.2. Tujuan utamanya ialah mengembangkan suatu skedul produksi dan biaya

yang berkesinambungan untuk operasi penambangan.

Kegiatan rancangan mekanika batuan memerlukan dukungan lingkungan organisasi

yang mengizinkan pemaduan konsep,informasi dan aktivitas analitik yang diperlukan

dari para manajemen,injiner perencanaan,geologis,dean injiner mekanika batuan.Pada

Gambar 2 di tunjukkan,dependensi mutual setiap grup fungsional,dan injiner

perencanaan tambang mengolah kontribusi tiap individual ke dalam gambar-gambar

kerja,skedul produksi,dan estimasi biaya untuk implementasi selanjutnya.

4

Page 5: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

1.5. Impelementasi program mekanika Batuan

Metodologi untuk implementasi program mekanika batuan di lukiskan dengan

skema pada Gambar 1.3. Ada lima komponen program yang harus di laksanakan

secara terintegrasi.

5

MANAJEMEN

PERENCANAAN DAN PERANCANGAN

TAMBANG

GEOLOGI PERTAMBANGAN

MEKANIKA BATUAN

Page 6: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

6

KARAKTERISTIK LOKASIPenentuan sifat sifat hidromekanika dari massa batuan induk yang akan ditambang

PERUMUSAN MODEL TAMBANGKonseptualisasi data karakteristik lokasi

ANALISIS REGANGANPemilihan dan aplikasi mrtode matematika dan komputasional untuk mengkaji beberapa tata letak dan strategi tambang

PEMANTAUAN KINERJA BATUANPengukuran respons massa batuan akibat operasi tambang

ANALISIS RETROSPEKTIFKuantifikasi sifat massa batuan insitu, dan identifikasi bentuk respons dominan dari struktur tambang

Page 7: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Dari perspektif mekanika batuan,adalah sangat bermanfaat untuk mengetahui

informasi rekayasa yang penting dari grup fungsional lain,demikian juga informasi

dari grup mekanika batuan bermanfaat untuk para injiner perencana.

Pada Gambar 1.3. terlihat adanya multi-pass loop karena :

- Tahap karakterisasi lokasi tidak pernah menghasilkan data yang cukup

komprehensif yang dapat di pakai untuk merencanakan seluruh umur

tambang

- Rancangan tambang adalah proses evolutif dimana respon rekayasa di

rumuskan untuk mencerminkan kinerja struktur tambang pada kondisi

operasi sesungguhnya.

Dari Gambar 1.3. juga terlihat bahwa data yang di hasilkan dari analisis

retrospektif selanjutnya di pakai sebagai umpan balik (feed back) untuk memperbarui

(up date) data karakterisasi lokasi,dan formulasi model tambang serta analisis

rancangan.

7

Page 8: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

KARAKTERISTIK BATUAN

Dalam mekanika batuan sifat sifat batuan dapat dikelmpokkan menjadi 2 bagian :

1. Sifat Fisik

Meliputi : - Bobot isi

− Berat Jenis

− Porositas

− Absorpsi

− Void ratio

2. Sifat Mekanik

Meliputi :

- Kuat tekan

- Kuat tarik

- Modulus elastisitas

- Poisson ratio

- Sudut geser dalam

- Kohesi

- Kuat geser

Pengujian :

- Laboratorium

- Lapangan

Jenis test batuan berdasarkan kerusakan bahan :

1. Non destructive test

Adalah : pengujian tanpa merusak conto misalnya pada pengujian sifat fisik

dan ultrasonic velocity test.

2. Destructive test

Adalah pengujian yang mengakibatkan conto batuan rusak atau hancur

misalnya pada pengujian kuat tekan, kuat geser, triaxial, point load test.

Sifat fisik batuan berkaitan dengan :

- rancangan peledakan

- Perencanaan penambangan

- Perhitungan beban dan analisis regangan

8

Page 9: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

- Analisis kemantapan lereng

Penentuan sifat fisik batuan di laboratorium

1. Penyiapan conto batuan

Di laboratorium dengan core machine, kalau di lapangan dengan core drilling.

Keterangan : H : tinggi conto, biasanya ≥ 2 d

D : diameter conto 50 mm hingga 70 mm

2, Penimbangan

Wn : Berat perconto asli

Wo : Berat perconto kering (setelah dioven 24 jam, kurang lebih 90 derajad

Ww : Berat conto jenuh ( setelah dijenuhkan selama 24 jam)

Wa : Berat conto jenuh + berat air + bejana

Wb : Berat perconto jenuh tergantung didalam air + berat air + berat bejana

Ws : Berat perconto jenuh dalam air = Wa – Wb

Vtp : Volume perconto tanpa pori pori = Wo – Ws

Vt : Volume perconto total = Ww-Ws

2. Penentuan sifat fisik batuan

- Berat isi air : Mw

- Bobot isi asli (natural density) : M = Wn/(Ww-Ws)

- Bobot isi kering (dry density) : Md = Wo/(Ww-Ws)

- Bobot isi jenuh (saturated density) : Ms = Ww/(Ww-Ws)

- Berat jenis semu (apperent density) : ρ ap = {Wo /(Ww-Ws)}/ γw

- Berat jenis nyata (true spesifik density) : ρ tr = {Wo /(Wo-Ws)}/ γw

- kadar air asli(natural water content) : (Wn-Wo)/Wo X 100%

- Kadar air jenuh (absorption) : (Ww-Wo)/Wo X 100%

- Derajad kejenuhan : (Wn-Wo)/(Ww-Wo) X 100%

- Porositas : n = (Ww-Wo)/(Ww-Ws) X 100%

- Void ratio : e = n/1-n

9

Page 10: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Contoh soal :

Pada kondisi aslinya, sebuah contoh batuan mempunyai massa 2290 gram, dan

volume 1.15 X 10 -3 m3. Setelah dikeringkan dalam oven massanya menjadi

2035 gram. Gs(berat jenis) : 2.68. Tentukan kerapatan butiran, berat isi, kadar

air, angka pori, porositas, derajad kejenuhan, dan kandungan udara.

Catatan : Berat isi air = 9.8 KN/m3

Jawab :

- Kerapatan butiran : ρ = M/V = 2.290 gr/1.15 X 10-3 m3 = 1.991 kg/m3

- Berat Isi = ρ x Mw = 1991 kg/m3 X 9.8 KN/m3 = 19.500 KN/m3.

- Kadar air w = Mw-M/M = 2990-2035/2035 = 0.125 atau 12.5%

- Angka Pori = e = Gs(1+w) ρw/ ρ-1

= 2.68(1+0.125)1000/1990 -1

= 2.68*1.125* 0,502513 -1 = 0,515077

- Porositas n = e/1+e = 0.52/1-0.52 = 0.34 atau 34 %

- Derajad kejenuhan Sr = wGs/e = 0.125*2.68/0.52 = 0.645 atau 64.5%

- Kandungan udara, A = n(1-Sr) = 0.34*0.355 = 0.121 atau 12%

Penentuan Sifat Mekanik

Jenis pengujian sifat mekanik yang umumnya dilakukan di laboratorium

mekanika batuan diantaranya :

1. Test uji kuat tekan (unconfined compression test)

2. Uji kuat tarik ( Indirect tensile strength test)

3. Uji beban titik (point load test/test franklin)

4. Uji triaxial (triaxial compression test)

5. Uji kuat geser langsung (punch shear test)

6. Uji kuat geser pada σn tertentu (direct box shear strength test)

7. Uji kecepatan gelombang ultrasonik (ultrasonic velocty)

10

Page 11: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Adapun jenis penentuan sifat mekanik di lapangan (insitu test) antara lain ialah :

1. Rock loading test (jacking test)

2. Block shear test

3. Insitu triaxial compression test

4. Hidraulic fracturing

Keuntungan pengujian insitu :

- lebih representatif, karena pengujian dilakukan pada kondisi asli dan

menyangkut volume batuan yang lebih besar.

Kerugian :

- Memerlukan waktu lebih lama untuk persiapan dan mobilisasi

peralatan

- Biaya menjadi lebih mahal.

Pengujian di Laboratorium

Pengujian kuat tekan uniaxial

Alat mesin kuat tekan uniaksial

Perlengkapan : Dial gauge atau strain gauge

Jangka sorong

Squaness gauge

Alat penunjang : laboratory core machine

Specimen cutting machine

11

Page 12: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Plat penekan

Penyebaran tegangan teoritis Penyebaran Tegangan sebenarnya

Kondisi tegangan triaxial

TEORITIS

Sebelum di test Bentuk pecahan setelah di test

EKSPERIMEN

12

Page 13: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Sifat- sifat dari bahan (batuan ) didalam menghadapi gaya.

Bila sutau benda padat (batuan)menghadapi deformasi dengan tekanan yang

meningkat, maka benda atau bahan itu akan mengalami perubahan melalui 3 fase:

A. Fase deformasi anyal : yaitu bila gaya berkerja ditiadakan , mka benda itu akan

kembali pada bentuk dan volumenya semula. Jadi dalam hal ini tidak akan terjadi

sutau keretakan yang kekal. Dalam keadaan demikian keretakan akan sebanding

dengan tegasan.

B. Fase deformasi plastis: bila tegasan pada benda itu ditingkatkan dan batas

anyalnya daripada benda (batuan) itu telah tercapai dan dilampaui maka batuan

akan berubah secara kekal.

C. Kalau tegasan pada batuan kita tingkatkan lagi, maka akhirnya batuan akan

mencapai suatu fase dimana batuan itu akan patah, maka akan terjadi suatu gejala

patahan. Keadaan batuan dimana ia berada antara atas anyal dan batas ia mulai

patah ,benda tersebut berada dalam keradaan “Plastis”.

Faktor-faktor yang mempengaruhi terhadap perubahan pada batuan adalah:

1. Tekanan penambahan tekanan akan meningkatkan atas elastitentnya.

2. Suhu ; peningkatan pada suhu akan memperlemah sifta dari batuan, pada suhu

yang tinggi batuan akan lebih mudah mengalami perubahan.

3. Waktu: walaupun tekanan itu lemah (kecil) , tetapi bila ia berjalan / berkerja

dalam waktu yang lama sekali pada suatu batuan, mka lama – lama batuan itu

akan berubah. Dalam geologi,gejala demikian merupakan peranan yang penting ;

umpamanya ; gejala lomgsor.

4. Adanya gejala pelarutan melalui pori –pori dalam batuan

5. Inhomogenetes (ketidak seragaman ) dalam susunan lapisan batuan (adanya

perlapisan dalam batuan)

Pengertian mengenai sumbu-sumbu keterakan dan tegasan dan elip tegasan (Srress

Ellipsoid) dalam Struktur.

13

Page 14: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Bila berada dalam ditekan secara konstan, maka dalam benda itu selalu mungkin

untuk menarik 3 buah bidang yang akan saling berpotongan tegak lurus satu sama

lainnya pada suatu titik .

Ketiga garis perpotongan dari bidang – bidang tersebut akan membentuk susunan “

principle exes of stress ( sumbu / poros tegasan utama ) dan tegasan yang berkerja

melaui poros-poros tersebut disebut tegasan utama Principle stress pada titik itu .

pada umumnya tegasan- tegasan yang berkerja pada suatu titik bersarnya tidak sama.

Maka salah satu poros akan searah dengan yang terkecil, dan yang terkecil dan yang

lain lagi dengan yang sedang.

Gaya (tekanan )yang aktip berkerja pada benda itu dan yang akan

menyebabkan terjadinya deformasi , merupakan selisih antara gaya yang terbesar dan

terkecil, sekali lagi keretakan hanya menyatakan perubahan bentuk dan vulome saja

jadi singkatnya merupakan suatu gagasan geometri, dan sama sekali tidak menyatakan

apa-apa mengenai tegasan yang dikenakan.

Perubahan tersebut dapat sangat berbeda bila ia terjadi melalui ketiga

porosnya. Dalam hal demikian ,maka arah dimana terjadi perpendekan yang besar

disebut poros terbesar (utama) kemudian yang lainya intermediate dan least.

Jadi dalam hal ini akan ada perubahan dalam bentuk, atau disebut distrortion.

Bila sekarang keretakan untuk ketiga sumbu itu sama semua ( berarti ada penngerutan

atau pengembangan dalam perbandingan yang sama ), maka hasilnya akan terjadi

perubahan dalam vulome, atau dilation.

Dalam “rock deformation“ biasnya distortion dan dilation terjadi bersamaan,

hanya yang lebih menonjol dalam struktur adalah distrotion.

eIlip yang dihasilkan dari sebuah bola homogen yang mengalami perubahan homogen

pula didalam batas elastis disebut “ Strain ellipsoid “ . bila pada saat deformasi

berjalan, sumbu-sumbu keterakan (strain axis)

Dan tegasan kedudukannya tetap sejajar, maka pada benda itu akan terjadi

perubahan yang disebut pure irrotation, tetapi bila ada perputaran pada porosnya maka

14

Page 15: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

ia disebut rolation deformation pada tekanan dan tarikan yang langsung, perobahan

yang terjadi adalah irrotational , tetapi pada “shearing couples” akan menimbulkan

perputaran pada poros keterakan yang terjadi pada badan yang berubah secara elastis.

Suatu benda bulat homogen yang diubah di bawah batas anyal , benda itu

dapat tetap mempunyai bentuk bulat, hanya ukurannya yang tidak sama (mengalami

tekanan yang sama dari setiap arah = confining pressure}; atau dapat menjadi lonjong

{ellipsoid} dimana salah satu dari porosnya akan menjadi jauh lebih pendek atau lebih

panjang. Poros-porosnya (dari ellipsoid tersebut) kita sebut poros-poros keterakan.

Juga disini ada yang maximum, sedang dan minimum.

Teori mengenai pembentukan

Rekahan pada batuan

Banyak teori –teori yang dikemukakan untuk menjelaskan terjadinya

kekandasan pada bahanbila ia mengalami suatu tekanan, terutama dalam hal

pembentukan rekahan-rekahan gerus (shear fractures) dan hubungannya dengan

besarnya sudut yang mereka bentuk.

Pada garis besarnya ada 2 (dua) gejala tegasan yang dapat terjadi di alam,

yaitu yang berupa tarikan dan lainnya berupa tekanan. Dibawah suatu tarikan

(tension), batuan akan patah melalui bidang-bidang patahan yang arahnya tegak lurus

terhadap arah daripada tegasan (tensile stress).

Bila suatu benda berada dalam keadaan ditekan, maka tiap bidang, kecuali

bidang yang tiga yang membentuk poros-poros tegasan, dalam benda itu akan

dipengaruhi oleh suatu tegasan normal dan tegasan geser (shearing stress). Tegasan-

tegasan geser ini secara teoritis besarnya akan maximum pada bidang-bidang yang

membuat sudut 45 derajad dengan poros tegasan utama terbesar dan terkecil dan

berpotongan pada poros menengah. Tetapi didalam kenyataannya sudut antara dua

rekahan geser itu besarnya kurang dari 90 derajad (lihat gambar 3.4 ).

15

Page 16: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

TeoriCoulomb Mohr tentang pembentukan rekahan geser (shear failure).

Teori ini mula-mula dikemukakan oleh Coulomb tahun 1773 dan kemudian dilakukan

perobahan-perobahan oleh Mohr tahun 1882 dan lainnya. Penjelasan Coulomb Mohr

mengenai rekahan ini adalah kira-kira sebagai berikut :

Bila suatu tegasan tekanan (direct stress) dikenakan terhadap suatu batuan,

maka rekahan-rekahan geser akan terjadi dengan arah arah yang sejajar dengan 2

bidang dimana tegasan gesernya (shearing stress) bekerja paling maximum, dan pada

saat yang sama tegasan normal yang paling kecil.

Rekahan yang sebenarnya

( 1 ) terbentuk, membuat sudut kecil

dengan P

Min Axis

A D

( 2 )

Max Axis

B C Angle of Internal

A D Frictions ( 4 )

( 3 )

16

1

1

1

Page 17: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Berikut ini akan diuraikan secara teoritis bagaimana tegasan geser dapat

mencapai maximum relatip terhadap tegasan – normal bila bidang geser itu

mempunyai kemiringan 45 derajat terhadap tekanan terbesar

1 : merupakan tekanan yang dibebankan terhadap batuan berbentuk bujur sangkar

ABCD (2 dan 3 dianggap ).

A-C : Memeperlihatkan penguraian gaya yang bekerja terhadap bidang geser dalam

ABCD.

Pertama-tama yang dapat kita lihat dari gambar ini adalah :

= 1 cos , dan = 1 sin , dan

AD = sin dan kemudian

AD/AC = sin dan kemudian

AC = AD/sin

Bila gambar ini kita anggap sekarang sebagai satuan batuan yang mempunyai ukuran

luas, maka permukaan untuk bidang :

AC = 1 / Sin

Jadi nilai komponen normal dari yang sebenarnya bila dinyatakan dalam satuan

luas akan :

= / AC

= 1 sin

1/ sin

Karenanya = 1 sin 2

Demikian juga sama halnya dengan nilai komponen Q bila dinyatakan dalam gaya

/satuan luas akan =

= / AC

= 1 Cos

1/sin

17

(1)

Page 18: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

= 1 Cos sin

Sekarang kita dapat membuat suatu table dengan memasukkan nilai-nilai Qkedalam

rumus-rumus tersebut diatas.

( ) ( = 1 sin ) ( = 1 Cos sin )

___________________________________________________________

0 0.0000 0.0000

10 0.3000 0.1710

20 0.1165 0.3214

30 0.2500 0.4330

40 0.4130 0.4925

45 0.5000 0.5000 50 0.5870 0.4925 60 0.7500 0.4330 70 0.8832 0.3214 80 0.9700 0.1710 90 1.0000 0.0000 ___________________________________________________________

18

Page 19: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Pergeseran pada bidang geser ini hanya mungkin terjadi bila tahanandalamnya

dapat dilampaui. Ini berarti bahwa patahantidak akan terjadi pada bidang yang

membuat sudut 45 derajat ,tetapi pada suatu bidang dimana terdapat perbandingan

yang paling besar antara komponen geser ( ), taqhanan dalam, dan persenyawaan

molekul (kekuatan bahan).

Kalau kita perhatikan arah daripada komponen normal () maka komponen ini

akan berpungsi lebih meningkatkan,baik tahanan dalam maupun kekuatan

bahan,Maka dengan demikian geseran akan lebih mudah terjadi pada bidang-bidang

yang membuat sudut kurang dari 45 derajat dengan 1,karena dakam hal demikian,

tegasan normal akan menjadi lebih kecil.

Secara singkat teori kekandasan ini menjelaskan : bahwa kekandasan pada

batuan akan terjadi bila tegasan geser telah dapat melampaui kohesi dari bahan

tersebut ( o ) ditambah dengan daya tahan pada bidang geser. Atau bila dinyatakan

secara matematis adalah :

= ( o + 1 tan ), dimana

= Tegasan geser total

Sudut yang dibuat antara dan bidang geser :

= + ( 45 - ½ )

berkisar antara 10dan 50 untuk batuan, tetapi biasanya berkisar antara 30-40, dan sudut ini disebut “angle of internal friction”.

19

Page 20: 22831949-MEKANIKA-BATUAN

Pada dasarnya tekanan pada batuan akan menghasilkan 3 (tiga)macam rekahan:

1. Batuan itu akan pecah-pecah melalui 2 (dua) bidang, yang saling berpotongan

(disebut shear planes tadi) dimana sudut perpotongannya yang kecil akan

menghadap ke poros utama tegasan(P pada gambar). Yang paling besar akan

menghadap ke poros tegasan minimal ( R pada gambar).Sedangkan poros Q

akan searah dengan perpotongan kedua bidang patahan tadi.

2. Tekanan ini akan menimbulkan gaya tegangan pada bidang-bidang tegak lurus

pada arah tekanan,Dalam hal ini akan timbul pecah-pecah (rupture) melalui

bidang-bidang parallel pada p termasuk Q,sedangkan R tegak lurus padanya.

Rekahan demikian pada batuan disebut “extension fracture” atau juga

disebut cleavage fracture . Di alam dapat disamakan dengan apa yang disebut

“tension gashes” tetapi ini biasanya diisi oleh bahan-bahan dari magma dan

membentuk gash fracture. Gejala-gejala demikian sangat pentingdalam memberi

informasi pada keterakan daripada batuan.

3. Kalau tekanan P menjadi berkurang atau hilang sama sekali, maka

pecah-pecah pada batuan rupanya akan terjadi pula, tetapi melalui bidang-

bidang pecah yang arahnya tegak lurus pada P, dan rekahan yang demikian

disebut “release fracture”.

20