MEKANIKA BATUAN
BAB I.Mekanika Batuan & Rekayasa tambang. Ilmu Mekbat : ilmu Pengetahuan teoritik & terapan yg mempelajari karakteristik,perilaku & respons massa batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya disekitarnya,baik krn aktivitas manusia maupun alamiah. Menurut US National Committee on Rock Mechanics(1964) & dimodifikasi (1974) Mekbat mempelajari antara lain : •
Sifat fisik & mekanik serta karakteristik massa batuan.
•
Berbagai teknik analisis tegangan & rengangan batuan.
•
Prinsip yg menyatakan respons massa batuan thd beban.
•
Metodologi yg logis utk penerapan teori & teknik mekanika utk solusi problem fisik
nyata dibidang rekayasa batuan. Sifat massa batuan dialam & asumsi dasar: 1. Heterogen: •
Mineralogis :jenis mineral pembentuk batuan yg berbeda-beda.
•
Butiran padatan :Ukuran&bentuk berbeda-beda.
•
Void : ukuran,bentuk,&penyebaran berbeda-beda.
2. Anisotrop : Memp sifat yg berbeda-beda pd arah yg berbeda. 3. Diskontinu : Massa batuan selalu mgd unsur struk geologi yg mengakibatkannya tdk kontinu spt krn kekar,sesar,retakan,fissure,bid perlapisan.Struk geologi ini cenderung “memperlemah”kondisi massa batuan. Bidang – bidang rekayasa disiplin mekbat berperan penting dlm : 1. rekayasa pertambangan : penentuan metode penggalian (rock cutting),pemboran &peledakan batuan,stabilitas timbunan overburden,stabilitas timbunan overburden,stabilitas terowongan & lombong(stoping). 2. Industri minyak bumi : pemboran 9oil drilling0, rock fracturing. 3. Rekayasa sipil : pondasi jembatan & gedung bertingkat,underground storage,tunnel dangkal 7 dlm,longsoran lereng batu,pelabuhan,airport,bendungan dsb. 4. Lingkungan hidup ; rock fracturing kaitannya dgn migrasi polutan akibat limbah industri.
Interaksi fungsional dlm rekayasa pertambangan. Bertujuan utk mengembangkan suatu skedul produksi & biaya yg berkesinambungan utk operasi penambangan.
Komponen & urutan program Mekbat utk pertambangan. •
Karakteristik Llokasi Penentuan sifat-2 hidromekanika dr massa batuan induk yg akan disambung.
•
Perumusan model tambang.Konseptualisasi data karakterisasi lokasi.
•
Analisis Rancangan. Pemilihan & aplikasi metode matematika& Komputasional utk mengkaji bbrp tataletak &strategi tambang.
•
Pemantauan kinerja batuan ,pengukuran respons massa batuan akibat operasi penambangan.
•
Analisis Retrospektif Kuantifikasi sifat massa batuan insitu & identifikasi bentuk respon dominan dari struk tambang.
Pd gambar terlihat adanya multi pass loop: -
Thp karakteristik lokasi tdk pernahmenghasilkan data yg cukup komprenhensif yg dpt dipakai utk merencanakan seluruh umur tambang.
-
Rancangan tambang : adl proses evolutif dimana respons rekayasa dirumuskan utk mencerminkan kinerja struk tambang pd kondisi. Bab.II Analisis Tegangan & Regangan.
1.
Tegangan = stress (σ ) gaya luar yg mengenai bhn dibagi dgn luas penampang dari bhn yg kena gaya tsb.(kgf/cm²) atau dampak dlm yg terjadi pada suatu benda akibat tekanan.
2.
Regangan = strain (ε ) akibat stress (mrp fungsi kekuatan & tegangan.) Strength (σ 1) : Gaya internal dr suatu bhn yg mempertahankan bhn tsb tetap pd bentuk semula. (kgf/cm²).
Cat: Satuan international utk teg adl.Mpa. 1 Mpa =10kg/cm²~10bar=1kN/m². σ = P/A kg/cm². ε = ∆ l / l cm / cmtakbersatuan. ∆ l=∆ l¹ + ∆ l². Hub antara Teg dgn Regangan dinyatakan dlm Hk. Hooke :”Apabila dlm sebuah benda padat dikenai tarikan atau tekan,mk akan terjadi pemanjangan atau pemendekan yg besarnya sebanding dgn besar gaya tarikan atau tekanan,& panjang benda mula2,”. Atau ∆ l = (l/E) (Pl/A) E : modulus elastisitas,Mpa. P/A = (∆ l/l). E σ = ε .E E = σ / ε
,Mpa. Bab III. Karakteristik Batuan.
Sifat batuan dibagi 2 : 1. Sifat Fisik : ♥
Bobot Isi
♥
Berat jenis
♥
Porositas
♥
Absorbsi
♥
Void Ratio.
2. Sifat Mekanik : ♥
Kuat tekan
♥
Kuat tarik
♥
Modulus Elastisitas
♥
Poisson Ratio
♥
Sudut Geser Dalam
♥
Kohesi
♥
Kuat Geser.
Ditijau dr efeknya pengujian dibagi 2 : ♥ Non destructive Test : Pengujian tanpa merusak percontoh,mis : pengujian sifat fisik. ♥ Deastructive Test : Pengujian dgn merusak percontoh. Mis : pengujian kuat tekan kuat geser.
Sifat fisik batuan berkaitan dgn : ♥ Rancangan peledakan. ♥ Perencanaan Penambangan. ♥ Perhitungan beban & analisis tegangan ♥ Analisis kemantapan lereng. Penentuan sifat Fisik Batuan : Wn = berat percontoh asli Wo = berat percontoh kering Ww = berat percontoh jenuh. Wa = brt percth jenuh +air +bejana Ws = brt percth jenuh dlm air
Wa – Wb
Vtp:Vol percth tp pori = Wo-Ws VT :Vol. percth total = Ww-Ws 1.Bobot Isi asli : γ n=Wn/(Ww-Ws) 2.Bobot Isi kering : γ d=Wo/(Ww-Ws) 3.Bobot Isi jenuh : γ s= Ww/ (Ww-Ws) 4.Berat jenis Semu : Wo / (Ww-Ws) ρ ap = γ w 5.Berat Jenis nyata : Wo /(Wo-Ws) ρ tr = γ w Wn - Wo 6.Kadar Asli Air = Wo
X100%
Ww-Wo 7.Kadar air jenuh :
X 100%
Wo Wn-Wo 8.Derajat kejenuan :
X 100%
Ww-Wo Ww-Wo 9. Porositas: n =
X 100%
Ww-Ws n 10. Void Ratio : e = l–n Penentuan Sifat mekanik Pengujian di lab Mek Bat. : 1.Tes uji kuat tekan Uniaksial (unconfined compression test). 2.Uji kuat tarik(indirect tensile strength test) 3. Uji Beban titik(point load test/tes franklin.)
