Beberapa Hubungan Sifat Fisika BatuanKELOMPOK V

AZALIATUL HIDAYAHMAKSUM MADJIDIFADHILA AMALIAHARTER CHANDRA BURIIBNU SULTAN

OUTLINEHubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika

Model Volumetrik - Sistem Persamaan Linear untuk Komposisi Batuan dan Penentuan Porositas

Model Sederhana untuk Patahan Batuan (Defect model)

Model Dengan Variabel Struktur Internal

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika dan Sifat Geoteknik

Catatan Tentang Perubahan Parameter Fisik dihubungkan Dengan Proses Kerusakan.

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaHubungan yang didasarkan pada teori fisika keadaan padatHubungan antara sifat elastik dan densitas telah jelaskan oleh Anderson (1967) dan disederhanakan dalam bentuk :

d = densitasmA = massa atomn = konstanta Gruneisen

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika--Hubungan yang didasarkan pada teori fisika keadaan padat

Korelasi antara rasio d/mA dengan parameter seimik untuk beberapa batu dalam plot logalritmikHubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika--Hubungan yang didasarkan pada teori fisika keadaan padat

Horai dan Simmons (1969,1970) mengembangkan hubungan antara kecepatan gelombang dan konduktivitas termal dari data silikat Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika--Hubungan yang didasarkan pada teori fisika keadaan padat

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika--Hubungan yang didasarkan pada teori fisika keadaan padat

Kesimpulan hubungan antara densitas, kecepatan gelombang kompresi (tekanan 50 Mpa)korelasi ini berlaku terutama untuk mineral dan batuan yaitu mineral yang solid di bagian bumi yang lebih dalam. Untuk batu alam bagian atas kerak bumi, efek retakan, fraktur, pori, kontak butiran, dll dominan mempengaruhi sifat fisik, batuan tidak dapat dianggap sebagai bahan padat terganggu tanpa kerusakan.Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika--Hubungan yang didasarkan pada teori fisika keadaan padat

Model Volumetrik - Sistem Persamaan Linear untuk Komposisi Batuan dan Penentuan PorositasModel volumetric (model yang mempertimbangkan volume unsur penyusun batuan) dapat dimulai dengan menghubungkannya definisi densitas dengan parameter lain. Densitas batuan berpori adalah:

Atau biasanya untuk batuan dengan n komponen:

Persamaan ini menunjukkan bahwa nilai efek densitas batuan tidak ambigu ditentukan oleh densitas masing-masing komponen dan volume fraksi masing-masing Vi = Volume fraksi ke-id I = Densitas ke-iHubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

Lanjutan.. Sebagai tambahan penentuan densitas dengan pengukuran densitas gamma-gammadensitas porositas neutron N (sebagai sifat skalar kedua) juga digunakan kedua bentuk sistim ini dari persamaan linier:

Jika instrumen dikalibrasi dengan menggunakan suatu material dengan perbandingan nomor atom (Z) dengan massa atom (A) yaitu Z/A = 0.5, maka hubungan antara densitas gamma-gamma dGG dan densitas massa d, didefinisikan oleh persamaan:

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

dGG = densitas yang diukur dengan instrumen gamma-gamma(Z/A)eff = perbandingan efektif rata-rata batuan

Beberapa nilai rata-rata densitas, untuk lempung bernilai relatif tinggi pada lapisan dalam dan batas air. Gipsum tidak berpori bernilai tinggi yang dihasilkan oleh hydrogen dalam kisi-kisi kristal

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

Lanjutan..

Beberapa Model VolumetrikLitologi, atau identifikasi matrik dan penentuan porositas menggunakan dua sifat terukur (logs)

2. Litologi atau identifikasi matriks dan penentuan porositas menggunakan padatan dari tiga sifat log terukur

3. Penyelesaian numerik dari sistem persamaan dalam estimasi litologi dan porositasHubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

1. Litologi, Identifikasi Matrik dan Penentuan Porositas Menggunakan Dua Sifat Terukur (logs)grafik sonic neutron dihitung dengan sifat pada tabel XIV.3. Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

Tiga batuan monomineral berpori (jenuh air) ditunjukkan 3 garis lurus dengan suatu skala porositas yang linear.

Beberapa kumpulan terukur dari travel time sonic dan porositas neutron berhubungan dengan satu titik pada crossplot dan menentukan jenis batuan dan porsitas. Tanda bintang pada gambar. 14.1 adalah suatu contoh (batu gamping dengan porositas =0,10)

2. Litologi, Identifikasi Matriks dan Penentuan Porositas Menggunakan Padatan dari Tiga Sifat Log TerukurJika tersedia tiga log porositas (sonik, neutron dan densitas), crossplot simultan 3 dimensi menyatakan ketiganya. Burke, dkk., (1969) mendefinisikan 2 parameter M dan N. M kombinasi sifat sonik dan densitas, N mengkombinasikan neutron dan sifat densitas . Perhitungan maju didasarkan pada matrik-matriks yang diketahui dan sifat fluida, yaitu

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

Lanjutan.Menggunakan nilai matriks dan Fluida parameter bebas porositas M dan N dapat dihitung untuk berbagai jenis matriks dan diplot. Versi kedua dua parameter yang digunakan untuk interpretasi

Hal Ini menentukan posisi titik profil terukur atau pemotongan dalam plot M N dan memberikan estimasi litologi t , dGG, N = nilai terukur dari logHubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

Dengan mengikuti langkah ini, porositas dapat dihitung berdasarkan pada penentuan jenis matriks dan hubungan sifat matriks. Pasangan data M, N antara titik-titik matrik terhitung pada plot MN merepresentasikan matriks komposit(composit matrik). Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

Lanjutan.

3. Penyelesaian Numerik dari Sistem Persamaan dalam Estimasi litologi dan PorositasLangkah utama mengikuti gambaran terbaik oleh Doveton (1986) dari filosofi metode ini, dasar-dasar fisika dan matematika dari metode aljabar matrik. Untuk batuan berpori yang jenuh air dengan penyusun matriks, terdiri dari Kalsit (c), dolomit (D), dan kuarsa atau chert (Q), masing-masing pada tabel adalah :

dan persamaan kesetimbangan volum adalah 1 = VC + VD + VQ + Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

VC, VD, VQ = fraksi volume dari komponen mineral

Sistem dari empat sistem persamaan liniear dapat ditulis sebagai persamaan matrik

M = R V atau, V = R-1 M. Pada kasus ini persamaan matriks dalam bentuk diperluas adalah : Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode GeofisikaModel Volumetrik

Lanjutan.M = Matriks terukurR = Matriks responV = Matriks Fraksi VolumR-1 = Invers koefisien matrik

Model Sederhana untuk Patahan Batuan (Defect model)memperlihatkan suatu contoh plot bilogaritmik konduktivitas termal vs kecepatan. Parameter kurva Ax. Beberapa nilai A untuk beberapa macam mineral ditunjukkan pada bagian atas sumbu axis. Data eksperimen untuk gneiss, schist, melaphyre dan basalt disusun pada dua kelompok, yaitu: A = 0.09-0.13 = gneiss dan phyllite, rata-rata A 0.1 A = 0.04-0.06 = basalt dan melaphyre, rata-rata A 0.045 Model sederhana untuk patahan batuan (Defect model)Konduktivitas termal dan kecepatan gelombang

Model Dengan Variabel Struktur InternalPada model dengan variabel struktur internal ditunjukkan dengan sudut struktur Model ini diaplikasikan untuk sifat-sifat penting: -> elastik, -> termal, -> listrik Hubungan persamaan tersebut memperlihatkan arsitektur yang sama untuk menghitung sifat makro (berhubungan dengan model atau batuan secara keseluruhan).Dalam hubungan umum ini, sifat-sifat mikro (contoh konduktivitas termal batuan) dari mineral dihubungkan dengan sifat makro; hal ini juga betul untuk sifat bonding. Tetapi fraksi volume dan struktur selalu mempunyai sifat-sifat yang sama antara lain, elastik, listrik, termal dan sifat-sifat fisik lebih jauh Model Dengan Variabel Struktur Internal

LanjutanKecepatan ternomalisasi, pada kasus ini adalah gelombang longitudinal (pergerakan vertikal) dalam batuan berpori keringKonduktivitas termal ternormalisasi adalah konduktivitas batuan (atau model) dibagi dengan konduktivitas material matrik padat. Model Dengan Variabel Struktur InternalKonduktivitas Termal TernormalisasiKecepatan Ternormalisasi

Plot kurva memperlihatkan suatu jaringan dari dua keluarga kurva. (1) parameter porositas, (2) struktur sebagai parameter. Ini berarti bahwa beberapa korelasi antara kecepatan dan konduktivitas termal dikontrol oleh: Porositas dan struktur internal (jaringan parameter) Kontak atau sifat bonding (f=4 dan e/s = 0,5) Grain dan sifat geometri pori (jaringan dihitung untuk g/ p = 0,5) Sifat matriks (faktor normalisasi) Model Dengan Variabel Struktur InternalLanjutan

Model Dengan Variabel Struktur InternalLanjutankorelasi antara konduktivitas termal vs. faktor formasiPeng-grid-an diterapkan pada data eksperimen pada batu pasir Cambrian dengan kandungan kuarsa relatif tinggi (69-87%).Hal ini berarti bahwa korelasi dikontrol oleh: Prositas dan struktur internal (parameter jaringan) Kontak atau sifat bonding Grain dan sifat geometri pori-pori, dan sifat matrik sebagai faktor normalisasi.

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika dan SifatGeoteknikDalam prakteknya kombinasi metode geofisika dan geoteknik sangat menguntungkan. Model bawah permukaan dalam bentuk fisik dapat diperoleh dengan metode geofisika. Maka bagian-bagian yang jadi obyek studi dapat dipilih untuk pendetailan karakterisasi geoteknik dengan tes geoteknik (di lokasi atau dengan sampel di laboratorium).

Hal yang akan dibahas :1. Sifat patahan yang diperoleh dari pengukuran seismik2. Hubungan antara penentuan statistik dan penentuan dinamik sifat elastis.3.Korelasi sifat-sifat kekuatan dan sifat-sifat geofisika.Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika dan Sifat Geoteknik

Sifat patahan yang diperoleh dari pengukuran seismikUntuk mengetahui kekuatan pengaruh retakan maka kecepatan gelombang elastik digunakan untuk pengukuran retakan. Kofisien retakan dapat ditentukan oleh hubungan waktu rata-rata :

Pengukuran defect (kerusakan) diperkenalkan dengan D parameter defect/ kerusakan. Parameter ini merupakan parameter utama retakan yang berpengaruh pada parameter geofisika (kecepatan, waktu perambahan) Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika dan Sifat GeoteknikV = KecepatanVsolid = Kecepatan pada material matriks padatVfracture = Kecepatan dari retakan yang terisi fluida

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika dan Sifat GeoteknikCrack per meter dan kecepatanindeks RQD dan kecepatanDefect parameter dan crackBeberapa kurva yang menggambarkan hubungan parameter geotektonik dengan kecepatan gelombang

Modulus Statik dan Dinamis Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika dan Sifat GeoteknikEksponen n bergantung pada jenis batuan dan sama dengan eksponen untuk modulus dinamik, kecenderungan meningkat dari pasir ke lempung. Gorjinov dan Ljachowickij (1979) menentukan modulus Young statik dan dinamik dari pengukuran Seismik dangkal dan uji mekanika tanah pada kedalaman hingga 10 m dan menerapkan linier regresi pada data yang sama dengan persamaan 10.62 sehingga diperoleh : Estat = a Edyn + bModulus StatikModulus Dinamik

Korelasi antara sifat-sifat geofisika dan sifat kekuatan batuanSifat kekuatan batuan bergantung pada:Jenis bonding (ikatan) dan kualitas partikel padat (ikatan padat dalam kasus batuan beku, sementasi pada sedimen kuat, kohesi pada lempung, pecahan pada sedimen lemah tanpa kohesi yaitu pasir dan gravel).Struktur internal batuan dari kerangka batuan .Batuan sedimen lemah memilik nilai kekuatan paling kecil, untuk sedimen tidak kohesif (pasir dan gravel) kekuatannya dikonrol oleh friksi pada kontak antar butiranKorelasi antara kecepatan gelombang dan sifat kekuatan didasarkan pada Sifat-sifat seperti porositas, jenis bonding, kandungan air dan lainnya berpengaruh pada kecepatan kecepatan gelombang elastik dan sifat kekuatan

Hubungan Antar Sifat yang Ditentukan dengan Metode Geofisika dan Sifat Geoteknik

Catatan Tentang Perubahan Parameter Fisik dihubungkan Dengan Proses Kerusakan.Kerusakan berhubungan dengan perubahan dalam batuan. Sebelum dan setelah kerusakan, merupakan subyek kajian tentang proses kerusakan dan juga merupakan problem dalam memprediksi terjadinya gempa bumi. Walaupun banyak permasalahan dan terbuka pertanyaan dalam banyak pengamatan eksperimen, memperlihatkan perubahan sebelum adanya kerusakan (pre failure changes). p/s Resistivitas jenis Emisi radon Pada analisis model struktur internal merupakan suatu cara interpretasi perubahan berhubungan yang dengan tekanan uniaxial pada sampel patahan mikro didasarkan pada plot vp/vs versus vs. Catatan Tentang Perubahan Parameter Fisik dihubungkan Dengan Proses Kerusakan.

TERIMA KASIH TERIMA KASIH