MEKANIKA BATUAN

29
MEKANIKA BATUAN UNTUK REKAYASA PERTAMBANGAN IR SUJIMAN. MT

description

ak

Transcript of MEKANIKA BATUAN

Page 1: MEKANIKA BATUAN

MEKANIKA BATUANUNTUK REKAYASA PERTAMBANGAN

IR SUJIMAN. MT

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KUTAI KARTANEGARATAHUN 2007

BAB 1 MEKANIKA BATUAN

Page 2: MEKANIKA BATUAN

1.1 Difinisi dan Konsep Umum

Mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritik dan terapan yang mempelajari

karakteristik, perilaku dan respons massa batuan akibat perubahan keseimbangan

medan gaya di sekitarnya, baik karena aktivitas manusia maupun alamiah.

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, 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 bukaan, dan

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

kelemahan suatu struktur telah ditingkatkan keakuratannya, sehingga mengurangi

unsur trial and error.

2

Page 3: MEKANIKA BATUAN

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 ).

1.3. Ruang Lingkup Mekanika Batuan

3

Page 4: 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

MANAJEMEN

PERENCANAAN DAN PERANCANGAN

TAMBANG

GEOLOGI PERTAMBANGAN

MEKANIKA BATUAN

Page 5: 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

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

Page 6: MEKANIKA BATUAN

6

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: 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: 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

- Analisis kemantapan lereng

8

Page 9: MEKANIKA BATUAN

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: 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)

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

10

Page 11: MEKANIKA BATUAN

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: 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: 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: MEKANIKA BATUAN

Bilas 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 ia disebut

rolation deformation pada tekanan dan tarikan yang langsung, perobahan yang terjadi

14

Page 15: MEKANIKA BATUAN

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

bahan bila 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 ).

TeoriCoulomb Mohr tentang pembentukan rekahan geser (shear failure).

15

Page 16: MEKANIKA BATUAN

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

(1)

Page 17: MEKANIKA BATUAN

B C

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

= 1 Cos sin

17

Page 18: MEKANIKA BATUAN

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: 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: 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