PENGARUH UKURAN CONTOH TERHADAP … Vol. XVI No. 1/2009 PENGARUH UKURAN CONTOH TERHADAP KEKUATAN...

JTM Vol. XVI No. 1/2009

PENGARUH UKURAN CONTOH

TERHADAP KEKUATAN BATUAN

Singgih Saptono1, Suseno Kramadibrata

2, Budi Sulistianto

2, Ridho K. Wattimena

2

Sari Massa batuan dilihat dari sisi makro dan mikro merupakan material heterogen dan media diskontinu. Hasil

pengujian insitu dan laboratorium menunjukkan bahwa kuat tekan uniaksial dan kohesi batuan dipengaruhi oleh

dimensi contoh batuan, yang dikenal dengan istilah pengaruh skala.

Kata Kunci: kekuatan batuan, diskontinyu, pengaruh skala.

Abstract

Rock mass in terms of macro and micro is a heterogeneous material and discontinuous media. Insitu and

laboratory testing results indicate that the uniaxial compressive strength and cohesion of rock influenced by the

dimensions of rock samples, which is known as the scale effect.

Keyword: rock strength, discontinue, scale effect.

1) Mahasiswa Program Doktor, Program Studi Rekayasa Pertambangan, Fakultas Teknik Pertambangan dan

Perminyakan. Email: [email protected] 2) Prodi Rekayasa Pertambangan, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan

Institut Teknologi Bandung

I. PENDAHULUAN

Di alam, batuan merupakan massa batuan yang

bersifat heterogen dan memiliki bidang

diskontinu seperti kekar, retakan, dan bidang

perlapisan. Sifat heterogen batuan memberikan

perbedaan kekuatan di setiap titik material

penyusun batuan. Sehingga kekuatan batuan

menjadi sukar untuk dianalisis. Oleh karena itu

untuk mengetahui kekuatan batuan memerlukan

pengujian terhadap contoh batuan yang

mewakilinya. Pada umumnya, contoh batuan

yang diuji di laboratorium berukuran kecil dan

tidak mengandung retakan. Sementara contoh

batuan berukuran besar mengandung retakan.

Sehingga pada pekerjaan rekayasa batuan sifat

utama yang harus diperhatikan adalah sifat

keheterogenan dan perbedaan sifat kesegala

arah (anisotropi). Lebih jelasnya tulisan ini

akan membahas pengaruh skala terhadap kuat

tekan uniaksial dan kekuatan geser batuan.

II. DEFINISI PENGARUH SKALA Gambar 1. adalah ilustrasi mengenai masalah

pengaruh skala pada batuan. Semakin besar

contoh batuan semakin bersifat heterogen dan

menunjukkan adanya pola acak bidang

diskontinyu.

Walaupun secara teori dalam perhitungan di

mekanika batuan contoh batuan dianggap

bersifat homogen, isotropi dan kontinyu, pada

kenyataannya contoh batuan diambil dari

formasi yang sama bisa memiliki kekuatan yang

berbeda karena sifat heterogen dan jaringan

bidang kekar yang berbeda. Hasil pengujian

contoh batuan menunjukkan bahwa kekuatan

batuan sangat bervariasi dan sangat acak

sebanding dengan bertambahnya ukuran contoh.

Seperti ditunjukkan pada inset gambar 1, bahwa

ada hubungan pengaruh skala dengan kekuatan

batuan. Pengaruh skala maksudnya ukuran atau

volume diatas ukuran memiliki kekuatan batuan

tidak berubah. Volume ukuran contoh ini

dikenal dengan Representative Elementary

Volume (REV) dan REV sangat dipengaruhi

oleh jenis batuan. Adapun yang dimaksudkan

REV adalah contoh batuan utuh dengan satu

kekar (Cunha, P. A., 1990).

Kondisi keheterogenan pada batuan disebut

pengaruh skala. Adapun sifat keheterogenan

batuan sangat dipengaruhi oleh:

1. Perbedaan kompisisi mineral.

2. Keberagaman komponen mineral.

3. Perbedaan ukuran butir komponen

penyusun.

4. Persentase dari salah satu komponen

meningkat melebihi 100% dari nilai rata-rata

(Charussa-Graca, J., 1985).

Adanya konsentrasi komponen tertentu dalam

titik yang berbeda.

III. PENENTUAN BIDANG

DISKONTINUITAS

Salah satu bentuk keheterogenan di batuan

adalah bidang diskontinuitas dan caranya

menentukan bidang diskontinuitas adalah

penggunaan indek. Contoh, penggunaan alat

indek yaitu penggunaan kompas geologi untuk

mengukur orientasi bidang kekar di massa

batuan, indek pengukuran kekasaran

permukaan, dan untuk mengukur kekuatan

dengan palu geologi, pisau lipat dan peralatan

Singgih Saptono, Suseno Kramadibrata, Budi Sulistianto, Ridho K. Wattimena

seperti Point load index, Schmidt hammer dan

Penetrometer.

Untuk mengetahui pola kekar di massa batuan

adalah dengan mengukur orientasi (kemiringan

dan arah kemiringan) kekar dengan

menggunakan kompas geologi. Hasil

pengukuran orientasi kekar selanjutnya

dianalisis secara statistik dengan menggunakan

jaring Schmidt (Schimdtnet) sehingga dapat

memberikan informasi pola kekar (Gambar 2).

Informasi ini dapat memberikan potensi

kemungkinan bentuk kelongsoran akibat

struktur kekar dan mengin-formasikan pola

distribusi tegangan yang mengenai massa

batuan.

Penurunan kekuatan batuan akibat kekar sangat

berhubungan dengan karakteristik dan

geometris kekar, yaitu orientasi kekar, jarak

antar kekar, bukaan antar kekar, kemenerusan,

kekasaran, dan material pengisi kekar. Contoh,

analisis yang sederhana terhadap karakteristik

geometri kekar ditunjukkan pada Gambar 2.

Salah satu karaketeristik geometris kekar yang

bisa diukur dan sangat menentukan kekuatan

massa batuan adalah jarak kekar. Jarak antar

kekar dapat diukur dari core maupun singkapan

batuan (scanline). Hasil pengukuran jarak kekar

berupa frekuensi kekar dan kondisi kualitas

batuan (Rock Quality Designation, RQD).

Ketika penggalian sudah berlangsung, selain

pengukuran RQD dari core juga dapat

dilakukan dengan scanline pada singkapan

batuan. Untuk pengukuran dengan scanline

memerlukan peralatan seperti rol meter dan

kompas geologi, rol meter yang dibentangkan

sepanjang dinding singkapan batuan

(pengamatan) seperti ilustrasi pengukuran

dengan scanline dapat dilihat pada Gambar 3.

Hasil pengamatan orientasi kekar berupa

kemiringan dan arah kekar serta jarak semu

antar bidang kekar. Jarak sebenarnya antar

bidang kekar dihitung dengan persamaan (1)

(Kramadibrata, S., 1996).

2

)(cos 1

1,11,+

++

+=

iiiii jd

θθ

(1)

Keterangan ji,i+1 adalah jarak semu antar bidang

kekar, θi adalah sudut antara garis normal

dengan scanline, dan di,i+1 adalah jarak

sebenarnya antar bidang kekar.

Jarak rata-rata antar bidang kekar set bidang

kekar A dihitung dengan persamaan (2)


k

dswA

dswA

n

iiiii∑

=

++

=1

1,1, )cos(θ

(2)

Keterangan dswAi,i+1 adalah jarak semu antar

bidang kekar pada set bidang A, adalah jumlah

bidang kekar dalam satu set.

Jarak rata-rata antar bidang kekar sepanjang

scanline dihitung dengan persamaan (3)


m

dsw

dsw

m

im∑

==

1 (3)

Keterangan dswm adalah jumlah jarak kekar

sebenarnya sepanjang scanline setiap set. m

adalah jumlah set kekar dan dsw adalah rata-

rata jarak kekar sepanjang scanline.

Untuk menentukan RQD berdasarkan

pengukuran scanline Priest & Hudson

menyatakan bahwa secara umum jarak kekar

sebagai suatu fungsi kumulatif antara jarak

kekar terhadap frekuensi kekar dan mempunyai

fungsi log-normal atau negatif eksponensial,

seperti pada gambar 4 dan untuk menentukan

kualitas batuan (RQD) dengan scanline dapat

menggunakan persamaan (4) yaitu (Pratt, H. R.,

Black, A. D. and Brace, W,F., 1974).

RQD = 100 e-λ 0,1 (1 + λ 0,1) (4)

Keterangan: λ adalah frekuensi kekar yang

menyatakan banyaknya kekar setiap meter.

Untuk menghitung RQD dari core hasil

pemboran inti berdasarkan persamaan (5), yaitu

%100xpemborankemajuanPanjang

m1,0corepanjangJumlahRQD

>= (5)

IV. PENGARUH SKALA PADA

KEKUATAN BATUAN

4.1. Kuat tekan uniaksial Berdasarkan buku-buku mekanika batuan

bahwa ada perbedaan pendapat mengenai

kekuatan batuan terhadap pengaruh skala.

Contoh, Hudgson & Cook menyatakan bahwa

tidak ada hubungan antara kekuatan terhadap

ukuran contoh., sementara Bernaix menyatakan

bahwa kekuatan batuan dipengaruhi oleh

ukuran contoh juga menyatakan bahwa

kekuatan batuan sangat acak, akan tetapi

menunjukkan bahwa kekuatan rata-rata batuan

mempunyai kecenderungan membentuk suatu

fungsi penurunan kekuatan terhadap ukuran

contoh. Untuk menjelaskan fenomena ini,

Bernaix menggunakan metode analisis statistik

dengan menghubungkan antara kekuatan

terhadap ukuran contoh yang mengandung

bidang kekar. Sehingga diperoleh

kecenderungan semakin besar ukuran semakin

bertambah bidang kekar. Juga didukung bahwa

pada ukuran contoh besar terdapat adanya

pengaruh simpanan energi, yang akan

mempercepat proses propagrasi rekahan. Teori

“weakest link” (Weibull, W. A., 1939) banyak

Pengaruh Ukuran Contoh terhadap Kekuatan Batuan

3

digunakan untuk menjelaskan pengaruh ukuran

terhadap kekuatan logam dan batuan utuh, serta

untuk menjelaskan keruntuhan batuan terhadap

pengaruh struktur acak dengan anggapan bahwa

contoh terdiri dari satu kesatuan. Hasil kriteria

kekuatan batuan bahwa adai hubungan antara

volume contoh dengan kekuatan batuan, seperti

pada persamaan (6) (Weibull, W. A., 1939),

yaitu:

=

2

1

2

1 loglogV

Vm

σ

σ (6)

Keterangan σ adalah kuat tekan uniaksial dan V

adalah volume contoh, dan m konstanta

material.

Penelitian mengenai pengaruh skala terhadap

kuat tekan uniaksial dengan menggunakan

pendekatan teori persamaan Weibull (Weibull,

W. A., 1939) telah dilakukan oleh Lundborg

(Lundborg, N. 1967) dan Bieniawski

(Bieniawski, Z.T., 1968) dengan contoh granit

dan batubara berbentuk silinder. Hasil

penelitian Lundborg diperoleh konstanta

batuan, m = 12, dan Bieniawski diperoleh

konstanta batuan, m = 2,5. Penelitian

selanjutnya yang dilakukan oleh Mogi (Mogi,

K., 1962) Abou-Sayed & Brechtel & Hustrulid

(Abou-Sayed, A. S., and Brechtel, C. E., 1976)

menyimpulkan bahwa hubungan antara kuat

tekan batuan terhadap ukuran contoh mengikuti

fungsi power, seperti pada persamaan (7)

(Abou-Sayed, A. S., and Brechtel, C. E., 1976). BAD−

=σ (7)

Keterangan σ adalah kekuatan contoh, D adalah

diameter contoh, A dan B adalah konstanta

batuan.

Pratt dkk. (Pratt, H. R., Black, A. D. And Brace,

W, F., 1972) meneliti pengaruh sisi panjang

contoh berbentuk kubus terhadap kuat tekan

uniaksial, memperlihatkan bahwa semakin

panjang contoh semakin berkurang kuat tekan

uniaksial (Gambar 5).

Lama & Gonano (Lama,R.D. and L.P.Gonano.

1976) and Kaczynski (Kaczynski, R. R., 1986)

menyatakan bahwa ada pengaruh kuat tekan

batuan terhadap volume contoh yaitu semakin

besar volume contoh semakin berkurang kuat

tekan uniaksial (Gambar 6).

Berdasarkan penelitian Pratt dkk. (Pratt, H. R.,

Black, A. D. And Brace, W, F., 1972) , Singh

(Singh, M.M., 1981) yang dikutip kembali oleh

Herget (Herget, G., 1988) menguji pengaruh

sisi panjang untuk contoh batubara berbentuk

kubus dari beberapa tempat menunjukkan

bahwa kuat tekan uniaksial batubara

dipengaruhi oleh skala (Gambar 7), dan fungsi

kuat tekan terhadap sisi panjang contoh adalah

fungsi power yaitu persamaan (8) (Herget, G.,

1988)

UCS = 0,498 x (ukuran kumulatif)-0,59

(8)

Workshop mengenai pengaruh skala pertama

kali dilakukan tahun 1990 dan workshop

pengaruh skala kedua pada tahun 1993.

Kramadibrata & Jones (Kramadibrata, S., and

Jones, I.O., 1993) menyatakan bahwa kuat

tekan batuan beku dipengaruhi oleh pengaruh

skala dengan fungsi power antara diameter dan

kuat tekan uniaksial (Gambar 8).

4.2. Kekuatan Geser Batuan Karakteristik kekuatan geser batuan yang terdiri

dari kohesi dan sudut gesek dalam sangat

berperan pada perancangan lereng. Kohesi dan

sudut gesek dalam dapat ditentukan di

laboratorium dengan uji kuat geser langsung

dan uji triaksial. Pada umumnya kekuatan geser

hasil pengujian insitu memberikan nilai lebih

rendah daripada hasil pengujian laboratorium.

Penurunan kekuatan geser dari pengujian

laboratorium dan pengujian insitu dapat

mencapai 63-84% (Kimishima, H., 1970).

Sementara Rocha (Rocha, M., 1964)

mengemukakan bahwa batuan anisotropi,

seperti batuskis mempunyai .perbedaan

kekuatan geser batuan antara laboratorium dan

insitu cukup besar karena sangat dipengaruhi

oleh pengaruh skala.

Pengujian mengenai kekuatan geser terhadap

pengaruh ukuran pada umumnya dilakukan

dengan menggunakan uji kuat geser langsung,

seperti yang dilakukan oleh Bandis (Bandis,

S,C., 1990) dan Cunha (Cunha, P. A., 1990).

Bandis (Bandis, S,C., 1990) dan Cunha (Cunha,

P. A., 1990) menyatakan bahwa kekuatan geser

batuan akan semakin berkurang dengan

bertambah panjang bidang permukaan

diskontinu. Hasil yang dilakukan Bandis

(Bandis, S,C., 1990) dan Cunha (Cunha, P. A.,

1990) sama dengan hasil penelitian yang

dilakukan oleh Fecker & Rengers (Fecker. E.

and N. Rengers., 1971) bahwa kekuatan geser

semakin berkurang dengan pengurangan

kekasaran permukaan. Pendapat Fecker &

Rengers (Fecker. E. and N. Rengers., 1971)

diperkuat lagi dengan pendapat beberapa

peneliti seperti Barroso (Barosso, A., 1966),

Pratt dkk. (Pratt, H. R., Black, A. D. and Brace,

W, F., 1974), Barton (Barton, N., 1976) dan

Yoshinaka dkk. (Yoshinaka, R., Yoshida, J.,

Arai, H and Arisaka, S., 1993) yang

berpendapat bahwa ukuran contoh berpengaruh

pada kekuatan geser batuan.

Yoshinaka dkk. (Yoshinaka, R., Yoshida, J.,

Arai, H and Arisaka, S., 1993) menyatakan

bahwa kekuatan geser batuan sangat


dipengaruhi oleh ukuran contoh Pengujian yang

diterapkan oleh Yoshinaka dkk mempunyai

untuk ukuran contoh batuan dari 20 cm2 sampai

dengan 9600 cm2. Sementara Pratt dkk. (Pratt,

H. R., Black, A. D. and Brace, W, F., 1974)

mengkhususkan untuk penelitian terhadap sudut

gesek dalam dan menyatakan bahwa tidak ada

kecenderungan pengaruh skala untuk sudut

gesek dalam. Hal yang sama dikemukan oleh

Barton (Barton, N., 1976).

Il Nitskaya (1969, dikutip kembali oleh

Vutukuri Lama & Saluja (Weibull, W.A., 1939)

telah melakukan uji geser skala laboratorium

untuk contoh ukuran besar Gabro dan Marmer

berdameter dari 1 cm sampai dengan 7 cm,

menyatakan bahwa kohesi Gabro dan Marmer

sangat dipengaruhi oleh pengaruh skala dan

mempunyai fungsi hubungan pengaruh skala

dan kohesi adalah sebagai fungsi power.

Sebelumnya, Barroso (Barosso, A., 1966)

menyatakan bahwa ada pengaruh skala pada

kohesi (Gambar 9).

Londe (Londe, P., 1973) membuat kesimpulan

dari hasil penelitian batugamping terkekarkan,

untuk contoh berukuran diameter contoh 8 cm

sampai dengan 30 cm, bahwa kohesi semakin

berkurang dengan penambahan ukuran contoh,

dan sudut gesek dalam tidak dipengaruhi oleh

pengaruh skala.

Muratha & Cunha (Schenider, H. J.,1976)

meneliti hubungan antara tegangan geser

terhadap luas geser contoh dari 30 cm2 sampai

dengan 160 cm2 (Gambar 10). Kondisi

kekasaran bidang kekar (Joint Roughness

Condition, JRC), pada ukuran 30 cm2

mempunyai JRC antara 2 dan 4 kekuatan geser

untuk menggeser besar, dan pada ukuran 160

cm2 mempunyai JRC antara 8 dan 10

memperlihatkan hasil kekuatan geser semakin

kecil.


membuat hubungan antara luas permukaan

dengan tegangan geser mengikuti fungsi

eksponensial (Gambar 10), yaitu:

τ = c + a exp (-bA) (9)

Keterangan a, b, dan c adalah konstanta; c

diambil sebagai nilai minimum tegangan geser,

dan A adalah luas permukaan geser.


menyimpulkan bahwa kekuatan akan menurun

berdasarkan luas permukaan dan menjadi cepat

penurunan dengan meningkatnya tegangan

normal (Gambar 11).

V. FAKTOR YANG BERPENGARUH

PADA KEKUATAN GESER Faktor-faktor yang berpengaruh pada kekuatan

geser adalah jenis batuan, keberadaan bidang

kekar, pelapukan, kondisi permukaan kekar, air,

pengaruh skala, metode pengujian dan material

pengisi.

5.1. Jenis Batuan Jenis batuan: ukuran butir, tekstur mineral,

sementasi antar butir/mineral.

5.2. Pelapukan

Pelapukan akan mempengaruhi Joint

Roughness Coeficient (JRC) dan Joint

Compressive Strength (JCS). Dan, pelapukan

akan menyebabkan berkurangnya kekuatan

batuan sehingga menghasilkan penurunan

kekuatan geser. Ketebalan pelapukan di bidang

kekar sangat tergantung pada jenis batuan

terutama pada tingkat permeabilitas batuan.

Barton[5]

menunjukkan pengaruh mekanik

pelapukan, bahwa perubahan sedikit dari batuan

segar dapat menyebabkan penurunan kekuatan

mekanik jauh lebih parah daripada proses

pelapukan yang bertahap di batuan lapuk.

Sementara, Daerman dkk. (Dearman, W. R.,

Baynes, F. J. and Irfan, T. Y., 1978)

memperlihatkan kuat tekan berkurang secara

linier dengan bertambahnya tingkat pelapukan.

5.3. Kondisi Geometri Permukaan Bidang

Kekar

Kondisi geometri permukaan bidang kekar

mempunyai pengaruh pada perilaku geseran,

dan terutama sangat berpengaruh pada proses

dilatasi dan secara umum mempengaruhi sudut

kekasaran. Kondisi ini diperkuat lagi oleh hasil

penelitian Schneider (Saptono, S.,

Kramadibrata, S, Wattimena, R. K., Sulistianto,

B., Nugroho, P., Iskanadar, E., Bahri, S., 2008)

terhadap contoh granit, batupasir dan

batugamping dengan kekuatan sama dan JRC

berbeda. Dengan demikian bahwa JRC

mempengaruhi kekuatan geser batuan.

5.4. Air Keberadaan air pada bidang kekar

menyebabkan pengaruh mekanik dan kimia,

yang paling penting adalah mengurangi

kekuatan geser kerena adanya tegangan efektif.

Air akan cenderung mengurangi energi

permukaan dan kekuatan antar kristal penyusun

batuan, hasilnya sifat mekanik menjadi turun.

Keberadaan air sangat berperan pada kekuatan

batuan, sebagai contoh batuan yang sangat peka

terhadap air adalah batulumpur, batulempung

dan batulanau (Bukovansky, 1962; 1966 dikutip

kembali oleh Vutukuri Lama & Saluja, 1974).

Keadaan ini secara berlanjut mengurangi

kekuatan geser. Barton (Barton, N., 1976)

menerangkan bahwa pengurangan kekuatan


5

geser karena menurunnya tegangan tarik dan

kuat tekan. Sehingga penurunan sudut gesek

dalam terjadi pada batuan tidak brittle dan

untuk batuan brittle berlaku sebaliknya, yaitu

tidak terjadi penurunan sudut gesek dalam.

5.5. Pengaruh skala Pada beberapa hasil penelitian menunjukkan

bahwa penurunan kuat tekan batuan akibat

pengaruh skala akan berhenti pada contoh batu

uji berukuran kurang lebih 1m. Sedangkan

pengaruh skala untuk kuat geser hanya berlaku

hingga ukuran batu uji antara 2 – 3 m (Rocha,

M., 1964). Sementara, hasil penelitian

mengenai perpindahan pada lereng massa

batuan di tambang terbuka batubara

menunjukkan bahwa perpindahan kumulatif

dapat mencapai 1 m untuk lereng dengan

ketinggian 120 m (Gambar 12), perpindahan

yang terjadi tidak menunjukkan terjadi

kelongsoran tetapi masih masuk dalam tahap

rayapan. Proses rayapan merupakan gabungan

dari proses pengurangan kekuatan massa

batuan, pengaruh air dan pengaruh skala pada

massa batuan.

5.6. Metode Pengujian Pada umumnya metode pengujian yang

diterapkan pada uji kuat geser ukuran besar

adalah pengujian kuat geser langsung. Karena

dapat mensimulasikan untuk kondisi asli di

lapangan dan cocok untuk diterapkan terhadap

batuan berlapis dan terkekarkan (Chee-Kuen

Yip., 1977). Pada pengujian kuat geser

langsung pemberian beban normal merupakan

hal yang penting. Kramadibarata dkk

Kramadibrata, S., Saptono, S., Wicaksana, Y.,

Prasetyo H. S, 2009) menyarankan bahwa

pemberian beban normal perlu diperhatikan.

Khusus untuk batuan yang ada di Indonesia

penutupaan crack batuan utuh setelah diberikan

beban 12,5% dari kuat tekan uniaksial.

5.7. Material Pengisi

Pada kasus kelongsoran bidang pada umumnya

diinisiasi oleh bidang perlapisan yang terdapat

material pengisi. Jika material pengisi lebih

tebal dari tinggi kekasaran, maka karakteristik

material pengisi yang lebih berpengaruh, tetapi

jika material pengisi tersebut lebih tipis, maka

kekasaran akan berperan pada kelongsoran.

Goodman (Goodman, R. E.,1974) dan Ladanyi

& Archambault (Ladanyi, R. and Archambault,

G. 1970) melakukan penelitian terhadap

perilaku kekar dengan pengisi dan tidak ada

material pengisi bahwa kekuatan geser akan

berkurang secara bertahap sesuai hingga

mencapai 50% dari hasil kekuatan geser

laboratorium ketika ketebalan lapisan pengisi

melebihi tinggi maksimum kekasaran.

VI. PENUTUP

Pandangan mengenai pengaruh ukuran contoh

terhadap kekuatan berbeda, tetapi sebagian

besar sampai saat ini cenderung dapat

menerima penurunan kekuatan akibat

meningkatkan ukuran contoh. Dimensi linier

sekitar 1,0 m sebagai batas pengaruh ukuran

contoh yang mengindikasikan terjadinya

pengaruh skala. Namun berdasarkan

pengamatan, bahwa kekuatan bervariasi sesuai

dengan jenis batuan. Potensi adanya pengaruh

skala selain pada kuat tekan uniaksial juga

terjadi pada kekuatan geser, yaitu pada kohesi.

Kohesi akan berkurang dengan bertambahnya

ukuran contoh hingga mencapai batas asimtotik

sebagai batas tidak dipengaruhi lagi oleh

pengaruh skala dan sudut gesek dalam tidak

dipengaruhi oleh pengaruh skala. Faktor yang

berpengaruh pada kekuatan geser selain

pengaruh skala adalah jenis batuan, keberadaan

bidang kekar, pelapukan, kondisi permukaan

kekar, air, metode pengujian dan material

pengisi.

DAFTAR PUSTAKA

1. Abou-Sayed, A.S., and Brechtel, C.E.,

1976, Experimental investigation of the

effects of size on the UCS of Cedar City

quartz diorite. Proc. 17th

US Symp. On

rock mechanics, Snowbirds, Utha. 5D6-1-

5D6-6.

2. Bandis, S,C., 1990, Scale effects in the

strength and deformability of rocks and

rock joints. Proc. The 1st Intl. Workshop

on scale effects in Rock masses, Edited by

Cunha, P.A. Luen, Norway 59-76.

3. Barnaix, J., 1974, General Report on

Theme 1. 3rd ISRM Congr., Vol. 1 Denver.

4. Barroso, A., 1966, Contribution to Theme

B. Proc. 1st. Intl. Congr. Of ISRM, Lisbon,

Vol. 3. 588-591.

5. Barton, N., 1973, Review of new strength

criterion for rock joints, Engineering

Geology, Vol. 7, No. 4: 287-332.

6. Barton, N., 1976, The shear strength of

rock and rock joints, Intl. J. Rock Mech.

Min. & Sci. Vol. 13: 255-279.

7. Bieniawski, Z.T., 1968, The effect of

specimen size on the strength of coal.

International Journal on Rock Mechanics

and Mining Sciences & Mecahnics

Abstracts, V. 5 n. 4, 325-335.

8. Charrusa-Graca, J., 1985, Heterogenity and

scale effects (in Portuguese), Recearch

program Lisbon, LNEC.

9. Chee-Kuen Yip., 1977, Shear strength and

deformability. Ph.D. Thesis. MIT.

10. Cunha, P.A., 1990, Scale effects in Rock

Masses. Proc. The 1st Intl. Workshop on

scale effects in Rock masses, Edited by

Cunha, P.A. Luen, Norway 3-30.


11. Dearman, W.R., 1978, Baynes, F.J. and

Irfan, T.Y., Engineering Grading of

wathered granite. Engineering Geology,

12: 345-374.

12. Fecker. E. and N. Rengers., 1971,

Measurement of large scale roughness of

rock planes by means of profilograph and

geological compass. Proc. Int. Symp. On

Rock Failure, Nancy (ISRM) Paper 1-18.

13. Goodman, R.E., 1974, The mechanical

properties of joints. Proc. 3rd ISRM congr.

Vol. 1. Denver.

14. Herget, G., 1988, Stresses in rock. A.A.

Balkema Publ: 179p.

15. Hudgson, K. and Cook, N.G., 1970, The

effects of size and stress gradient on the

strength of rock. Proc. 2nd ISRM Congr.

Belgrade.

16. Kaczynski, R.R., 1986, Scale effect during

compressive strength tests of rocks. Proc.

5th Int. Congress of IAEG, Buenos Aires:

371-373.

17. Kimishima, H., 1970, A study of failure

characteristics of foundation roch through a

series of test insitu. Rock Mech, in Japan,

Vol 1. 91-93.

18. Kramadibrata, S., 1996, The Influence of

Rock Mass and Intact Rock Properties on

The Design of Surface Mines with

Particular Reference to The Excavatability

of Rock, Ph. D. Thesis, Curtin University of

Technology.

19. Kramadibrata, S., and Jones, I.O., 1993,

Size effect on strength and deformability of

brittle intact rock. The 2nd Intl. Workshop

on scale effects in Rock masses, Edited by

Cunha, P.A. Lisbon, Portugal, 227-284.

20. Kramadibrata, S., Saptono, S., Wicaksana,

Y., Prasetyo H. S, 2009, Soft Rock

Behavior with Particular Reference to Coal

Bearing Strata, The 2nd International

Symposium of Novel Carbon Resources

Science, Earth Resource Science and

Technology, Joint Symposium Kyushu

University – Institut Teknologi Bandung.

21. Ladanyi, R. and Archambault, G. 1970,

Simulation of shear behavior of ajointed

rock mass. Proc. 11th U.S. Synposium on

Rock Mechanics, Barkeley. 105-125.

22. Lama, R.D. and L.P. Gonano., 1976, Size

effects considerations in the assessment of

mechanical properties of rock masses. In:

proceedings of the Second Symposium on

Rock Mechanics, Dhanbad.

23. Londe, P., 1973, The role of rock

mechanics in the reconnaissance of rock

foundations, Qly J. Engng Geol., Vol 6/1.

24. Lundborg, N. 1967, The strength-size

relation of granite. Int. J. Rock Mechanics,

Vol. 4. 269-272.

25. Mogi, K., 1962, The influence of the

dimensions of specimens on the fracture

strength of rocks. Bull earthq. Res. Inst.,

40: 175-185.

26. Muralha, J. and Cunha, P.A., 1990, About

LNEC experience on scale effects in the

mechanical behaviour of joints. Proc. The

1st Intl. Workshop on scale effects in Rock

masses, Edited by Cunha, P.A. Luen,

Norway 131-148.

27. Pratt, H.R., Black, A.D. and Brace, W,F.,

1972, Friction and deformation of jointed

quartz diorite. Proc. 3rd Cong. Of Int. Soc.

Rock Mech., Denver Colorado, Vol. II. A:

306-310.

28. Pratt, H.R., Black, A.D. and Brace, W,F.,

1974, The effect of specimen size on the

mechanical properties of unjointed diorite.

Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geom.

Abst., Vol. 9. No. 4 : 513-529.

29. Priest, S.D., and Hudson, J.A., 1976,

Discontinuity spacing in rock, International

Journal of Rock Mechanics and Mining

Sciences and Geomechanics Abstracts, 13,

135 – 148.

30. Rocha, M., 1964, Mechanical behaviour of

rock foundations in concrete dam. Trana

8th Cong. Large Dam Edinburgh. Paper-44,

Q.28. 785-832.

31. Saptono, S., Kramadibrata, S, Wattimena,

R.K., Sulistianto, B., Nugroho, P.,

Iskandar, E., Bahri, S., 2008, Low wall

slope monitoring by robotic theodolite

system likely to contribute to increase

production of coal in PT. Adaro Indonesia,

SHRIMS 2008 – editor Potvin, Y. Carter, J.

Dyskin, A., Jeffery, R. Australian Centre

for Geomechanics, Perth.

32. Schenider, H.J., 1976, The friction and

deformation behavior of rock joint. Rock

Mechanics. Vol. 8, No. 3: 169-184.

33. Singh, M.M., 1981, Strength of rock.

Physical properties of rock and materials.

New York.

34. Vutukuri, V.S. Lama, R.D. and Saluja,

S.S., 1974, Handbook on mechanical

properties of rocks. Vol., Trans Tech. Publ.

35. Weibull, W.A., 1939, Statistical theory of

the strength of materials.

Ingeniorsvetenskaps-akademiens,

Handlingar, NR151, Generalstabens

Litografiska Anstalts Forlag, Stockholm,1-

45.

36. Yoshinaka, R., Yoshida, J., Arai, H. and

Arisaka, S., 1993, Scale effects on shear

strength the deformability of rock joint.

The 2nd Intl. Workshop on scale effects in

Rock masses, Edited by Cunha, P.A.

Lisbon, Portugal, 143-149.


Gambar 1. Ilustrasi pengertian pengaruh skala (Cunha, P. A., 1990).


Gambar 2. Massa batuan dengan bidang kekar serta hasil analisis stereonet.

Gambar 3. Pengukuran jarak antar kekar pada scanline (Lama, R. D. and L. P. Gonano. 1976)


9

Gambar 4. Distribusi frekuensi spasi kekar (Pratt, H. R., Black, A. D. and Brace, W,F., 1974)

Gambar 5. Pengaruh sisi panjang contoh berbentuk kubus terhadap kuat tekan uniaksial (Pratt, H. R., Black, A. D.

And Brace, W, F., 1972)


Gambar 6. Pengaruh volume contoh terhadap kuat tekan uniaksial untuk jenis batuan yang berbeda, dikumpulkan

oleh Lama & Gonano (Lama,R.D. and L.P.Gonano. 1976)

dan Kaczynski (Kaczynski, R. R., 1986)

Gambar 7. Pengaruh panjang terhadap kuat tekan uniaksial contoh berbentuk kubus Singh (Singh, M.M., 1981) ,

yang dikutip oleh Herget (Herget, G., 1988)


11

Gambar 8. Hubungan kuat tekan uniaksial terhadap diameter contoh batuan Basaltprophyry dan Basaltmafic

(Kramadibrata, S., and Jones, I.O., 1993)

0 20 40 60 80 100

40

30

20

0

Gabbro

Marble

C(MPa)

Area (cm )2

Area (x 10 cm )2 2

C(MPa)

Caia

Alto lindoso

Alto lindoso

Roxo

Vilarinho das furnase

1 2 4 6 8 10 20 40 60

12 -

10 -

8 -

6 -

4 -

2 -

0

Test on rock

Gambar 9. Pengaruh skala pada kohesi Gabbro dan Marmer (Barosso, A., 1966)


Gambar 10. Hasil penggambaran kekuatan geser terhadap luas geser untuk tegangan normal yang berbeda

(Schenider, H. J.,1976)


13

Gambar 11. Penurunan tegangan geser terhadap luas permukaan geser untuk tegangan normal berbeda (Schenider,

H. J.,1976)

Gambar 12. Hubungan perpindahan terhadap curah hujan pada tambang terbuka batubara (Rocha, M., 1964)

PENGARUH UKURAN CONTOH TERHADAP … Vol. XVI No. 1/2009 PENGARUH UKURAN CONTOH TERHADAP KEKUATAN...

Documents

Transcript of PENGARUH UKURAN CONTOH TERHADAP … Vol. XVI No. 1/2009 PENGARUH UKURAN CONTOH TERHADAP KEKUATAN...