BAB II

SIFAT FISIK BATUAN

2.1; Tujuan

Untuk mengetahui sifat-sifat fisik dari batuan. Cara ini dapat digunakan

terhadap batuan yang tidak mudah hancur, mengembang dan melekat satu

dengan yang lainnya, serta tidak meresap air bila dipanaskan.

2.2; Landasan Teori

Mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritik dan terapan yang

mempelajari karakteristik, perilaku dan respons massa batuan akibat perubahan

keseimbangan medan gaya disekitarnya, baik karena aktivitas manusia maupun

alamiah. Mekanika batuan mempelajari antara lain: Sifat-sifat fisik dan mekanik serta karakteristik massa batuan

Berbagai teknik analisis tegangan dan regangan batuan

Prinsip-prinsip yang menyatakan respons massa batuan terhadap beban

Metodologi yang logis untuk penerapan teori-teori dan teknik-teknik

mekanika untuk solusi problem fisik nyata di bidang rekayasa batuan.

Kekuatan batuan dapat diukur di lapangan dan pengukuran di

laboratorium. Regangan (deformasi) diukur di area tambang kemudian

dihubungkan terhadap tegangan dengan berpedoman pada konstanta elastik

dari laboratorium. Tegangan sebelum penambangan merupakan kondisi

tegangan asli, sulit dihitung, tetapi merupakan parameter desain tambang yang

penting.

Tegangan tersebut umumnya diperkirakan dan diberi beberapa

kuantifikasi dengan memasang sekelompok pengukur tegangan elektrik dalam

“rosette” pada permukaan batuan, memindahkan batuan-batuan yang

berdekatan, dan mengukur respon tegangan sebenarnya yang dilepaskan.

Kondisi tegangan yang berkembang selama penambangan merupakan hal

penting yang harus diperhatikan dalam operasi tambang sebaik dalam

perancangan tambang. Regangan yang dihasilkan dari pola tegangan baru

diukur dari waktu ke waktu atau dimonitor secara menerus selama penambangan

berlangsung.

Dalam mempelajari aspek kekuatan batuan (Mekanika Batuan), dikenal

istilah RQD rock quality designation yaitu suatu penandaan atau penilaian

kualitas batuan berdasarkan kerapatan kekar. RQD penting untuk digunakan

dalam pembobotan massa batuan (Rock Mass Rating, RMR) dan pembobotan

massa lereng (Slope Mass Rating, SMR). Perhitungan RQD biasa didapat dari

perhitungan langsung dari singkapan batuan yang mengalami retakan-retakan

(baik lapisan batuan maupun kekar atau sesar). Massa batuan, karena proses terjadinya secara alamiah memiliki sifat

yang cenderung unik, meskipun secara deskritif namanya sama. Oleh karena itu

maka sifat massa batuan di alam dibagi menjadi: Heterogen

Mineralogis

Butiran padatan

Void

Anisotrop

Diskontinu 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

batuan. Didalam mekanika batuan, sifat-sifat batuan dibagi menjadi 2 yang slah

satunya yaitu sifat fisik. Sifat fisik batuan meliputi:1; Porositas

Porositas didefenisikan sebagai perbandinagn antara volume total pori-

pori batuan dengan volume total batuan per satuan volume tertentu.Porositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu:

- Porositas absolute, yaitu perbandingan antara volume pori total terhadap

volume batuan total yang dinyatakan dalam persen.- Porositas efektif, adalah perbandingan antara volume pori-pori yang saling

berhubungan terhadap volume batuan total yang dinyatakan dalm persen.

Berdasarkan waktu dan cara terjadinya, maka porositas dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu:

- Porositas primer, yaitu porositas yang terbentuk pada waktu yang

bersamaan dengan proses pengendapan berlangsung.- Porositas sekunder, yaitu porositas yang terbentuk setekah proses

pengendapan.

Besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu ukuran

butir, susunan butir, sudut kemiringan dan komposisi mineral pembentuk

batuan.2; Permeabilitas

Adalah sebagai ukuran media berpori untuk meloloskan/melewatkan

fluida. Apabila media berporinya tidak saling berhubungan maka batuan

tersebut tidak mempunyai permeabilitas. Oleh karena itu ada hubungan

antara permeabilitas batuan dengan porositas efektif. 3; Saturasi

Merupakan perbandingan antara volume pori-pori batuan yang terisi fluida

formasi tertentu terhadap total volume pori-pori batuan yang terisi fluida

atau jumlah kejenuhan fluida dalam batuan reservoir per satuan volume

pori.Beberapa faktor yang mempengaruhi saturasi fluida reservoir adalah

ukuran dan distribusi pori-pori batuan, ketinggian diatas free water level,

adanya perbedaan tekanan kapiler.4; Wettabilliti

Suatu kemampuan batuan untuk dibasahi oleh fasa fluida atau

kecendrungan dari suatu fluida untuk menyebar atau melekat ke

permukaan batun.Selain itu juga, terdapat sifat-sifat fisik batuan yang lain, seperti: bobot isi,

berat jenis, absorbsi dan void ratio.

Untuk mengetahui sifat-sifat fisik dari batuan. Cara ini dapat digunakan

terhadap batuan yang tidak mudah hancur, mengembang dan melekat satu

dengan yang lainnya, serta tidak meresap air bila dipanaskan.

Untuk menentukan sifat fisik batuan, diperlukan perconto batuan untuk

dilakukan pengujia, pembuatannya dijelaskan sebagai berikut:

Pembuatan core di laboratorium dilakukan dari blok batu yang diambil

dari lapangan yang dibor dengan penginti laboratorium. Core yang didapat

berbentuk silinder dengan diameter pada umumnya antara 50 – 70 mm dan

tingginya dua kali diameter tersebut. Ukuran core dapat lebih besar dari ukuran

yang disebut di atas tergantung dari maksud pengujian.Sedangkan di Lapangan,

dari hasil pemboran inti (coring) langsung ke dalam batuan yang akan diselidiki di

lapangan didapat inti yang berbentuk silinder. Inti tersebut langsung dapat

digunakan untuk pengujian di laboratorium dengan syarat tinggi perconto minimal

dua kali diameternya. Setiap perconto yang diperoleh kemudian diukur diameter

dan tingginya, dihitung luas permukaan dan volumenya.

Dalam pengujian sifat fisik batuan ada beberapa hal yang harus

dilakukan untuk mendapatkan data guna menentukan sifat fisik batuan adalah

pengukuran terhadap :

Berat percontoh asli (natural) : Wn

Berat percontoh kering (sesudah dimasukkan ke dalam oven selama 24

jam dengan temperatur ± 90˚ C) : Wo

Berat percontoh jenuh (sesudah dijenuhkan dengan air selama 24 jam) :

Ww

Berat percontoh jenuh = berat air + berat bejana : Wa

Berat percontoh jenuh di dalam air + berat air + berat bejana : Wb

Berat percontoh jenuh di dalam air : Ws = (Wa - Wb)

Volume percontoh tanpa pori-pori : Wo – Ws

2.3; Pengujian Densitas, Porositas, Berat Jenis, kadar Air, dan

Derajat Kejenuhan

Unttuk menentukan sifat fisik batuan , diperlukan contoh batuan untuk

pengujian , pembuatannya dijelaskan sebagai berikut :

a; Di Laboratorium

Pembuatan contoh dilaboratorium dilakukan dari blok batu yang

diambil dari lapangan yang dibor dengan penginti laboratorium.

Perconto yang didapat berbentuk silinder dengan diameter pada

umunyaa antara 50-70 mm dan tingginya dua kali diameter tersebut.

Ukuran oerconto dapat lebih besar dari ukuran yang disebut diatas

tergantung dari maksud pengujian.

b; Di Lapangan

Dari hasil pemboran inti (core drilling) langsung kedalam batuan yang

akan diselidiki dilapangan didapat inti yang berbentuk silinder. Inti

tersebut langsung dapat digunakan untuk pengujian dilaboratorium

dengan syarat tinggi perconto minimal duakali diameternya. Setiap

perconto yang diperoleh kemudian diukur diameter dan tingginya,

dihitung luas permukaan dan voluenya.

2.4; Alat-Alat yang Digunakan

a; Desikator, digunakan untuk menyedot udara yang ada pada pori-pori

specimen

b; Pemanas (oven) dengan temperatur 105˚ C s/d 110˚ C, digunakan

untuk memanaskan specimen selama kurang lebih 24 jam

c; Jangka sorong, untuk mengukur diameter dan panjang specimen

d; Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr

e; Pompa vacum, untuk menjenuhkan specimen

f; Stopwatch

2.5; Prosedur

a; Siapkan ± 6 – 7 spesimen yang berbentuksilinder

b; Volume batuan diukur dengan menentukan dimensinya menggunakan

jangka sorong

c; Spesimen dijenuhkan dalam tabung vacum dengan daya isap kurang

dari 0,008 kg/cm2 selama 24 jam

d; Batuan diangkat dari tempat pemvacuman setelah penjenuhan 24 jam

e; Batuan dicuci untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada

batuan tersebut dan dikeringkan dengan lap bersih dan kering

f; Kemudian dilakukan penimbangan untuk mengetahui berat jenuh

tergantung pada tiap-tiap batuan dengan terlebih dahulu menimbang

cawan timbangan

g; Dilakukan penimbangan berat jenuh tiap-tiap batuan

h; Selanjutnya batuan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 105˚C

-110˚ C selama kurang lebih 24 jam

i; Setelah dioven selama ± 24 jam batuan diangkat dari oven untuk

melakukan penimbangan berat kering , dilakukan setelah batuan itu di

didinginkan terlebih dahulu.

2.6; Penimbangan Berat Percontoh

Beberapa hal yang harus dilakukan untuk mendapatkan data guna

menentukan sifat fisik batuan adalah pengukuran terhadap :

a; Berat percontoh asli (natural) : Wn

b; Berat percontoh kering (sesudah dimasukkan oven selama 24 lam

dengan tempertur kurang lebih 90° C) : Wo

c; Berat percontoh jenuh (sesudah dijenuhkan selama 24 jam):Ww

d; Berat percontoh jenuh + berat air + berat bejana :Wa

e; Berat percontoh jenuh tergantung didalam air + berat air + berat

bejana : Wb

f; Berat percontoh jenuh didalam air : Ws = (Wa-Wb)

g; Volume percontoh tanpa pori –pori : Wo – Ws

h; Volume percontoh total : Ww – Ws

2.7; Rumus Umum yang Digunakan

Beberapa ruus yang digunakan untuk menentukan sifat fisik batuan

adalah sebagai berikut :

a; Bobot isi asli (naturaldensity) :

b; Bobot isi kering (dry density) :

c; Bobot isi jenuh (saturated density) :

d; “ Apparent specific grafity “ : / bobot isi air

e; “ True specific gravity “ : / bobot isi air

f; Kadar air asli (natural water content) :

g; “ Saturated water content “ (absobtion) :

h; Derajat kejenuhan (degre of saturation) :

i; Porositas :

j; “ Void ratio “ : e =

DAFTAR PUSTAKA

Laboratorium Tambang, Staff Assisten. 2012. Penuntun Praktikum Geomekanika.

Bandung : Universitas Islam Bandung

Kurniawan,2011,” Sifat Batuan “,http:// dunia geologi blogspot.com/2011/04/sifat-

batuan.html. diakses 28 Februari 2015 (Online)

Pratama,Surya,2012”Mekanika Batuan “.http:// tambang unhas

blogspot.com/2012/17/mekanika-batuan.html. diakses 28 februari (Online)