Catatan Kuliah Mekanika Batuan.pdf

PENERBIT ITB

CATATAN KU LI AH

TA-3111 MEKANIKABATUAN

oleh Dr. Ir. MADE ASTAWA RAI Dr. Ir. SUSENO KRAMADIBRATA PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMSANGAft

NAMA NIM ALAMAT :

TA

CATATAN KUUAH

TA-3111 MEKANIKA BATUAN

Or. Ir. MADE ASTAWA RAI Dr. Ir. SUSENO KRAMADIBRATA

PROGRMA STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN

. PENERBJT /TB

DAFTAR ISi HALAMAN

I.

BA TUAN DAN MEKANIKA BATUAN .•.•.....................•..••.•

1

1.1.DcfinisiBatuan...................................

f

a. Menurut Pnr.:a Goologiwan

..•..

b. Menurut Talobre ..

. 1

...•......

...••..•....

1

c. Mcnurut ASTM

2

e. Secara Um um .. 1.2 Komposls! Batu an .

.. .. ..

..

b. Manurut ccares

..

.. •

1.3. Dotinisi Mekan1l(II Batuan .. .. a. Menurut Talobre .. .

. .. ..

..

•....... .. . 2

..

3

.. . •..••. •....•.................... ..............•..•...

2

....•...•..••... ....•...

3 4

c Mermrut U.S National Committee On Rock Mechanics ...

4

d. Menu rut Budavarl ....................•..•..•..•.••.•..••.•••.•.....•.

5

e Menurut Hudson dan Harrison .•.........•..•.••............••..•

f. seeere Umum ...............................•...........•...•.....

5 5

1.4 SifatBatuan ..........................•...•.............................

7

a. Heterogen .•........•........................•....•.............•...

b. Dlskontinu .......•....•.•..•..•..•..•..••..•..•..••.•..••.•..•.........

7 7

c.Anlsotrop ....•.........•.•.............•..............•..........•....

7

1.5. Boboropo Ciri dari Mokanlk:I Batuan

.

1.6. 6eberapa Persolan dalam Mekanlka Batu an ........••..•.....

e 10

1.7. Ruang Llngkup Mekanlka Batu an .........•..•................ II.

ANALISIS TEGANGAN DAN REGANGAN

.

i6

2.1. Deflnisi Tegangan (StreSS/ dan R;gangan {Strain)

16

2.2. Analisis Togang:in Paca 6io.ing .

19

2.3 lmg��rnn MOHR dan T egangan ..

•

.. .

.1.4 Ar,a1,s1s Regangan. ..

.. .. ..

.. .. . .

. . • .

..

22

24

II!.

SlFAT FISIK DA.N MEKANIK BATUAN 3

27 . .

27

3.2. Penetuan sifat Fisik Batuan d1 Laboratorium •....•..•..••..•...

27

1

Pendahuluan

..•..

..

a. Pembuatan contoh ..

..

.. ..

.

27

3 3. Penentuan Srfat F1s1k Mekanik Batu an di Laboratorium .

29

a. Ujl Kuat Tekan (Unconfined Compressive Strength Test)

29

b. Uj1 Kua! Tarik Tak Lang sung (Indirect Tensile Strength Test) 36 c. Uji Point load •.

..•... .. .. .

..

36

d. Uji Triaksial ........................•........•..................•..... e. Ujl Punch Shear....

. . . . .. .. .. .. .. .. .. ..

.

40

.. .....•............ ...•.

41

g. Uj1 Kecepatan Rambat Golombang Ultra Sonik ...•......•....

41

3.4. Penggunaan Slfat Mokanlk Has II Ujl HasH UJI laboratorlum ..

44

3.5. Pcnontuan sifat Mekanlk Batu an In-Situ .. ... .. ... ... .•...•... ...

45

a. Ujl Beban Batuan (Roc::k Loading Test/Jacking Test).... .

46

f. UJi Goscr Langsung

3.6. Ponggunaan Sllat Mekanlk Batu an In-Situ

IV

..

55

3.7. Pcmontuan Jumlah Contoh ..•.....•....•.....•.......................

56

PERILAKU BATUAN 4.1. Pendahuluan .....•.••.•.•.. ..•.•...•.. 4.2. Elaslik dan Elastik-P!astik .. ...•..

.. .. .. ..•..•..•...•.. ..

..

59

...........•...•.

59

... ... ... ..••..

62

..

64

Unluk Per1laku Batu an Elasbk Uni er Dan lsotrop.. . .....

66

4.3. Creep dan Rolaksasl Batu an .•..•.. ... 4.4. Hubungan Togangan dan Regangan Untuk Porilaku Banar EJasllk linier Dan lsotrop

4.5. Hubungan Tegangan dan Regangan Pada Bidang

•

v.

KRITERIA FAILURE BATUAN ......................•..........•.......•

70

5 1 Pendahuluan .

70

. .

..•...... ..•..... .

. ..

..

5.2.TeonMOHR

71

5.3. Krilona MO H R - Coulomb .•....... 5 4. Kriteria Tegangan Geser Mnk:;imum

VI.

........•.•............

74

.

79

DISTRIBUSI TEGANGAN LJI SEKITAR TEROWONGAN .....•...

80

6 1. D1stnbus1 Tegangan Sebelum Dibuat Terowongan ..... . .

80

6 2 Dretribuar Tegangan Drsekrtar Terowongan UnttJk Keadaan

yang paling ideal

80

6 3 Distribusi Tegangan Drsekitar T erowongan untuk Teg,mgan Awai T1dak Hidrostatik ... ... ..... .. ...

65

a. av (Tegangan VertikaQ # 0, uh (Tegangan HorisontaO =O

65

b. ov (Tegangan Vcrtika�#O. oh (Tegangan Horisontal) #0

87

6.4. Drstribusr Tegangan dbekitar Terowongan Untuk Batuan y:ing Tidak lsotrop (Orthotrop)

90

6.5 Drstribusr T egangan disekitar Terowonaan untuk Batuan yang Mompunyai P€niaku Piastik Sempurna di sekei1img Terowongan

···················••········••·······•········· 6.6 Drstnbuai Tcgangan di sekitar Terowongan Unluk Batuan

.

Yang Memepunyai Penlaku Plastik Sempuma dt Sekehlmg Terowongan .. . .. .•. ..

94

96

6.7. D'stnbuar Tegangan 01 Sekitar Terowongan Yang Berbentuk Ttdak Bulat Untuk Keadaan Yang Paling Ideal . .. .. .

VII

PENGUKURAN

TEGANGAN

7 1 Pendahuluan . . .. . ..

. ..

IN-SITU

. .. ..

96

01 OALAM MASSA

..

.

98

7 2 Metodc Rosseto Deformas[

100

7 3 Met ode Ftat Jack ..

103

7.<1. Mot ode Over Conng

112

a Prins1p

«a

.

b. H1potesa

112

.

112

c. Pengukuran .. .. .. .... .... . . .

b. Pcralatan Yang D;gunakan .........•....••.•................

118 118 119

c Kurva Tjpe Fracturing .. .. . . . ...............•............•.

122

d lntarpretasi dari Uji !-iy,:lraulic Fracturing ...............•....

122

7.5. Metodo Hydraulic Fructt.:ring .......•.......................

a. Prin:;:p

VIII

t
.

tze

.

8.2 Metodo Rock Load Classification

.

133

8.3. Klasifikasi Stand-Up Time.......... ..................•.•.............

134

8.4. lndeks Rock Qi..ality Designation (ROD).........................

138

8.5. xonsep Rock Structure Rntmg

141

8.6.Klasifikasi Geomekanika 8.7 Klaslfikasi Sistem Q

.. •. . ..•....•.................

..............•

147 155

8.8.Klasifikasi NATM.. ..

..

172

8.9. Penggunaan Di Oalam Penerowongan .•..•........... .........•••

178

a

. ..

Geologi T erowongan . . . . • . •• • . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . •• . . •. . . . . .

b. Penyolidikan Geologi

.. . .. .. •

.

.. .. •

178 179

c. Dam Masukan Untuk Ktasifikasi Massa Batuan •...••...

184

d. Rancangan Terowongan •.. •..•.....•.....................••.•

184

e. Contoh Prosedur Klasifikasi

189

.••.•..• . •.....

I. BATUAN DAN MEKANIKA BATUAN

1.1. DEFINISI BATUAN

Berbagai definisi dari batuan sebagai objek dari rrekantka batuan telah diberikan oleh para ahli dori berbaga1 drstplln ilmu yang saling berhubungan.

a. Menunit Para Geologlwan 1) Batu an adalah susunan mineral dan bahan organls yang bersatu membentuk kulit bumi 2) Batuan adalah semua material yang membentuk kulit bumi yang d1bagi ates : • Batuan yang terkonsolldasl (consolidated rock) • Batuan yang tldak terl(onsolidasi ( unconsolidated rock).

b. Menurut Para Ahli Tehnlk Sipll Khususnya Ahli Geotehnik 1) lstilah batuan hanya untuk formasi yang keras dan pad at dan kulit buml. 2) Batuan adalah suatu bahan yang keras dan koheren atau yang telah terkcnsoudasl dan tidak dapat d1ga1i dengan cara biasa, misalnya dengan cangkul dan belincong

c. Menurut Talobre Menurut Talobre, orang yang pertama kali memperkenalkan Mekanika Batuan d1 Perancis pada tahun 1948, batuan adalah malenal yang membentuk kulit bumi termasuk fluida yang berada didalamnya (seperti air, minyak dan lain-lain)

C \My Documool\M6kbat\Dlktat Bab1\ Saluan danMskamka Batuan

'

d.

Menurut ASTM

Batuan adatah suatu bahan yang terdrrl dari mineral padat {:;,o/Ki) berupa massa yang berukuran besar ataupun berupa fragmen-fragmen.

e.

Secara Umum

Saluan adalah campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda, tidak mampunya1 komposisi kimia tetap. Dari definisl di atas dapat d1s1mpulkan bahwa batuan tidak sama dengan tanah. Tanah dikenal sebagai material yang ·mobllo", rapuh dan letaknya dekat dengan permukean bumi.

1.2. KOMPOSISI BATUAN Kuht bumi, 99 % dari beratnya terdlrl darl 6 unsur; 0, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, dan H Komposisi dominan dari kulit bumi tersebut adalah : SI02

= 59.6%

Fe

= 3,39 %

Al20

= 14,9 %

Na20

= 3,25 %

c,o

"'4.9%

K,
= 2.96 %

Fe20,

= 2,69 %

H,O

= 2,02 %

MgO =37% '

Saluan terd1n dari batuan padat ba1k berupa kristal maupun yang lidak mempunyai benluk tertantu dan bagian kosong seperti pori-pori, fissure, crock,

JOinl, dll.

C \My Documont\M9kbal\Diktat Bab1\ B:,tuan danMck>nrk:> Ba/Ufln

1.3. DEFINISI MEKANIKA BATUAN Definisi mekamka batuan telah dibenkan oleh bebcrapa ahli atau komisr-xcmrsr yang bergerak d1 bidang ilmu-ilmu tersebut.

a. Menurut Talobre Mekanlka batuan adalah sebuah teknik dan juga sains yang tujuannya adalah

mempelejerl perilaku (beh.:iviour) batuan d1 tempat asalnya untuk dapat mengendalikan pekenccn-pekerjaan yang dtbuat pada batuan tersebut (seperti penggahan dibawah tanah dan laln-lalnnya). Untuk mencapai tujuan tersebut Mekanika Batuan merupakan gabungan dari : Teen + pengalaman + pekerjaanlpengujian di laboratorlum + penguJ1an in-situ. sehmgga mekanlka batuan tidak same dengan nrnu geotogi yang dldefinlsikan oleh Talobre sebagai sains deskriptif yang mengidentifikasl batuan dan mempelajari sejarah dari batuan. Demiklan Juga mekanika batuan tidak sama deng;;in itmu geologl terapan. llmu geotogl terapan banyak mengemukakan problem-problem yang paling sering dihadap1 oleh para geologiawan di proyek-proyek seperti proyek bendungan. terowongan. Dengan mencari analogi-analog1, terutama dari proyek-proyek yang sudah d1kerjakan dapat menyelesaikan kesulltan·kesu!itan yang dihadap1 pada proyek yang sedang dikerjakan. Meskipun penyelesaian ini masih secara emplris dan kualitatif.

a

b. Menurut Coates Menurut Coates, seorang ahll rnekanika batuan dari Kanada : 1) Mekanika adalah ilmu yang mernpelaJan efek dari gaya atau tekanan pad a sebuah benda Efek !rn bermacam-macam,

misalnya

percepatan.

kecepatan,

perpindahan. 2) Mekanrka batuan adalah ilmu yang mempelajan efek dan pada gaya terho.dap batuan. Efek

utama

yang

menarik

bagi para Geo\og1wan adalah perubahan

bentuk. Para ah\1 geofisika tertarik pada aspek dinamis dari peda perubehan volume dan bentuk yaitu gclombang selsmik. Bagi para inslnyur, mekanika batuan adalah : -Analisis dari pada beban atau gaya �Jng dikenakan pada bo.tuan • Analisls darl dampak dalam yang dlnyatakan dalam tegangan (stress), regangan (strain) atau enersl yang disimpan, - Analisis ak1bat dari dampak da\am tersebut, yaitu rekahan (fracture), aliran atau deformasi dari batuan.

c. Menurut US National Committee On Rock Mechanics (1984) Mekanika

batuan

adalah

ilmu

pengetahuan yang

mempersjan

perilaku

{behaviour) batuan baik secara teoritis maupun terapan, merupakan cabang dan

ilmu rnekanika yang berkenaan dengan sikap batuan terhadap medan-medan gaya pada lingkungannya

C \My Document\Mekb8J\Drktat Bab1\ Batuan danMekan.ka Batuan

'

I

•

d, Menurut Budavari Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari mekanika perpindahan padatan untuk menentukan d1stnbus1 gaya-gaya dalam dan deformasr akibat gaya luar pada suatu benda padat Hampir semua mekanika perpindahan benda padat didasarkan atas teon kontinum. Konsep kon!inum adalah tiks1 matematik yang tergantung pada struktur molekul material yang diganilkan oleh suatu b1dang kontinum yang perilaku matematiknya ldent1k denga media aslmya. Material ekivalennya dianggap homogen, mempunyai sltat-snat mekanlk yar.g sama pada semus !tlik. Penyederhanaannya

adalah bahwa semua slfat

mekaniknya sama ka semua arah pada suatu iltik di dalam suatu batuan.

e. Mcnurut Hudson dan Harrison Mekanika batuan adaloli ilr,iu yang mempelajari reaksi batuan yang apabila padanya dikenai suatu gangguan. Oalam hal material alam. ilmu ini berlaku untuk masalah deformasi suatu struktur geologi, eeperf bagaimana lipatan, patahan, dan rekahan berkembang begltu tegangan terjadi pada batuan selama proses geologi. Beberapa

npe

rekayasa yang melibatkan mekanika batuan adalah pekeqaan

sipil, tambang dan permmyakan.

Toprk utama mekanika batuan adalah batuan utuh, struktur batuan. tegangan, ahran air. dan rekayasa, yang ditulis eecara diagonal dari kin atas ke kanan

bawah pada Gambar 1 1. Garis ini sering disebut sebagai diagonal utama Semua kotak lamnya menunJukkan interaksi antara satu dengan lainnya

f. Secara Umum Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari stfat dan penlaku batuan bila terhadapnya d1kenakan gaya atau tekanan C. \My Documenf\Mekbat\Dll
'

...

__

a,..-,._,.F.., . ..... ,_

'

REt;ANGAN

11,

IO

•• -.',

0

• •• •

SATl.lAN #INTACT

0

.a ,,: i '<;

....... ,,_,,_ i- "'°""' ...

·�� �-.,..

�

•t t I 1

NfU

f
... �

,t�U

tt

'3

,.-,.....,.,, '"''"" '"""' "''"..... "°"' • """'"

STRUKTl/lt

l� ' ·�-, .... ··- ---------OATUAN

..

0

... _, .,.di! ......

_

NftOtC '" ''"'°NC

,..rcR ",:';\ � '"-'-

''°"c I\�,

,', lI

t, •• , ..,.. .. 4..,.

\\ \\\ \ \'

-� r . . " '

\ \

St+l

lc•U•NO\

" \ I ,\, ' 'I I

'"

.

II '' ,0

,,,,.

.·

'ID.

\\�

"""" """"- �'""" � .. , '""'""'" ; '· �

.

ALff/AN AIR

'

....

..v-...'

···q·;,.,·-' ';J

"""'"

"'"""""'" . . ., __ __

'''"''"' •• "'M.1

......... "" ..'"""'"" ' ' ... ' sc•n yj,

'

'""'"

RCK.11 r11s11

tucE

Gambar 1.1. Matriks lntoraksl mekanika batuan dan rokayasa batuan yang mcnunjukkan subyek-subyck ubma dan intcroksinya. (Hudson dan Harrison. 1990)

B \Bab1\ &itu"n d"nMekMJM &,luon

.

p � o•oo• CU,.,.lS ""'"""It

.....-., . .... -............ ,_ _ . r r� A�· � · lJ )u ,_ 'o· - ' a:

.

- -o-

-.. ':o-- -· -}?·4 M-· • - -� ·=· .,.- ·� ........ . -

-Wl!•T rel="nofollow">O•C --- -- 10HE -·I •,-:_. ' ' ..,...,.....,, ,..,,,-9-.. "" ........ . -..�_... ""'-

/

t.:cn

J I

., ....... r,,.,,, ..,,..,.._,«,o> "''' ""''",•.,.I"""" _.,.,,,. ,, ,..,_ ''"'" � .----- - ..

u,()\,tCS """" Lfl -

=

......... .... ':!:" ...... ""'

u •• �.--

s

·1...,,,,:,a,I I I

............,L-.,,�,•......... . ,,,...., .... _ ,_.,_,,,u

··�U:,0">[�

�x " 10

............

... _ .....,, ... �,,q, .

�'

-...

"'"''"""' ,_.. . ... _,.,.,...,," P,

-

...... ... ,_........... .......-., .......

-�·-· ·-)11· __ ...•..............

TE6ANGAN

"' _-..

..,.,..

'

1.4. SIFAT BATUAN Sifat batuen 1a11g sebenarnya di alam adalah · a. Heterogen 1) Jenis mmeral pembentuk batuan yang berbeda 2) Ukuran dan bentuk partikel/buhr berbeda d1 dalam batuan. 2) Ukuran, bentuk dan penyebaran void berbeda di dalam batuan.

b. Diskontinu Massa batuan d1 alam t1dak kontinu (diskontinu) karena adanya bidang-bidang lemah (crack,joint, fau/1, fissure) dlmana kekerapan. perluasan dan orientasi dari bidang-bidang lemah tersobut udek kontinu.

c. Anisotrop Karena sifat batuan heterogen, diskontinu, anisotrope IT13ka untuk dapat menghitung

secara

matematis

mlsalnya

sebuah

lubang

bukaan

yang

disekitarnya tennrl dari batuan 81, 82, 83, diasumsikan batuan ekivalen 8' sebagai pengganti ectcae 61, 62, 83, yang mempunyai s1fat homogen, konlinu dan isotrope (Gambar 1.2.).

C \My D<xument\Mol
r

,.

0

==> ==>

11' Ek1valen

Gambar 1.2. Asumsl batuan ekivalen untuk memcermcdah perhitungan di

dalam mekanika batuan.

1.5. BEBERAPA CIRI DARI MEKANIKA BATUAN a. Dalam ukuran besar, solid dan massa batuan yang kuaVkeras, maka batuan dapat dianggap kontinu. b Bagaimanapun juga karena keadaan alarrueh dan lingkungan geologi, maka

batuan lldak kontinu (diskontinu) karena adanya kekar. fissure. schlstosity, crack. C8Vllies dan orskcntinuitas lainnya. Untuk kondisi tertentu. dapal

drkatakan

bahwa

mekarnka

batuan

adalah

mekanrka

diskontinu

atau

mekarnka dari struktur batuan.

C. \My Documcn/lMcl:ool\Doktat Bob1\ &ituan cklnMokanlka Batuan

e

c. Secara mekarnka, batuan adalah eretern "multiple body" (Gambar 1.3) d Analisis mekanika tanah d1lakukan pada b1dang, sedang analisis mekanika batuan d-lakukan pada bidang dan ruans. e. Mekan1ka batuan dikembangkan sccara terpisah dan meknaika tanah, tetapi ada beberapa yang tumpang tmdih f Mekanika batuan banyak menggunakan · • teori elastisitas - teori plastisitas • den mempelaJari batuan. setem struktur batuan secara eksperlmen.

C·IMy Document\Mckbat\OlktDI Bab1\ Blltusn dsnMeksn/lul Batusn

'

a) stngle-body soorw:I ro::k system

/)"-

�/

,

b) FosS
, E

I

e) Very fissured poly-O'Jdy ro::k system

0000

d) Alllculffil rock system

0000 0 0

oo

0008 Gambar 1.3. Si stem batuan single body dan multiple body (Jumikis, 1983)

1.6. BEBERAPA PERSOALAN DALAM MEKANIKA BATUAN Beberapa persoalan di dalam mekamka batuan akan nmbul dan era! hubungannya dengan aktifilas yang dilakukan oleh manusia pada batuan (Gambar 1.4.) eeperf persoalan fondasi pada batuan, penggalian batuan di bawah

permukaan

tanah

baik

untuk

pekerjaan

teknik

sipil

maupun

pertambangan. pemakaian balu sebaga1 bahan bangunan dan sebagainya. C \My Doc,in"l<]nl\Mel
Tambang dangkal Kuan

0 Jalan

Tunnel

B�ndungan

Tambang dalam

Gambar 1.'I Beberapa aktifitas manusia pada batuan Adapun persoalan di dalam mekan,ka batuan antara lain : a Bc1ga1mana reaksi dari batuan ketika diambil untuk dipergunakan 7 b Berapa dan bagaimana besamya daya dukung (beanng capacity) dari batuan dipermukaan dan pada berbagai kedalaman untuk menenma berbagat beban? c. Bagaimana kekuatan geser batuan? d. Bagaimana sikap baluan d1 bawah beban dmamls ? C:\My DoaJmont\Mokbafal Bab1\ Batuan danMakanika Balla1

e Baga1mana pengaruh gempa pada sistem fondasi di dalam batuan?

f. Bagaimana rnlai modulus elastisilas dan Poisson's ratio dari batuan ? g. Bagaimana pengaruh dari bidang-bidang temah (kekar, b1dang per1apisan, sch1stosity, retakan, rcngga dan diskonlinuitas lainnya) pada batuan terfladap kekuatannya ? h. Metode penguJian laboratorium apa saja yang paling mendekati kenyataan untuk mengetahui kekutan fondasi atau sifat batuan dalam mendukung massa batuan

?

i. Bagaiman.a memperlulungkan kekar dan sesar dalam perencanaan pekerjaan d1 dalam batuan ?

J.

Bagaimana menanggulangi deformasl yang diakibatkan oleh perbedaan yang bersifat per1ahan-lahan (creep) pada batuan.

k Hukum

apa

saja

yang

menyangkut

aHran plashk (.p/astik flow) dari

batuan?

,.

Bagaimana

pengaruh

·anisotrope" lerhadap d1stribusi tegangan dalam

batuan ? m Bagaimana korelasi dari hasil-hasil pengujian kek\Jatan bahlan yang telah dilakukan

d1 lapangan dan di laboratonum dalam menyiapka,1 percontoh

batuan ? n.

Baga1mana metode pengujian yang akan dilaks.anakan yang sesual dengan kcmdisi lapangan terfladap srlat-sifat bah.Jannya.

o

Bagaimana mekanisme keruntuhan/kehancuran dari bah.Jan (failure of rock)?

p

Dapatkah keadaan tegangan di dalam massa batuan d1hih.Jng secara tepal, atau bahkan dapat diukur?

q. Faktor-faktor apa saja yang menyangkut perencanaan kemmngan lereng dari svatu massa batuan

?

r. Apakah roof bolling pada atap sebuah lubang bukaan d1 bawah tanah sudah aman sehingga lubang tersebut dapat digunakan sebagai mstalasi yang permanen?

1.7. RUANG LINGKUP ME�.ANIKA BATUAN Secara luas sasaran

dan mekamka batuan adalah aphkasinya

pada

pemecahan persoalan-persoalan geoteknik, yang antara lain adalah a Menyelenggarakan penyehdikan yang bersifat tekruk pada batuan. b. Mengembangkan cara pengambilan percontoh batuan secara rasromr dan metode identiflkas1 serta klastfikasr batuan. c. Mengembangkan peralatan UJi batuan yang baik dan metode standar pengujran untuk kuat tekan serta kuat geser batuan. d. Mengumpulkan dan mengklas1fikasikan mformas1 batuan dan suar-siret fisiknya dafam dasar ilmu mekanika batuan, teknik fondasl dan teknik bangunan air. e. Berdasarkan hastl-hasll pengujian yang dilakukan pada batuan, dapat dipelajari s1fat fis1k, sifat mekanik (statik dan dmamik), elastisitas, plastisitas, perilaku batuan, dan bentuk kerusakan (failure) di bawah beban stallk dan omarmk dari batuan tersebut. r. MempelaJan sifat batuan di bawah kond1s1 thermal dan srstem keauan (water regimen).

g Menyangkut struktur statik dan dinamik dari batuan.

C.\My DocuroonM'ekbal\Dlkta/ Bab1\ Baluan danMakanika 6atua<>

h

Mengembangkan metode pengukuran d1 lapangan (in-situ) dari srtat deformasi stallk dan dinamlk hatuan serta tegangan slsa d1 dalam batuan di bawah kondisi lingkungan yang

bermacam-macam seperti pelapukan,

"leaching", sersrmk dan toktonik.

1. Menyelenggarakan penehtran terhadap mekanisme kerusakan/kehancuran batuan. j. Menqorqanlsrr peneunan tentang perkuatan batuan dar pengukuran tegangan

m-suu k Mengganti dengan metode ilmiah dan perencanaan teknik pada batuan yang banyak menggunakan media empiris sebelumnya, sehlngga turut memberikan konstribusi terhadap kemajuan dtsrplin ilmu mekarnka batuan I. Merangsang dan menyebarkan ilmu pengelahuan tentang batuan dan mekanika batuan m MempergunaKan mekaruka batuan untuk memecahkan persolan-persoalan teknik secara praktis. n. Mempeleqen srkap massa batuan ash d1bawah kond1s1 beban dan kondisi !1ngkungannya o. Menyangkut sr- uktur statik batuan dan kestabtlan ba!uan sang at pen ting drtuuau dan sudut keamanan {safety) dan ekonomi p. Mempelajan stabrlitas struktur rekayasa yang material utamanya adalah batuan q. Memceteran proses pengurangan ukuran batuan dengan menggunakan gayagaya luar sepam pemboran, peledakan, pemotongan dan pengasahan.

C \My Documen/\Makb11t\Dtklet Beb1\ Betuen danMekBn•l<e BBtuan

r. Mempelajari pengaruh gaya-gaya pada batuan dan yang utama adalah berxartan dengan fenomena yang rr.empengaruh1 pendugaan rekahan dan deformasi s. MempelaJan beban atau gaya yang bekerja pada batuan, anausls dari efek dalam. maksudnya tegangan dan regangan. energ1 dalam. dan akhirnya analisis dan gaya-gaya dalam seperti rekahan, ahran, atau deformasi batuan.

11. ANAUSIS TEGANGAN (STRESS) DAN REGANGAN (STRAIN)

2.1. DEFINlSI (STRAIN)

TEGANGAN (STRESS)

DAN

REGANGAN

Jika sebuan batang pnsma d1beri tarikan dengan gaya yang terbag1 rata di sepan1ang ujungnya (Gambar 2.1), gaya dalam Juga terbagi merata

di

sepanJang polongan penall1l)ang sembarang mm Tegangan (stress) pada potongan penampang mm tersebut adalah gaya P d1bag1 dengan luas potongan penampang A (Gambar 2.1 b). p

0 "

A (strain)

Rcgangon

dari

prisma tersebut adalah pertambahan

batang

darl batang prisma tersebut dibagi dengan panjang mula-mula

panjang

(Gambar 1 a)

..

:

�

I

t:::::::::::::::::::::::j:: :::::::::::: t � � f ..

• •

.. ••

......

--.: .

!+

t

M,

p "• Teganga.n Tari!< P • Gaya ta�k

M,

m�

"' +-1'---------- "

p

J:: I

m

p

-IL .

(c)

p

A

Potonga,1 p,,,""11pa11g

:!'!::-::-..

.

m

CT -

A•l=p,Mm-

s = .!'...

cs<=-� - . .. ,. � m

A"" lua:. pe,,aml)dl� miring

Gambar 2. 1.Batang prisma mengalami tarikan

"

Tegangan

pada

potongan

penampang

minng

dengan

luas

penampang A' :: � ada 2 buah yaitu tegangan normal (normal stress)

coeo

"" yang tegak lurus pada bldang potongan dan tegangan stress)

T.,. yang

geser /shear

sejajar dengan bidang potongan

p

p

A'

A

S:: - "-cosO"'a.coso "":: S cos 0 :: a cos '<> :: a (1+cos20l 2

r,.." S sm O" e ccs o sm o e 'f2asm2 0 O"n maksimum pada O " 0 yang besarnya """ rr t,.

maksimum pada O " 45° yang besarnya t,. " '1, a

Tegangan tergantung pada: a. Titik dimana ia dikenakan. b.

Orientas1 een luas permukaan dimana ia dikenakan.

c. setem dari gaya-gaya luar yang tnkenakan pada sebuah benda Misalkan tit1k P berada ditengah·tengah sebuah empat pesegi panjang kecill (Gambar 2.2) di mana bld11ng yang berhadapan sejajar menurut koordinat kartesian x, y, z. Konves1 untuk menggambarkan tegangan normal dan tegangan geser seperti terlihat pada Gamber 2 2 Tegangan normal yang bekerja pada bldang normal terhadap sumbu xdiberi simbol a,. Tegangan geser yang bekerja sea rah dengan sumbu y pada b1dang normall terhadap sumbu x diben s1mbol

t,,,.

Tegangan geser yang bekerja searah dengan sumbu z pada bidang normal terhadap sumbu x disebut

T.,.

,,---------�

I }-:; •u ,,. . "" ' . •,�---<",• ---i

•

•P

'

'"

t:.,.

�J
.. --./,,• /

__

,., '

• )-----,

• Gambar 2.2. Komponen-komponen tegangan di sebuah empal peraegi panjang

Demikianlah definlsl yang sama untuk oy, er,, t,.., 1:,...,

1.,,

dan

t'I'.

Tegangan normal o,. cry dan cr, positif j1ka arahnya keluar dari permukaan,

menggambarkan tegangan tank. Tegangan normal negatif adalah tegangan tekan dlmana arahnya menuju

ke permukaan elemen. Tegangan geser

t,y, t,-., 1,._, t,:y, 1 ..

dan

1..

adalah pcsttrt �ka arahnya

searah dengan arah eerteeeo positif. Akan diperlihatkan selanjutnya bahwa dari enam komponen kartes.an dan

tegangan geser hanya tiga yang bebas. Tttlk

P terletak ditengah·tengah

empat persegi panjang Oalam keadaan setimbang, momen gaya-gaya ke trtik P pada arah sumbu x sama dengan nol

Persamaan yang sarna tnperoleh untuk EM, oan

I:.M, dengan masmg-

masmg pada arah sumbu y dan z

"

Seuap persamaan d1bag1 dengan dx dy dz, maka didapat .

Im memperl1hatkan bahwa sepasang tegangan geser mempunyai nilai dan tanda yang sama

2.2. ANALISIS TEGANGAN PAOA BIDANG Gambar 2 3.A memperl1hatkan diagram tegangan yang bekerja pada sebuah benca berbentuk seg1 empat datam dua dimensi (b1dang) dengan sumbu x dan y. Pada bidarig miring d1 maria ncrrnalnya rnembuet sudut 9 terhndap sumbu x bekerja tegangan

no��al

O"n dan tegangan geser '"' yang

n!lainya merupakan fungs1 dari cr, , u1 dan

t,:y

yang bekeqa pada bidang-

bldang yang tegak lurus sumbu x dan y (Gambar 2.3 BJ

y

(A}

(8)

ay crx)ay

x

Gambar 2 3. Diagram tegangan pada bidang

cos

A, a A,

O

sin O

A,

a A,

A,

a

luas penampang bidang yang 1 sumbu x

A,

a

luas penampang b1dang yang 1 sumbu y

A,

a

luas penampang bidang miring

dengan

Dalam keadaan setimbang ·

i:F., :: 0 O"n. A,= o, cos 6 A,+ o, sin 0 . A,• • .,. sin O . A,·

tl"

cos 0 . A,

o-, A.,"' o,cos e. A,.,cos O + o,sin O .A,sinO + t>'l'sin O. A.,. cosO + 'ty,c cos O . A, sin O

O'o =o,COS 2 0 +u,.sin a O + 2t,1SlllOCOS <1'

+ •

-Oy

2

e (1 )

cos20+r,y sin20

I:F,,. = 0

t"'.

A,."'

(J,

sine. A,- cr,.cos a. A,· t.,,. cos O. A,+ ,,..�,n G. A,

tni •

A,=

O",

sin o . A,., cos O - o,. cos o . A,., s\n e - t>(f cos 0 . A,. cos e

+ t>"sin O. A.sine

'"' =cr.sin6cosO·o,cos6sln O·t.,.cos26+t"'sin20 2 t,. = {a,· o,.) sine cos O. ,:.,. (cos 20. sin 6) '"'"'

Persamaan

q

•

-·

2

(2)

Y sin2B-r,vcos20

1 dan 2 memberikan besar dan tanda dari

00

dan ,,. yang

bekerja pada bidang miring yang norrnalnva mernbuat sudut O terhadap sumbu

x.

Penoda

persamaannya

dari

merupakan

tegangan-tegargan fungsi

dan

ini

adalah

n

karena

sin 2U dan cos 29. Sehingga

tegangan-tegangan tersebul mempunyai nila1 maksimum dan minimum atau konstan

''

Turunan tegangan normal an lerhadap O sama dengan nol membenkan

dimana

01

digunakan untuk menggantikan

O yang menyatakan sudut

speslfik. Besamya O, adalah :

�-· 2"'Y

o, = Y.. tan'

Dari persamaan ini didapat dua mla1 yartu 01 dan 0,1-90' Satu sudut akan memberikan arah dan tegangan normal maks1mum dan sudut lainnya akan memberikan arah dari tegangan normal numrnum.

Jika 01 = 0, maka dan persamaan 1 didapat <1x+Uy

2

Arah im drsebut

<1x-<1y

•

2

arah prinsipal atau utama (principal direction) dan

tegangan normal yang bersangkutan adalah tegangan pnnsipal (principa' stress) drmana a.,... dlsebut major pnm::rpal stress dan o.., dtsebut minor principal stress. Bidang d1 mana bekelja tegangan pnnsipal disebut bidang prinsip<1I (principal plane) Ttdak ada tegangan geser yang bekerja pada b1dang drmana tegangan normal maksimum atau minimum Apabua arah pnnsrpal dmmbtl sebagai sumbu

K

dan y,

,.,. =

persamaan 1 dan 2 disederhanakan menjadi ·

"""" -u...., sin28

2

vanasr xompooen tegangan on dan ,,. sesuai dengan vanast a.

0 dan

2.3. LINGKARAN MOHR DARI TEGANGAN Pemecahan geornetri untuk tegangan-tegangan dengan arah yang berbeda

bed a didapat dengan lingkaran Mohr Untuk

diagram tegangan seperti pada Gambar 2.3A maka urut-urutan

untuk membuat lingkaran Mohr adalah sebeqar berikut : a

Dibuat sumbu tegak untuk

t

dan sumbu horisontal untuk cr. Kedua

sumbu 1rn saling tegak lurus dan skala untuk kedua sumbu mi harus sama b

Plot tegangan normal o, dan o. pada sumbu tegangan normal cr

c. Plot

t.,. yang bekerJ,a dtbagian kanan dan benda

tegangan geser

langsung di bawah atau di atas titik yang menggambarbn "'• pada sumbu tegangan normal.

.hka arah tegangan geser ber1awanan dengan amh jarum jam relatit terhadap titik pusat benda, plot t,.. dibawah sumbu tegangan normal. Jika a rah tegangan geser searah dengan arah jarum jam relent terhadap tlftk pusat benda, plot t.,.. di atas st'"llbu tegangan normal

d

Plot tegangan geser

t>Y

yang bekelja pada bidang yang sama dengan

o1, d1 alas litik yang menggambarkan a,. pada sumbu tegangan normal [ika searah dengan arah jarum jam dan di bawah bbk tersebut jika berlawanan dengan a rah jarurn jam. e Hubungkan kedua ti:.k tegangan geser dengan sebuah gans lurus Garis ini akan memotong sumbu tegangan normal pada titlk 't2(a, + o1) f. Gambarkan sebuah lingkaran dengan titik pusatnya pada sumbu tegarlQan normal di sans yang

1/2

Ic, + a,.) dan diarnetemya sama dengan panjang

menghubl.lngkan kedua tit1k tegangan geser.

"

r

lJ

..,

r,,

"··� ··�

,

-� I

•, ----1

-�I .... -----I

1-,.

Gambar 2.4 Lingkaran Mohr dari tegangan

Dari

Gambar 2 4 terhhat bawah proyeksi dari jari-jari llngkaran

sumbu tegangan geser

t

pada

akan membenkan tegangan geser pada sudut

tertentu, dan proyeks1 dari ujung-ujung diameter llngkaran pada sumbu tegangan normal <=

'!:'<:an memberikan tegangan-teganl:lan normal pada

sudut tenentu. Jari-jari antara

l1ngkaran lingkaran

adalah tegangan geser maksimum dan perpotongan Mohr dan sumbu tegangan normal adalah tegangan

pnns-pat, Sudut e, adalah sudut yang dlbentuk antara sumhu x dengan arah dan tegangan prinsipal. Dapat dilihat pada Gambar 2.4 bahwa tagangan geser sama dengan nol jka tegangan normal maksimum dan minimum. Dem1k1an1uga

j1ka

tegangan

geser maksimum maka tegangan-tegangan normal sama dengan setengah dan jumlah tegangan-tegangan normal asal (original normal stresses). Sebagai titik pusat lmgkaran selalu pada litik · a,+rry = o-0+a,.+90°

'

'

2.4. ANAUSIS REGANGAN Ada dua jenis deformas1 yang dapat terjad1 pada sebuah benda jika mengalomi tegangan : a. Perubahan pan1ang dan sebuah gans lurus. Perubahan panjang persatuan unit panJang mula-rnula dteebut regangan longitudinal (longitudinal strain) yang d1definisikan sebaga1

dengan iJL "' perubahan panJ:mg et, " panJang mula-mula Regangan longitudinal posltif hka terjadi pertambahan panjang dan negat1f Jika terjadi pcngurangan panJang. b. Perubahan sudut darl sudut yang dibentuk oteh perpotongan dua buah gans lurus disebut regangan geser (shear strain). Gambar 2.5 memperl1hatkan satu sudut dari segi empat yang menga\ami tegangan. AO B

• sudut sebelum mengalami tegangan

A' O' B':: sudut sesudah rrenqalarru tegangan. T1l1k O p\ndah ke O', tit1k A pindah ke A' dan t1tik B plndah ke B" sesudah mengalami tegang,m. Displacement dari titik dinyatakan dcngan u, v dan

sejajar dengan x, y dan z, diasumsikan Jadi jika u adalah koordinat (x,y,z) pada arah x,

w yang masing-masmg

sebagai fungsi kontinu dari displacement

dan

titik

O

displacement dari truk A yang berada dr dekalnya pada arah x adalah u +

o, _,, o, ,Ju iJx

iJu iJx

O'A" = t,x+u+-i'l.x-u=Ax+--Ax

av

av

ifx

Ox

A'A" = v+-Ax-v= - o x

O'A' =

QA'

=

r

(Ax+:: Ax)'+(:: �Ax Ax

""{"")' ,[0 1 ,2

iJx

iJx

•J'

Ox

3x(1- ��)

Perubahan panjanq pada segrnen O A:

ax.

=-tO'A'-OA =ox

(1+!)

menurut definisi regangan : _ lim

ou Jx = o'udx -� cx=--

>c.x- 3X-tOl'lX

Oxllx

ax

--Gambar 2 5. Hubungan antara regangan dan displ:JCement

''

Melihat Gambar 2.5 dan mengingat bahwa sudut-sudut AO, dan 1'102 adalah kecu serta tegangan juga kecil terhadap umtnya. maka dapat dnulis persamaan sebeqar benkut :

tan AO,

" Ae, "

A A"

O'A"

tan 1'182 " AO,"

Per deflrns1, regangan geser (shear strain) y"f, dalam sudut AO B adalah ti.O, + 1'182 .

-·Ou

Cv

y.,,, = Oy ,7x

Dengan cara yang sama untuk bidang yz dan zx. 6 komponen dan regangan dapat ouuhs sebaqa, benkut. 8u iJv a-•8y 8,:

,,,

iJV Ow a-•ilz iJX

-·regangan normal

Ow

,:iu

Ox

iJZ

regangan geser

Jtka u. v dan w adalah funqsr kontinu dari koordinat ruang x, y dan z dari sebuah benda, maka keenam persamaan d1 alas adalah keadaan (state) dan regangan sebuah t1t1k d1 dalam benda.

Ill. SIFAT FISIK DAN MEKANIK BATUAN

3.1. PENDAHULUAN

Batuan mer1l)Onyai sifal-sifal tertentu yang per1u d1ketahui dalam mekanika batuan dan dapat d1kelompokkan menjad1 dua. yaitu · a. Sifat fisik batuan sepern bobot 1si. befat jents. pomsitas. absorpsi. dan void ra/,o

b.

suat

mekarnk batuan

seperti

kuat

tekan,

kuat

tank. moc ulus

elastisitas dan nisbah Poisson. Kedua s1fat

lersebut dapat d1tentukan ba1k d1 laboratorium maupun

!apangan (in-sJtu). Penentuan di laboratorium pada umumnya dilakukan terhadap contoh (sample) yang di.ambtl dilapangan. Satu contoh dapat digunakan untuk

menenttikan xeoue srtat batuan. Pertama-tama adalah penentuan sifat fil'lk batuan yani, merupakan up tanpa merusak (non destroctive tes(J, kemudian d!lanjutkan dengan penenluan sifat mekanik baluan yang merupakan uji merusak (destructive tesf) sehingga contoh batu hancur.

3.2. PENENTUAN SIFAT FISIK BATUAN DI LABORATORIUM

a. 1)

Pembuatan Contoh Di laboratonum

Pembuatan contoh d1 laboratorium dilakukan dari blok batu yang diambil d1 lapangan yang d; bor dengan penginli laboratonum

Contoh

yang

did a pat

27

berbentuk slhnder dengan diameter pada umumnya antara 50 - 70 mm dan tmgg1nya dua kali diameter tersebut. Ukuran contoh dapat lebih kecrl rnaupun lebih besar dan ukuran yang dtsebut dt alas tergantung dari rnaksud UJi.

2)

Di lapangan

Has1I pembofan mti ke dalarn massa batuan yang akan berupa contoh mu batuan dapat digunakan untuk uj1 d1 laboratonurn dengan syaral tinggi conloh dua kah drarreternya Setiap contoh yang diperoleh kemudsan diukur diameter dan tinggmya, dihitung tuas permukaan dan volumenya.

a)

Penimbangan Berat Contoh

(1) Berat contoh asti (natural)·

w ...

(2) Bera! contoh kering (sesudah dirnasukkan ke da\am oven selama 24

jam dengan temperatur kurang lebih 90°c) : W.,. (3) Bera\ conloh jenuh (sesudah dijenuhkan dengan air selama 24 pirn)

w •. (4) Be rat contoh jenuh didalam au . W.

(5) Volume contoh tanpa pori-pofi: W0-W ..

(6) Volume contoh

total· W.-w ..

b)

Sifat Fisik Batuan

{ 1)

Bobo! isi asli (natural density)

(2) Bobot isl kering (dry density)

a

a

a

(3)

Bo bot ist ,enuh (saturated density)

(4)

Bera! Jen is semu (apparem specific gravity) ::

(5) Be rat jenis sejau (fwe specif,c gravity)

Wo Ww-Ws

w, Ww-Ws

w. W.-V<

::

Wo J bobot isi air Ww-Ws Wow I bobot 1si air W0- •

''

(6) Kadar air asli (natural wateroonten(J

= Wn�Wox100%

(7) Seturoted water contant (absolphon)

= W..�Wox100%

(8) Oerajat kejenuban

= Wn-Wox100% Ww-Wo

(9) Pcrosuas. n

= W..-Wox100%

(10) Void ratio, e

-� - "

3.3.

W..-W•

t-n

Penentuan Slfat Laboratorium

Mekanik

Batuan

di

a. Uji Kuat Tekan (Unconfin-.dCompreuive Stnmgth Test) UJ! !nl menggunakan mesln tekan (compression machifle) untuk manekan contoh batu yang berben1uk silinder. balok atau prisma dari satu arah (uniaxi8i1•

Penyebaran

tegangan di dalam eontoh batu

secara teoritis

adalah searah dengan gaya yang dikenakan pada eontoh tersebut. Tetapl dalam

kenyataannya arah tegangan lidak searah dengan gaya yang

dikenakan pada contoh tersebut karena ada pengaruh dari plat

penekan

mesin tekan yang menghimpit contoh. Seh1ngga bentuk pecahan lidak berbentuk

bidang peeah

yang

berbentuk kerucut (Gambar 3.1).

searah dengan

gaya

melainkan

j j j j

I t I t

-�odahlesl

Gamber 3. 1. Penyebaran tegangan di dalam contoh batu dan bentuk pecahannya pada uji kual lekan ) Perbandingan antara tinggi dan diameter cootoh ( � mempengaruh1 nilai

kuat tekan batuan. Untuk perbandingan �"' 1, kond1si tegangan triaksial saling ber1emu (Gambar 3.2) sehingga akan memperbesar 01\ai kuat tekan batuan Unluk uji kual tekan d1gunakan 2 < � < 2,5.

6.\8ab3\Siral Fistk dan Mekantk Blltuan

30

�

Ukuran percontoh

Kond1si tmooal (lekanan)

l

2<- ..-;2,5 D Kond1S1 uniaxial

l

l

J

l

1-1

- a

1

D

D

'

- •2 D

Gambar 3 2. Kondisi tegangan d1 dalam contoh untuk � berbeda

Makin besar

�

maka kual tekannya akan bertambah

dttunjukkan oleh persarnaan di bawah

Menu rut ASTM

uu. •o

: .,. c(t = D) = -,-,,-,�', 0o�2. �22� . l/D

••o

2

Menurut Protodiakonov: "c(t=2D) "' ----"c-

7 •

dengan cr0 = kual lekan batuan

OD

xecn sepern

- Regatl!JitR axial

"

· Ea " -

' en
8 - -,.

- Regangan lateral . Er" -

T +---�

O

D +6D

- Reganga,1 Vdumic , Ev " Ea -,. 2 Er V•AV

t Gambar 3.3. Regangan yang dihasilkan dan UJ• kuat tekan batuan

Perpmdahan dan contoh balu baik aksiat (Al) maupun lateral (AD) selama

UJI berlangsung dapal

d1ukur

dengan

menggunakan dial gauge atau

e!ectnc strain gauge (Gambar 3.4).

Dan hast! uji kuat tekan, dapal digambarkan kurva tegangan-regangan (stress-stnun) unluk tiap contoh balu

Kemudian

dan

kurva

ini

dapat

drtentukan sifat mekanik batuan (Gambar 3.5):

1

Kua! tekan

2.

sctes etasuk

3

Au Modulus Young· E --

4 Poisson's ratio : v = � pada tegangao "•

'••

Beberapa definisi modulus Young 1.

·�

Modulus Young Tangen (Tangent Young's Modulus), q (Gambar 3.6.a) Dnrkur pada t1ngkal tegangan

E, =

= 50 %

"°"

ti.a

8·\8ab3\Sfal FISlk dan Mekanik Batuan

"

Penqulian kuat tekan dengan menggunakan "electric strain gauge"

Penqujran kuat tekan dengan menggunakan "dial gauge"

Gambar 3 4 Pengukuran perpmdahan menggunakan dial gauge dan electnc sira1t1 gauge

&V=r.a+2ct � --,----------

I

Oc

c

----

-,------

'

'

at

"

,,,

'

'

'' '' ' ' -&-;1' '

Kmva "stress-strain" sebaga1 perconloh batu e a = axial strain : lateral strain = volumic strain

'' ,,

"" �'

Gambar 3 5. Kurva tegangan-regangan has1I UJI kuat tekan

,.

2

Modulus Young Rala-rata (Average Young"s Modulus), E_ (Gambar 3 6 b) Dnrkur

dari

rata-rata

kemiringan

lcurva

atau

bagian jtmer yang

terbesar dan kurva.

E.. = 3.

,.,,. !,.a

Modulus Young Sekan (Secant Young"s Modulus). Oiukur

dan

a.

•

(a)

(c)

(b)

o,

o

""'"

(Gamb.ir 6.c)

tegangan = 0 sampai m1ai tegangan tertentu, yang

bmsanya 50 %

o

E.

__ I

ee ,

'·

'•

• c.

Gambar 3.6. Beberapa defintsr modulus Young

' D-fL'lisi m:,dul,-,. E m,nu.rut

�

>

hiti�l �-""l""� "1'.>111.\.1:5

B. T._ng:,nt ,n:,duh,s.

c.

Se=>.t «mW. ....

D. Oior
mxul us

Gambar 3 7 Definisi modulus Young menurut Hawkes

'•

;. 01 �001

Kg.Id

r .1<9

I

I

I

l)

I

'I

u H

ie

'

• '

"'1' I

'" 1 '

J

200

150

s

•

I

;

rec

I

''

I

1 l' '

so I

'

''

l

0

,� '

earrcar 3 8.

l

'

•

a

z

'

•

'

--10.--;,.s

Kurva tegangan-fegangen contoh batu kapur

B 180031.Sll'Jlt FIS« dan Melranik Baluan

w-�

.'

-v

,,. '

b.

Uji Kuat Tarik Tak Langsung (Indirect Tensile Strength Test)

UJi ini dilakukan untuk mengetahu, kuat tarik (tensile smmgth) dari contoh batu berbentuk silinder secara tak langsuog. Uj cara ini dikenal sebeqar uji tarik Brazil. Alat yang d1gunakan adalah rnesm telcan seperti pada uji kuat tekan.

jP

•

/�!J:!J:Q\li-�7--::;;:�-----

Bld.>ng •failure"

'

Ku.ii. t.i,rik : ..... -

"'"

Gambar 3.9. Uji kuat tarik

c. Uj1 Point Load Uji ini d1lakukan untuk mengetahui kekuatan (strength) dari contoh batu secara tak langsung di lapangan. Contoh batu dapat berbenluk slllnder atau tidak beraturan (Gambar 3.10). Peralatan yang digunakan mudah eeawebawa. tidak beg1tu besar dan cukup nngan (Gambar 3.11). Ujt cepat. sehingga kekuatan batuan dapat segera d1ketahui di lapangan, sebelurn UJi di laboratorium dilakukan. Contoh yang d1sarankan untuk ujl ini adalah yang berbentuk dengan diameter

= 50 mm (N.X = 54 mm).

sumder

[.

I

.'

r

L

/

D

t,

'

•

o]

'\ -,

j

I·

I

' .[

0

\

i p l>07D

p

'v l

Diametncal test

D�SOmm

tp

"1,1 ±0,05

Axial test

D

-•l,0-1.4

'

Irregular lump test

Gambar 3 10 Bentuk contoh balu untuk point load test

f

p Punctual charge

__ j_ __

'

.

. .. "

0

Garn bar 3.11

Pera Iatan untuk po,nt load test

''

Dan uj ini didapat p 1,-- -

o'

dengan

I,

-= Po,nt load strength index (inde� Frankl
P

= Beban

D

= Jarak antara dua konus penekan.

maksrmum sampai contoh pecah

Hubungan antara indeks Franklm (I,) dengan kua\ tekan (a.:) menurut Brenrawskr adalah sebaga1 benkut :

"• = 23 I., untuk diameter contoh = 50 mm. Jika I,

= 1 MPa maka 1ndeks tersebut lidak lag1

drsarankan

untuk menggunakan

mempunyar art1 sehmgga

ujl lain dalam

penentuan

kekuatan

(strength) batuan.

d.

Uji Triaksial

Salah satu u11

yang

terpenting di dalam mekanika batuan untuk

menentukan kekuatan batuan di bawah liga komponen tegangan adalah UJt tnakstal. Contoh yang d1gunakan berbentuk srlinder dengan syarat-syarat

sama pada uji kuat tekan. Dari hasil UJi tnaksial dapat t;litenhlkan : strength envelope (kurva intnn,;,c;),

kuat geser (shear slre11glh), sudut geser dalam (t), kohesi (C).

B:\Bab3\Slfal FISM dan Mekanik &loon

...... '""

l Ill 1�

,

,.n" ,.«.,

---•....... ·-···

--

--·

-

.....•.. ..

1111 l '·

GarrtJar 3.12. UJI tnaksial

,. "---"-\ •1,-....,__.c...... 4 :

'1�--.:-� �. � ... : �-''·�-'---!

'

•

([

' {:},\ I ,. --.'

.

·�

...

. , .... 7,,,,

• •

j

'

Gambar 3 13 Lmgkaran Mohr dan kurva intrinsic dari has;: uj triakstal

Gambar 3.14 mempef11hatkan kurva tegangan-regangan dari hastl uj di laboratonum terhadap oontoh balu manner dengan berbagai mlai tekanan pemampatan (o3). Naiknya

03

akan memperbesar kekuatan batuan, tetapr

modulus deformas1 konstan.

----- o, = 326 MPa

--------o, = 165 MPa

400 300

t========-o3 = 68,5 MPa ea= 50 Mpa

200 100

03

2

4

= 23.5 MPa

6

6

"

Gambar 3.14. Pengaruh besarnya tekanan pemarnpatan (o3) terhadap kekuatan batuan (Von Karman, 1911)

e.

Uji Punch Shear

UJ1 rm untuk mengetahui kuat geser {shear strength) dan contoh batu secara !angsung. Contoh berbentuk sil1nder tipis yang ukurannya eesuar dengan ala! UJ! punch dengan tebal t cm dan diameter d cm (Gambar 3.15). Sesudah contoh dimasukkan ke dalam ala! UJI punch kemudian ditekan dengan mesm lekan sampai oonloh pecah {P kg). Kuat geser (shear strenglll)

= _f_

kg/cnl

' dt

B.\Bab3\St1Jt F,si< dan lllel<.aruk

&,lu""

"'

-Gambar 3.15. UJI punch shear

f. Uji Geser Langsung UJ1 nu untuk mengetahui kuat gescr batuan pada tegangan normal tertentu Dari has,I uji dapat d!lefltukan (Gambar 3 16) · gans Coulomb's shear strength, kuat geser (shear strength), sudut geser dalam (,j,),

kohesi (C).

g.

Uji Kecepatan Rambat Gelombang Ultra Sonik

Modulus Young drnamis (E) rian nisbah Poisson (v) dapat JU93 ditentukall secara tldak langsung (drnamis) dengan uji kecepatan rambat gelombang ultra somk yarlu mengukur kecepatan rambat gelombang ultra somk pada contoh batu. Dan has1l U/1 ini akan didapat mlai-nilai cepat rambat gelombang tekan (Vp) dan cepat rambat gelombang geser (v.). Kemud1an dapat d1hitung modulus Young dianmis dan msbah Poisson dari batuan yang d1u11

N

= beban normal N

T = horu:oota\ shear test

on • - = noonal stress

T ,•- =

shear test

A

A

Perc:ontoh d1 dalam shear test

- Longitudioal shear displacement LI. l

T=N.lan41+C.A atau

•

� =S=o0.tan 41+C - Garis "Coulomb's shear stn:mght" Ian q>" koefisien gesek pada permukaan geser 4' = sudut gesek C = kohesi

o- --Gambar 3 16

Uji geser langsung dan gans Coulomb's shear strength

Perhrtunqan hasil uj kecepatan rambat ge1omb;mg ultra sonik 1) Cepat rambat gelombang tekan (v..} - L mfdebk Vp-

•

dengan

= panjang contoh {m) t,, = waktu yang dibutuhkan gelombang L

tekan

merambat sepanjang contoh (detik)

2) Cepat rambat gelombang geser (vJ L v, = -

"

m/det1k

dengan L

t.

= panjang contoh (m) = waktu yang dibuti.:hkan gelombang geser merambal sepan,ang contoh (detlk)

''

3) Modulus kekakuan dinamik (modulus geser}, G

G

= p.v/

dengan p = massa per satuan volume

4) Nrsbeh Poisson (v)

5) Modulus Young dmarnk E = 2 (1+v) G (kg/cm2)

6) Konstanta Lame

:i. = p {v/- 2 v.2)

7) Modulus ruah (bulk modulus) K = P (3 vp'- 4 v.2) kglcm2 3

' ''

3.4. PENGGUNAAN SlFAT MEKANIK BATUAN HASIL UJI LABORAlORIUM

Dalam label 3.1 drberrkan rmgkasan mengena1 jenis UJI laboratonum untuk rnendapatkan parameter mekaruk batuan dan penggunaan parameter terse but

label 3.1 Jerns UJi sifat mekanrk di laboratonum dan penggunaan parameter hasu uJinya

Jenis Uji

UJ1 kuat tt:kan

llJ• ku31 tank tak langsung

Penggunaan

Parameter yang diperoleh

- Modulus Young (E) - Nlsbah Poisson (v)

-

Kua! titnk (",)

. Rarica.ngan penguatan cllap

• Kua! 1ekan (ao) • Batas eieene (
Rancangan pll:,r Kemantapan lubang tM.Jkaan Kcmo.ntap,;n foodasa Kemantapan lerong

·-

- Pelcdakan

UJ• pomt load

- IO>deks point load (1,) - Kua\ lekan (a.)

Mengetahui kel
UJI lriitkslal

- Selubung kekuatan batuan - Kohesl (CJ - Sudut geser dalam {�)

- K<,m«ntapau lereng - t<ernantapan fondaso - Kernantapan lubang bukaan

Uj, punch shear

Kua! geser

- Kemantapan lereog - Kemantapan berdungan

Uji geser langsung

- Gans kuat geser Coulomb - t
- Kemantapan le<erg - Kemantapan foodasi - Kemantapan lubang buk!lan

UJI keceoaan rambal gelombang ulml sornk

- Kecepatan rarrtiat gelombang tekan (v,)

Rancangan penggal1an

- Kecepatan rarnbat

gclombong geser {v,) - Moctulus eresestas dinarnk (E) - N,sbah Poisson dmarmk

(,)

B 1Bob3\Slfol F,s,k don lrlekan1k Saluan

i

:

I !

I

3.5. PENENTUAN SIFAT MEKANIK BATUAN IN-SITU

Drlakukannya ujl in-situ untuk menentukan sifat mekanjk batuan leb1h menguntungkan menyangkut

dibandmgkan

volume

batuan

dengan yang

di

ujl

besar

laboratorium

sehingga

karena leb1h

hasilnya

representatif dan letnh menggambarkan keadaan massa Datuan yang sebenarnya

Gambar

3.17

memperhhatkan

bertambahnya

Jumlah

kekar

dengan

bertambah besarnya ukuran contoh

'•

• •

I

•

s,..,,,,,1 d••="' ,.• ,,,.,

••

""'"' ""'"

i

'

Gambar 3.17. Bertambahnya jumlah kekar dengan bertambah besarnya ukuran contoh (Hoek S Brown, 1980)

9 \Bab3\Sifa/ F1sik dan MRkl)rllk Bat•=

''

a.

Uji Be ban Batu an (Rock Leading Test /Jacking Test)

U11 beban batuan drlakukan untuk menentukan besaran dari modulus

cerormesr atau modulus e\astisitas massa batuan d1 dalam sebuah luba,19 bukaan Kemampuan rubahan (deforrnability) suatu massa batuan in-situ biasanya dengan earn mendongkrak batuan tersebut (lacking tesQ.

drtenfukan

Peralatan yang d1gunakan untuk ;acking test sepern yang ditunJukkan oleh Gambar 3.18 UJi IOI dilakukan di bawah tanah d1 da\am sebuah lubang bukaan batuan atau leb1h dikenal dengan istilah test ad1/. Dongkrak menekan atap dan ranter lubang bukaan atau menekan dmdmg yang pada bagian kontaknya mcrupakan permukaan plat yang rata Has1I dari uji mi adalah dercrmasr a tap dan lantai atau dinding alcbat pembebanan oleh jack tersebut Detormasr im d1ukur dengan dial gauge dan extensometer pada berbaga1 kedalaman. Modulus deformasi

atau

modulus elasttsttas dapat d1httung

de'lg<1n

persarnaan 101

E

:=

, oF

L:. = 2a(l- v )�

ow

dengan: E = modulus deformas1/elastisitas v = Poisson's ratio a = jari-jari plat distribus1 F := penambahan be ban {increment of load) W " penambahan perpmdahan (increment of displacemenO Gambar 3.19 memperlihatkan contoh kurva tekanan dan perpindahan dari jacking test dan

Gambar 3.20 memperl1hatkan contoh diagram regangan

pad a kedalaman tertentu dan ,ackmg test.

B 1Bab3\Sifal Fisik dim Mekanik Baluan

. '·'

... , <"•

,,"" . ••••

.

..

• •• ••• ••••• ••• ",,.i ••• ••• ••• : :'Ii. •••

.... .· .... • . . . ' . .-·/ •

••• �• e � • g • •••• ••' •• • 0• •• •• ., I• • • ••' •• •' ••' •R�.., • • •• • • • • • •• • • • •• • •• ••• •• •• ��::��o • •• ••

..

,,

'"' ' ,, ''

0

--

.

'

..

... .

c

a•c

GeS08000B@0@@@©®

.. ·..... ...

D

c

•

D 0 D

'

's-

...

� �

'e

.. ' ··.� . ,.···...· ' ·.

0 0 0

;

'

',.

..

•

•

"

o, 00

�

M

•

,·

.· .· ·\

•

·.

I

• 0

D

E 0

•

' c

;:• • .e'

c

•.

!

••

c

"•" �

s•

•

8

• 0

0

c 0 0 N

-e"

8

"

� 0

0 0 0

0

s

80

�

·o

e •

" 80

0 0

·,•

c

'"•'

•�

•

8

•

u

%• 0

0

-c

.s

e 0 0 0

•

�

•e E

� 0

i5 0

0 0

-

� M

" 0

�

r» E

0

"

0

• '"

'

a• •• •

"

c

'

�·· ..

8N 8-

--+ o -_j�'\� o "' -o---;;-"' "' ;;: £ ••

0

, .. ,,., ""'"'d

0

r L<>
�' 0

0

0

- ' '' '

0

,",'"'

"" "

••

"

'

''

0 • 811

I

r

·,a' lallff<..,,i,

''

''

''' '

''

'

I

I

' '' '

''

i

'

'

!

' '' ' '

s=a ------

---·--- 6- -

'

'

'

' '' ' '

'

I I'

I'

i

I

ffi

,, ','

''' '' '' ' '' '' '' '' ''

•I

.

''

Et• 202

''

t(i"�/k�ffr ....

•

+r.

' ' '

'' ''

•

•

•

•

'

''

,,

'

,. '

•

'

•

'

I'

LOU

•

*.,:-

.,

•

• i

•

$t,Gln

'• •

r..• '''"�-.'·�----

.

-_,_

� of .,1,,sucity { l."'Y.!Ocyl

,. '" ,. '''', - sc '. s " St:..--ai.'l

OJl'.V8

-

p =

.

of deefo.,...t,cr, ft:tn,ry) !
Kgt[an'

- 6!'.I l(qf/a:>'

" '' I

Repcate,:1 Loadi:,g)

� �,,led l.oa.dulg '' =� • tr.�c!J.ng-

Gambar 3.20. Diagram regangan-keda1aman dan Jadoog f1;1st

49

b.

UJI GESER BLOK

UJ1 geser blok dilakukan u11tuk mendapatlurn nila, kuat geser (shear strength) dan parameter deformast di daerah geser (shear zone) atau pada rnassa batuan yang banyak mengandung bidall!,-b:dan;i drskontiruntaa. UJi ini harus dilakukan pada daerah yang slrukttJmya merupaka11 baqlan dari konslruksi bawah tanah yang akan dibual Bagian bal\Jan yang akan diuj harus sebesar mungkin. Ukuran batuannya tldak kurang dari 40 x 40 cm dengan t1ngg1 20 cm. Bila ukurannya lebih besar dan 40 x 40cm. maka perbandmgan p.an,ang, lebar, dan tinggi biasanya 2 : 2 : 1. Kadang--11:adang landasannya merupakan blok yang ukurannya 0,70 m x 0.7Dm. bahkan dapat Jug a 1,0

x

1,0 m

Gambar 3.21 memperl1hatkan peralatan dan

tata letaknya di dalam sebuah

lubang bl.lkaan Selelah persiapan selesai, beban tangensial dan beban normal dnakukan kepada blok batuan dengan dongkrak h1drohk. Untuk UJI di dalam lubang bukaan, dongkrak hidrolik menyangga atap dan dinding lubang tersebut Oongkrak verltkal membenl
sudut

ketahanan geser dari batuan. S:a.,.tan.+C dengan: S "'

kuat geser (shear strength)

a�"'

beban normal di alas bidang geser

� =

sudut ketahanan geser dari batuan

C =

kohes, batuan

50

. . . . ·.

,

...

,

. . .: I ..

..:.1.-:

�., .: :· ·. • I

. ·•

. · .. ' ...

'.. ,•. ..

-

..

.,

.

- , ..

'

:

I

l

.. '

.·

.. - -

. .. �

..

. i .-

-

'·,

0@®008000800 "•• •• c •• •• •c•

, '• , , • 0 0

•••

0

•• •• c •• •

•c ••

•, , • ••, •• •• , • , • • 0

'•

•• •

0

•• •• •c •" ••• •

•

,, •c • § "•'• "' •• •• • 8, •0 l •'• 0

•

•0 '•• •• ••• •• "

0

• •'• •·o •• •

-

c.

Uji Triakllial In-Situ

UJi ini d1lakukan untuk mengetahui ltaraktensbk cetcrrres, dan kekuatan batuan pada kondisi pembebanan tnaks,al Tempat uji adalah d1 dalam lubang bukaan bawah tanah Kontak permukaan tantar, atap dan d1ndmg yang akan dikenakan beban berukuran sekitar 1,0 m x 1,0 m Peralatan dan tata letaknya dapat dihhat pada Gambar 3 22. Pembebanan ke arah vertikal dtlakukan oleh dongkrak tudrohk. sedangkan untuk arah horisontal oleh flat jack. Dudukan flat pck dibuat denjan cara menggali bag1an lanta, Ruang antara ffat 1ack dengan dmding batuan yang akan ditekan dusi oleh semen. Agar dapat diperoleh rnlai deformast. maka dipasang uqa buah bore hole extensometer sepanjang

±:

masing.-masing

1,0 m dan electric d,splacement transducer untuk mengukur perpmdahan

(displacement) verllkal. Sedangkan untuk arah hofisontalnya. perpindahan d1ukur dengan deflectometer dan electric cksplacement transducer atau Unear Variable Dtffcrcntial Transducer(LVDD.

Pada sebuah terowongan djlakukan uj1 triaksial in-situ.

Pembebanan

maksiITlllm ke arah vertika1 adalah 60 kgffcm2 dan ke arah hofisontal sarnpai mencapar 80 kgf/cm2 Kadang-kadang tekanan ke arah horisontal sarnpal mencapar 200 kgf/cm' . Hasll uji dapat dilihat pad a Tabel 3.2. Ev adalah modulus untuk pembebanan statik yang menaik E,.. adalah modulus untuk penbebanan stabk yang menurun.

(i) Top Load Pht
0

SupPOrt coJuinn

G) Sf)henccl seatinq� @ f!ydr,.,uHc Jade" (3)

@ i,:,ct;et'!So..,aer� (Vertical Di� phccmen t., 3)

@ Stiff Load Pht<.•

' •

®

G) octlectometer

©

oetlectom< rel="nofollow">t.<>r Borehole T<>«t

soecu,en

ex t:en,;orn,e te r Borhol " Grout of Fl�'- Jae� SJ>� Plat_ J�cks

t e "

J_

"" "

" -,-

Gambar 3.22. Peralatan uji triaksia! in-situ

B \Bab �Sifat Fislk dan Mekamk Bat(Jao

Tabel 3.2. Has1I uj triakstal in-situ

,,.

Sildus

Interval Tegangan Verlikal kgflcm'

Interval perpindaha

Ev Modulus

E, Modulus

"

kgflcm'

kgflcm'

mm 1

2

3

4

5

6

7

5,0 - 30.0

0,00- 0,22

30,0- 5,0

0,22 - 0,07

50-10,0

0,07 - 0,31

40,0- 0,5

0,31 - 0,06

5,0-40,0

0,06 - 0,30

40.0- 5,0

0.30- 0,06

5,0- 40,0

0,06 - 0,27

40,0 - 5,0

0,27 - 0,04

5,0- 60.0

0,04- 0,64

60,0- 5,0

0 64 - 0.24

::i,O - 60,0

0,24 - 0,72

60,0- 5.0

0,72- 0,34

5,0 - 60,0

0,34 - 0,68

60,0 - 5,0

0,68- 0,52

B.\Bab 3\S,fal F1s1k dan Mekamk BaltJan

113.000 160.000 145.000 140 000 145.000 145.000 166 000 152 000 144.000 137.000 144.CXlO 144.000 161.000 (375 000)

3.6. PENGGUNAAN SlfAT MEKANIK BA TUAN HASIL UJI 1N·SITU

Dalam Tabel 3.3 d1berikan ringkasan mengenai jenis uji in-situ untuk mendapatkan parameter mei
Tabe! 3. 3 Jems uj1 sllat mekanik in-situ dan penggunaan parameter hasil uJinya

Jenls Ujl Uji beban baluan

Pa,,m�•• yang diperoleh • P;iran'ldet deforrnni

• Pa,;,meter keluatan UJ1 i,ese,- b1ok

.,._

• Sclob.r,g kekuaUin

• Kohesi (C) • Sudut gese, d!l!am (t)

u� 111aksla1 1Jl-61tu

Modulus Young (E)

Pcnggunaan • Kemantapen lubang bu
-----

• � l<.Cang

- Kemanlapan

bu(sar,

lt.bilO!I bul
,,

3.7. PENENTUAN JUMLAH CONT OH Dengan stahstik, jumlah contoh yang d1butuhkan dalam UJI d1 laboratorium untuk penentuan sifat fisik dan sifat

mekanik

sebuah

baluan

ketelitian yang d1kehendaki dapat dihilung sebag<11 berikut .

X=11-kn

dengan · X

= nila1 yang d1amb.l (diperkirakan)

µ

• ni!ai rata-rota dari populasi

o

" s1mpangan balm dari populasi.

Jika ada n eontoh, maka dapal diketahu1 X'

X"=µ'-ko'

dimana tanda • menyatakan nilai yang diperi(.1rakan Ketelitian (precision) c di mana diketahul X adalah : IX - X Jika jumlah contoh banyak, maka e e I..

JvartX1

dengan t adalah hazsrd dari Gauss, untuk tt"' 0.05 .... ta 2

var= vanansr

Oapat ditulis

var (X") =var(µ')+ k2 var (o')

1·

dengan

•

•

var (rt") =

,,2

var (o') =

rr2 2(n- 1)

n

var (X') = a2 +k2 n

a2-

2(n-1)

,,

J

q=----+qµ=a

B \Bab 3\Sifel F,s,k dtm MekBnik Batuon

I 1500

= 0,5 artinya standar devrasi = 112 rala-rata

q

Jumlah percontoh

= «eteman dari harga yang dicari = Rata-rata dan harga yang dican

E

K=O

µ u = Standar devtasr dari harga yang d1 cari.

a q K•2

a

-

µ Harga yang dican = µ - k o

n=�q2

k'+Z+fu

e

2

1000

500

0.05

0,1

0.15

0,2

Ketehtian relauf

Gambar 2.23.'""iJa jum\ati conloti terhadap xeteunan retant untuk I= 2 dan q = 0,5

b

µ

IV. PERIL.AKU BATUAN

•

•

4.1. PENDAHULUAN Batuan mempunyai penlaku {behaviour) yang berbeda-beda pada saat menenma beban. Perilaku batuan i111 dapat ditentukan antara lain d1

•

laboratonum dengan UJI kuat lekan. Dari has1I uj1 dapat dibuat kurva

'

kurva relaksasr dari uj1 dengan regangan konstan. Dengan mengamat1

'

•

tegangan-regangan, kurva creep dari uji dengan tegangan

konstan, dan

kurva-kurva tersebut dapat ditentukan penlaku dan batuan.

4.2. ELASTIK DAN ELASTO-PLASTIK Perilaku batuan drkatakan eraste (knier maupun non linier) jika tidak teqadr deformasi perrnanen pada saat tegangan dibuat nol.

a

1 a,

Elastik non llllier (revarsiDle)

-

e

a

Elast1k lmier

1

(revers,ble)

-

e

l ,,

1"'

-,

e

Gambar 4.1. Kurva tegangan-regangan dan regangan-waklu untuk penlaku batuan elastik linier dan elasttk non trmer

• •'

Plashsltas

adalah

karaktenstik

batuan

yang

meng1pnkan

reqanqan

{deformas,) permanen yang beser seuejum batuan tersebut hancur (faHure)

' CMy noc,,,..,..nt\Dll
sa

l

0

l

c ,tcr1>crE

s,\-----

,,

er =

0

I

l

e

Gambar 4.2. Kurva tegansian-regangan dan regangan-waktu untuk penlaku batuan elasto-plasllk CT

1

" ... Plasttk Gambar 4.3. Kurva tegangan-regangan untuk perilaku batuan elasto-plastik sempurna

0

1 c Gambar 4.4 Kurva tegangan-regangan untuk perilaku batuan elastrk fragrle

C.I My Document\Mekbat�O.ktal Bab 41 Perilakv Batuan

Perilaku batuan sebenarnya yang diperclel- dari uji kuat tekan d1gambarkan oleh Bieniawski (1984) seoertr pada Gambar 4 5 Pada tahap awal batuan dikenakan gaya, kurva berbentuk landal dan hdek Imler yang berartr bahwa gaya yang diterima oleh batuan dtperqunakan untuk menutup rekahan awal

(pre-existing cracks) yang terdapat dt dalam batuan Sesudah ilu kurva menjadt nmer sampal balas tegangan tertentu yang krta kenal dengan batas

elastlk (aE) lalu terbentuk rekahan baru dengan perambatan statnt sebmqqa kurva tetap hmer. Sesudah batas elastik drlewatr maka perambatan rekahan menjadi trdak stabn, kurva trdak hmer lag1 dan t1dak berapa lama kemudian batuan akan hancur. T1t1k hancur 1n1 menyatakan kekuatan batuan. "c

=

maximum stress

(streoghl fa,lu,,.) <:re= elastic limit <:r, "residual stress

Stress

olcsnetr,c

Stable fracture propagation fracturo

inMabon

Closing of cracks

eI

0

Lateral strain

,, Axial strain

Gambar 4.5, Tahap utama penlaku dari sebuah batu (Bremaws'«. 1984) Kekuatan batuan yang diperoleh dari has1I u]r kuat tekan di laboratorium sangat dipenqaruhi oleh larnanya uji tersebut berlangsung. Gambar 4.6 memperlihatkan bahwa makm !ama UJi berlangsung maka kekuatannya ma kin rendah. dermkran jug a dengan nuar modulus deformasmya

C My OocumenM,l
et

'"

Gambar 4.6. Pe'lgaruh waktu UJI terhadap kekuatan dan bentuk kurva tegangan-regangan batuan (Blemawskl. 1984)

4.3.

CREEP DAN RELAKSAS1 BATUAN

Gambar 4.7 menunjukkan bahwa d1 daerah I dan ll pada kurva teganganregangan masmg-masing rnenyatakan keadan t1dak ada creep dan creep

stabil. Sehingga di daerah tersebut kestabrlannya adalah untuk jangka panJang, karena regangan tidak akan bertambah sampai kapanpun pada kondisi tegangan konstan

Daerah Ill tenacr creep dengan kestabilan semu yang pada saat tertenlu akan terjadi failunJ Daerah IV terjadr creep yang tidak stabtl dunana pada beberapa saat saja terJad1 failure.

C I My [);x;urn,:nt\Mel:bal_Dcktat Bab
0

failure

I Ttdak ada creep 11 Creep stabil Ill Creep dengan kestabilan rems

•

IV CreC'p Mak mab
r----l!Q "'f--t= \

.//

'--"------, ' Creep

Test kual tekan

Gambar 4.7. Dae rah tenadinya creep pad a kurva tegangan-regangan dan regangan-waktu

Seperti pada creep batuan, relaksasi batuan Juga akan terjadi di daerah yang sama pada kurva tegangan-regangan (Gambar 4 8)

I Tidak ada

cr

retaxat,on II Relaxation stabil

Ill Relaxellon

ao

fa,lurc failure

\

kcst:ibllnn oomu IV Relaxation tidak stab
' / Test kuat \ekan

Helaxallon

'

Gambar 4 8 Dae rah terjadlnya reraksasr pada kurva tegangan-regang:rn

dan regangan-waklu

C.My Documom'>Dlk/r.,t Bab 41Pcnklku Batuan

''

4.4. HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN UNTUK PERILAKU BATUAN ELAST1K LINIER DAN ISOTROP

a. Batuan dikenakan tegangan sebesar u, pada arah (1), sedangkan pada arah (2) dan (3) = 0 (Gambar 4.9).

vu,

a,

,,

c,=-

&

'

=--

E

vu,

' ---

'

E

''

linier dan 1:sotop

-a,

c:, =- t.1

E

'

l

--

: t

,

1/2 �D

t

c

,"' 0

a,

•-

a, Gambar4 9. Tegangan uniaksial dan triaksial pada batuan b. Batuan dikenakan tegangan sebesar cr2 pada arah (2). sedangkan tegangan pad a arah (1) dan (3)

vo-, c , =-E

o-,

'·' E

c. Batuan dikenakan tegangan

= 0.

''

,a,

---

E

sebesar cr3 pada arah (3), sedangkan

tegangan pada arah (1) dan (2) = 0

c

'

=.c

=--

va,

=-• E

&,

o-,

", =E

CI My Doournent\Mcl
•

r

'[

d

Batuan drkenakan legangan

5-_..!'.. (a +a )

cr, pada arah (1)

L1

total=

pada arah (2)

E2

total= u, _ _.!'._(a 1 +a) E E '

<Jl

E

E

'

'

a, ' (a +a ) c3 total= --E E I '

oa pada arah (3)

Bentuk umum hubungan regangan dan tegangan adalah sebagai berikut :

'

- - N E

dengan N = cr, +

+

c,2

(arah prmsipal)

a,

i bervanasi dari 1 sarnpar 3. J1ka trdak pada arah ormsicar maka hubungan antara regangan dan tegangan adalah :

(' +,)

,_a "'

--U

E

,,

'

--NxJ E '

bervanas, dan 1 sarnpai 3 bervanasr dan 1 sampai 3 [::

Stram tensor ·

ctz

�, az

1

a, [:: Stress tensor

,

::: aJ 1 cr32

::J <733

&,=Ojikai>'J

&,=1jikai=J

Bentuk umum hubungan tegangan dan regangan adalah sebaqar berikut : er,= 2

dengan /; c:

E1

,w,

+ 1J;

•

s., + >.a

{arah prinsrpal)

I bervanasr dari 1 sampai 3

t '

I

I I

C My Documcnt\Dl
''

E

adalah modulus geser

2(1 +v)

Es

A=���� (1 + v}(1- 2v) µ dan A dtkenal sebaqer koeflsten Lame

Jika

tidak

pada arah prinsipal maka hubungan antara tegangan dan

regangan adalah : � = 2µ.,,.+)-{X� I bervanast dan 1 sampat 3 j bervanasr dan 1 sarnpar 3

4.5. HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN PADA BIDANG UNTUK PERILAKU BATUAN ELASTIK LINIER DAN lSOTROP

Untuk menyederhanakan perhitungan hubungan antara tegangan dan regangan maka dtbuat model dua dlrnensr d1 mana pada kenyataannya adalah tiga dmensf. Model aua cnmensi yang dikenal adalah: a. Regangan b1dang (plane srrain) b Tegangan bidang (plane stress) c. Symmetncal revolution

a.

Regangan Bidang (Plane Strain)

rarsancan sebuah terowongan yang mempunya1 sistem sumbu kartesian x, y dan z d1polong oleh sebuah bidang dengan sumbu x, y (Gambar 4.10). sehmgga:

c- = 0 Yvz = 0 (riz = c;n}

y.,

= 0 (y., = �d

CI My Documcnt\Mckoot_o;kttlt Bab 41 Perilaku Batuan

"

T� pada btdar,g

( 2 dunensi)

Gambar 4.10. Regangan bidang

a. : v (a,+ a,) t,

" � (a,- vay-

,-o,) : ; (<1, - vo, - vzo, - v1a,)

e,. : i(o,-va,-vaJ:: �(a,-vo-,-,.,z<1,-vzo:,) a, "

(1-v)E (11 v)(1 2v)

(1- v)E (1+ v)(l-2v)

r., "

E ( 2 1, v)

r.,

c,+ i:.,

+

vE ty (1 • v)(1- 2v)

..e (1+ v>(1-2v)

dengan

e,

-r.,." <112

Dalam bentuk matriks, maka hubungannya

''

(�ilc b.

(1- v;E (1+v){1-2v)

"'

(11 v)(1-2v)

(1+ v)(1 2v) (1- v)E (1+ v}(1- 2v)

0

0

"'

0 0 E 2(1+ v)

!::!

Tegangan Bidang (Plane Stress)

Pada tegangan b1dan9 maka seluruh tegangan pada salah satu sumbu sama dengan nol Pada Gambar 411, o, : 0, t,.,: 0.

c.

i.,. =

0.

Symmetrical Rer,,o/ulion

Gambar 4.12 memperlihalkan j1ka sebuah benda berbentuk slllnder diputar pada sumbunya maka benda tersebut dapat dlwaklll oleh sebuah bidang. Karena sumbunya merupakan sumbu slmetri maka benda tersebut cukup d1wak1li oloh bidang yang d1arsir.

°'

t]

oz= 0

Gambar 411

I.,, ,, -

e, u,

Tegangan bide.mg

ee

Sumbu putar

Elemen yang mewakili

Gambar 4.12. Symmetrical revo/u/JOn

C My DocumcnflDikfot &lb 4IPetialw Bal.,an

''

V.

5.1.

KRITERIA FAILURE BATUAN

PENDAHULUAN

Kritena

failure

batuan

ditentukan

berdasarkan

hasi!-hasil

percobaan

(ekspenmen). Ekspres1 dan kriteria ini mengandung satu atau

lebih

parameter sifat mekanik dari batuan dan menjadi sederhana [ika d1hitung dalam 2 d1mensi dengan

esumsi regangan bldang (plane strain) atau

tegangan bidang (plane stress). Pada tegangan b1dang, dua tegangan prinslpal (principal stresses) saja yang berpengaruh

karena satu tegangan utama sama deogan nol. Pada

regangan bidang, �ka d1punyai

cs, >

11;2

> o:,, maka mfermed1ate principal

stress cs2 merupakan lungs• dari dua tegangan utama 1ainnya atau kntena fa/lure hanya berfungsi pad a dua legangan utama tersebut (01 dan 03 ). Gambar 5.1 menunjukkan tilik-titik dari permukaan relatif kekuatan (strength) batuan yang diperoleh dari u� dolsboratorlum yang biasa dilakukan.

UJ1

1(031 tekan unconfined

01 "

ec , 0-2" 0-3" 0, digsmbsrksn oleh tibk C.

UJi kuat tarlk 0-1 • cs:.i • 0, O"l: - GI, digambal1(an oleh litik T.

Uj1 trlakslal 0-1 > 02" 03, d1gambarkan oleh kurva CM.

o, OT • "'

: 1
CM" <J1 > <J2

=OJ: Tekar.an lriaxial

Gambar 5.1. Ruang dari tegangan-t.egangam has1I uji klasik d1 dalam mekanika batuan

5.2. TEORt M O H R Teori Mohr menganggap bahwa: un!uk suatu keadaan tegangan o, >

o:z

> ee, (intermediate stress) tldak

mempengaruhi failure baluan, kuat tarik ddak sama dengan kua\ tek<1n.

Teori ini didasarkan pada hipotesa bahwa tegangan normal dan tegangan geser yang beker,a pada permukaan rupture memamkan peranan pada proses failure baluan. Untuk beberapa bidang rupture dr mana tegangan normal sama besarnya,

maka b1dang yang paling lemah adalah bidang yang mempunyai tegangan qeser paling besar sehingga luiteria Mohr dapat ditulis sebaqar berikut: t

= f(o)

dan digambarkan pada (
"'

u

Gambar 5 2. Kriteria Mohr: T " f(a)

Unluk keadaan tegangan 01 > 02 > 03 yang diposisckan pada bidang (a,T). terhhat bahwa lmgkaran Mohr (a,.o�) mempengaruhi kriteria faiure. Failure terjad1 j1ka l1ngkaran Mohr menyinggung kurva Mohr {kurva intrinsic) dan lingkaran tersebut dtsebut lingkaran fature (Car:itiar 5.2). Kurva Mohr merupakan envelope dari lingkaran-lingkaran Mohr pads saat fa#uro. Kurva ini tidak dapal d1nyatakan dengan sebuah rumus yang

sederhana. melainkan didapat dari hasil percobaan dengan menggambatkan envelope dari beberapa l1ngkaran Mohr pada _saat failure, pada berbagal

kondis1 tegangan (Gambar 5.3). Kriteria Mohr juga dapat digunakan untuk rnempelajari kekuatan geser (shear strength) d1 dalam palahan, kekar, atau jenis-jenis diskon�nu1tas

lainnya

{Gambar 5 4).

n

ll"'TI°"'"'" I{ M{• POO•CI

'1ll"" u

••c

,�uou

•

>

• •

.,

•

a

'•• l •

' •

-r....,ion

...... ..

i•

,

\lo, ·o,)f;•

•

IC•, ••11 · H•,

..,_,

.

·o1!to•

:1

..

c.......... , ... --

"'""' , , "'"" "' '°"""'"9 •• � •••••

Gamba; 5 3. Kurva Mohr sebaga, enve/optt dati lingl<.aran-lingl<.aran Mohr pada saat fatlure

"

Pennukaan tanah

'

t Ch c

a�

Gambar 5.4. Kekuatan gese, pada palahan

5.3.KRITERIA MOHR-COULOMB Untuk mempermudah pelhitungan di 1.alam mckoniko batuan maka en'lelope Mohr dlanggap sebagai garis lurus. Oleh karena itu didefinisikan knteria Mohr-Coulomb sebagai berikut (Gamba, 5.5).

t=C+µo dengan: r " tegangan geser

a " tegangan normal C " kcbesr µ = «eeneeo geser dalam dari batuan

M1salkan

<J1

c:

tan+

dan ea adalah tegang::tn·legar.gan Wma ekslrim. maka kriteria

Mohr·Coulomb dapat drtul,s :

•

2 •

•

2 -

ol{ (1+µ )'· µ}-03 (1+µ )'+ µ}" 2 C

(5.1)

Dari persamaan (51) dapat disimpulkan bahwa batuan dapat mengalami rupture pada dua bidang dengan kondisi tegangan yang berbeda.

I

I

o,

A

/

//

• •

'

F

/

'

•

/

0

c

/

E

"'

r

9/

Gambar 5.5

Kntena Mohr-Coulomb

Persamaan (5.1) dapat disederhanakan dan merupakan fungsl darl cc (kuat tekan) dan cri (kuat tarik). - K,indisi tckan

a, = ere, ee = 0 O"t

• Kondisi tarlk

{(1+112)1'� - µ) " 2 C


0,

0),,

{(1 +µ2) 112

0"3" • CTi

t

µ} • 2 C

a, {l+µ'l'"�µ o, {1+µ'}'"-µ

(5.2)

Persamaan (5.1) dapat ditulls : (5 3)

Jika tan �

=

µ, persamaan (5 2) dapat ditulis :

=. -· er,

l+srn; \- �in¢

Pada bidang (r,1,o3), persamaan (5.3) drqambarkan oleh gans EF (Gambar 5 5), tetapi karena o1 > 03, knteria d1gambarkan o\eh gans KF. N1la1 01 dan r,3 dt mana terjadi failure terletak pada sudut BKF dan sudut AKF untuk kondtsr tegangan di mana tidak terjadi failure. Teori im mer,,perkirakan bahwa ec > o, Untuk µ nilar ac = 5,8

(I)

=

1 artmya •

= 45° maka

Hasi\ u11 kuat tekan dan tarik untuk berbeqer _jenis batuan

menunjukkan bahwa perbandingan � cenderung untuk lebrh besar dari 5,8.

o,

serrexm besar perbandmgan tersebut, batuan bersifat semakin getas dan cenderung mudah d1pisahkan.


r -r : Bidang rupture t - t : Coulomb shear strength line : cr1.cr, Diameter lingkaran Mohr t = S : Shear strength. Normal stress pada bidang rupture

' _,

et • c:r3

a1 . a3

+

crn:

2

cos2o.

2

Shear stress pada b1dan9 rupture r -r :

Gambar 5.6 Kriteria Mohr-Coulomb (kasus umum) Faktor keamanan (safety factor) dengan menggunakan kriteria Mohr· Coulomb ditentukan berdasarkan jarak dari trhk pusat lingkaran Mohr ke garis kekuatan batuan (kurva intrins,c) d1bagi dengan jan-jan l1ngkaran Mohr (Gambar 5.9). Faktor keamanan 1ni menyatakan perbandingan keadaan kekuatan batuan terhadap tegangan yang bekena pada batuan tersebut.

'

f

I

,, < .

I

!"',-' ·

"� ...

• ••

• • •0 ••

J1ka C "0 shear strength pada saat rupture· S=T =rrn tg0

" ''""--+

No,mol

Gambar 5.7. Kriteria Mohr-Coulomb j1ka C" 0

, ••• 0,0

I.'

r

'"0

1<, .G3

•C•2

•k00'100

3•0oon0•0

s,i:,r,,%-

,�·t--'

l•

'

r··-·---�, �,,.. . '

T

/t",s·c """"""'

�

l11,,,.,c,,on,.0o,

j

' ' '

,'\ o

o·

'

, c!!rl_ �-"',,.G"

.,

"""""' "'""

I

'

I

Gambar 5.8 Kritena Mohr-Coulomb 11ka ,j! = 0 (pure cohesive matenal)

rr

• •

•' a

•

b

o,

a,

0

Gambar 5.9. Penentuan faktor keamanan

5.4.KRITERIA TEGANGAN TARIK MAKSIMUM

Kriteria ini menganggap bahwa batuan mengalami failure oleh fracture fragile (brittle) yang diakibatkan oteh tarikan (tension) jika padanya d1kenakan

tegangan utama •lf3 yang besarnya same dengan kuat tarik uniaxial (cri) dari batuan tersebut

,,

6.2. DISTRJBUS1 TEGANOAN DI SEKITAR TEROWONGAN UNTUK

KEADAAN YANG PALING IDEAL Untuk mem!Jdahkan perhitungan distribusi tegangan disekitar terowongan maka dlgunakan asumsi-asumsi �i bclikut:

a.

Geometri dan terowongan Pcnampang

tcrowongan mcrupakan sebua.h ltngkaran dengan jari-

Jari R.

T erowongan berada pada bidang hOJisontal. Terowongan tetletak pada kedalaman H >> R (H > 20 R)

Terowongan sangat panjang, sehlngga dapat digunakan hipotesa regaOQ3.n bidang (plane $/Taill). b. Keadaan batuan. Kontmu HonW>gcn. lsotrop.

c. Koadaan togangan awal (inttial .111e.$.s) hidrostatik.

[a; 0

]

:0

�

0

ao

co • yH, clen;an y .. density batua.n, H • kedalaman

Symmetric.et� di sekehling Oz

B \Bab 61Drstnbt,s, Tegangan d, U!l
"

Gambar 6.1. Koordm:at slllndnk:

---1 \ i-

-- - .....

'

I

\

•,\-"'_,

x

'

'

•

-,

�:::. J-ae -

O

\

A'.

°XO

--

I

C'

'

' -, -,

Luas ds • A' B'

e'

'1,�-J-.;

- - - -

B+d�

-e-

6''

'

0,- -

,,

c· O'

OA•r OB•r+dr � • tegangan tangensial o, s tegaogan radial Gambar 6.2. Pefhitungan d1s1Jibusi tegangan di 5ekitar torowongan

Kescitimbangan pacla Or :

o,. r.dfl. - (o, •

au, dr} (r + dr) de+ o,i. dO .dr.2 + F,.dV = 0 a,

2

,,

<1,.r de- o,.r.d9 - o,.dr.de- r. au, .dr.de - au,

"

.(dr)2.d0 + 09-dr d(l+

F,.dV • 0

Bui (dr)l d0 d3n F,.dV dapat diabatkan sehlngga didapal :

a,

n1-n,-r iJu, =O

a,

Kesetlmbangan pada Oz :

o,.ds- (o, + do.).ds + F,.dV • 0 - ;;.,z .d2:.ds+F,.dV•O

a,

F,.dV dapat diab:ukan S(lhlngga didapat: Buz c

a,

O ..... o, = konstan

Kesetlmbangan terowongan :

Oc, • O ,,.-o,-r a, Bur "' 0

a,

(6.1)

� n, • konstan

Perpindahan dan regangao: u .. perpmdahan radial

·� =

OJ=

d<

IJ3-A"B"

AB

2iir-2,r(r-u)

,.

•

u

'

(6.2)

Elastlk linier (Hukum Hocke;

o ar • "• __

E

Efl"'

i'!.O(I •

E

" + MJ -(t.a,

E

��+t.a,) E ,. E

6ol E

• - (",.,._.,

,, • - .

Sebelum penggalmn

'

'' '' '' ' ''

,--·-·· '

-.______

,---------''

''

••

·,,

,. __ , + �Ill -> Acr, • v (60, + ,\<' M, • - 6o�

0

'' ''

'

Scsuduh pengg.i!ian

.. -oo

/0"'

. - ....... - '

a,,"

''

,'

,''' '

0

0

o , o

o,

t.az I

O

r·: •• o i r··· ••• I· r c 0 , ee J

0

0 O

0

0

••0

�1

•, I

Garn bar 6.3. xeeeaan tcg:i.ng:in eeeecm dan sesudah pcngg:l�n

00,·-�

,,

.26<J,-r 8(/\nr) =O _,

untukr=O:

or• 0

oo," -oo o, "

• 0

-> o0+00�-oo-�,-r

(I)

--> K • - R2:,,;

R'

01) -

,,

Oa -

R'

,,

o�"oo+o� -

oo

Bao, _ " --·.la,

iJr ;

... .:.0,

,,'

= -

I

0

•

2R

3R

Gambar 6.4.0lstrlbusf t&gangan dr sekitar tarowongan

6.3. DISTRIBUSI TEGANGAN

or SEKITAR TEROWONGAN UNTUK

TEGANGAN AWAL TlDAK HIDROSTATIK a.

o. {TE GANG AN VERTIKAL) ,o 0, crh (TEGANGAN HORISONTAL) • 0

( Gambar 6 5

Kondisi legangan awal uniaksial

r I

I

ii

'

8 \Bab 610,stribus< Tegal\llan d< sel<Jlar

Temwonaan

Tegangan di seldtar lubang bukaan (terowongan dengan penampangnya berbentuk linglcaran) diberilcan oleh rumus d1 bawah ini (Duffaul, 1981) Cir

= u, 2

(1

02

R' c� (' �) 2 •,2 'In,

=

o• 4� "' )00628

rl>.'

- 1, (1,3 ,.: 2 r4

R


'

4

-(1 · 3·-)CCS28 2 •-·

-

'

o, -k .R� .. ,.1 ,-,-• � --.,1s.n 28 ,. r r-

Gambar 6.6 menunJukkan bahwa tegangan tangenslal tidak la11I konstan pada kontur lingkaran, di mana

c, = c, (1 - 2 cos 20) o� • • cr. unttJk e

•0

oo = 0

untukO=n/6

oe "' o,

untuk e • rr/4

oe • 2a, untuk e • 1113

oe = Jo. untuk e =

rJ2

Garn bar 6.6.Tegangan tangenslal pada konlur sebuah lerowongan berbantuk lrngkaran dengan tegangan awal yang umaksial (Duff'aut, 1981)

"

-·

' G11mbt1r 8.7. Ol$tribusi togangan pada sumbu simetrl untuk tegangan ewat

yan11 umakslal {Ouffaut, 1981)

b.

o, (TEOANGAN VERTIKAL)"' 0, on (TEGANOAN HORISONTAL) ,._ 0

l

ev

oh

Gambar 6.8. Kondisi tcgangan awal biaks1al B \Bab 6\Dostr1t,u;., Tegan�an d< scl<1br Torowong"n

''

Tegangan di sekner 1ubang bukaan (terowongan yang berbontuk lingkaran) menjad1 {Duffaut, 1981):
••


•

2

' r2

(i-!3._J�

c, •

'


2

R2 R' (1+3--4-)oos2D r4 r2

R2)

R'

,,

'

(1, 3,)cos28

R' RZ �re "' -""""-•"-•" (1-3-• 2-)sin2e r4 r2 2

'

Tegangan tangenslal pada kontur lingkaran:

• • •• • •• • c, •

•• ••

,..

3ah • 0-v

,..

a.• a, 30",. Cit,

untuk O

=0

untuke

= W6

untuk 9 • TI14 untuk

o • 1.13

untuk O .. 1112

eai:,,.t d1llhat bahwa scmua tarikan (tent.lie) t.angonslal akan hil:mg Jika on mcncapa! harga

aJ3 dan

untuk c, = crh semua

a"• 2a.,.

Jika terowongan lidak berbentuk lingkar:in -> konlur yang tidak lsotrop (konh.Jr elips) maka tegangan ekstrim pada sumbu lubang txikaan seperti pada Tabel 6.1.

8 \Bab 6\DistribU51 Tegangan d, 11el<11ar Terowong"n

ea

Tabel 61

Tegangan elcstrirn pada sumbu lubang bukaan berbentuk ellps (Duffaut, 1981)

Monoxiat

El1ps

Hidrostatik

oh
oh"' o

-o' 2 Q,o,

oh•ov

Q,o,-oh

Elips tegak

- 0'

3�

0

4 o, Qo, 3o h

-ov+oh 07/3nv-oh 7130,

0 4130,

Lingk1ran

- 0' 030,

-o' 2130

20,

·ov+3oh

0 3oV·o h

0

-ov+7/3oh

4o,

2o,

,4/3 <7 v

Q e e v -e h

03ov2ov

Elips �tar

- 0' Qsov

-ov+2oh

0

5ov-ov

o, LJ
6.4.

DISTRIBUSI TEGANGAN DI SEKITAR TEROWONGAN UNTUK BA TUAN YANG TIDAK ISOTROP (ORTHOTROP)

Dalam hal elasbk orthotrop di mana ada dua modulus

yang tegak lurus E1

dan E2, untuk si:stcm pemtxib.:in.:m umaksi31, di:rtnbusl to,g:mgan tidak dipengaruh1,

hanya

defonnasinya.

Jad1 distribuSI yang dldapat dari

perh1tungan sebelumnya tetap berlaku. Kotidaklsotropan dari batuan sangat mempengaruhl kelruatan dan batuan

tcrsebut. Misalnya kual tekan dari batu:m yang benapis (schist) dapat bcrvariasi dan 1 sampai 10 kali lipat atau lebih dan merupakan fungsi dan

arah pcrlapis:m (Gambar 6.9).

0

----�

Gambar 6.9. Kuat tekan dari sebuah batuan oetlapis yang merupakan fungsi dari sudut penapean

•

00

Sebuah lubang bukaan dengan penampang befbentuk lingkaran d1bual di dal3m massa baruan yang berlapis (Gambar 6.10), di mana kckuatan battJan tersebut digambarkan seperti Gambar 6.9 yang mengalami tegangan hidr<>Sbtik.

Failure timbul pada konwr bagian tengah di mana st.1dut per1apisan dengan konttJr 40" sampai 7Cf' (lo.1at klkan batuan rcndah).

Gambar 6.10. Evotusi sebuah lubang bukaan berbenluk lingkaran d1 dalam ma"a batuan berlapis (Outraut, 1981) Fenomena In! akan dlport>oruk oloh togangan prlnslpal mayor yang tegak

lurus pada arah pcflapis.::ln. 03erah bri!Qn pada sebuah lubang bukaan (tegangan adalah uniaksial) mempunyai pengaruh yang beroeda poslslnya terhadop pef1opisan (Gambw 6.11).

(e )

Gambar 6.11. Daerah tarikan pada massa batuan beflapis (Duffau\, 1981)

"

J1ka tegangan un�! adalah vortikal maka keadaan (a) deogan adanya tarik:an tangensial yang akan memisahkanfmerenggangkan perlapisan bdak begitu mempengaruhi kestabilan. Soba�knya keadaan {b), tarikan tersebut pada tiap-tiap laplsan sehingga dapal patah oleh lenglrungan karena beratnya sendiri.

75°

so-

45'

62

· .. ·. 52 ·. ·

�,s' ·····

··. '·.

D

100

115

aMpa

Gambar 6.12. Kua! tekan b:atuan :s,c;hlst pada tMowongan di PLTA Lanoux -

L'Hosprla!et Perancis (Duffout. 1981)

''

••

I • i

[

sntara nilai ekstrim

115 dan 62 MPa variasinya adalah diskontinu. N1lai

minimum antara sudut 20dan 70(Gambar6.12).

Evolusi clan kontur terowongan dalam dengan penampang berbentuk bulat pada batuan schist diperlihalkan pada Gambar 613

c/

--t +-

->7-

+:

I '

'

I

C'

C'

c

I

I I

I

f I

c

I

I I

I

..t_

•

C'

nambar 5.13. Terowongan di Pl TA Lanoux - l'Hospie!et Perancls (Duffaut, 1981)

a Tahap 1 Failure oleh geseran (shear) timbul d1 sekrt:ar tttik A d1 mana kuat tekaonya pa!if'IQ kecil, kemudian berkembang sampar memOOfltuk profil

BCD. b. Tahap2

Terbentuknya span yang tinggi CC' dari lapisan batuan memungkmkan terbentuknya rekahan pads! dinding .

c. rcnap a Lengkungan

dari

lapisan yang dinyat:ikar. oteh d&formasi sudut CEC'

dengan buk:aan yang membentuk bajl (1te.J.,e) di E. Sesudah

batuan

yang hancur dJbel'Slhkan, maka kontur aktw CFC leblh stabil dan kontur semula (CEC').

6.5. OISTRIBUS\ TEGANGAN Di SEKITAR TEROWONGAN UNTUK BATUAN YANG MEMPUNYAI PERILAKU PLASTIK SEMPURNA DI SEKELILING TEROWONGAN

Misalkan kurva intrinsik batuan pada Gambar 6.14 memotong lingkaran Mohr yang menggambarkan tegangan pada kontur lubang bukaan dan perilaku batuan sesudah kuat tekannya dilampaui dicirikao oleh deformasl (strain) tak berhingga (penlaku plastik sempurna).

0

2c O

i j-----------t---;?---1

00

'' Gambar 6.14.Tegaogan di sekitar lubang bukaan bulat untuk batuan elasf.k dengan tegangan mula-mula hidrostatik Pcmbuat..en tmgkaran Mohr dapat menentukan tegang;::n cede dindlng (lmgkaran Mohr untuk ku:it tckan,

OrR"'

0,

o�R

= oC).

Daerah elastik d1batasi oleh lingkaran yang be1J3ri-jari R'

Alobat dan

tegangan d1serap oleh deformasi plasbk pada daerah lingkaran sebelah dalam

Jari·jari R' dapat dihilung dengan membeet beberapa hlpotesa (dihitung o!eh Katsner, untuk sebuah kurva mtnns,cyang linler) (Duffaut. 1981)) :

R"=R

dengan. R' R

• •

j.iri-jari dacrah plasnk jari-jari lubang bukaan

x • 1+sm� 1-sintl

•

•

= tan2(:!:+.!)

4 2

sudut geser dalam

Jarl-jari ini dapct tak terhlngga untuk batuan yang tidak mempunyal kohesi, jadi kestabilan tidak mungkin dicapai tanpa penyangga (3upporf). Rumus d1 alas Mpat dipcrmudah Jika diambi1 sudul geser dalom (4>) "19,5° • Arc sin 1/3 sehlngga �... 2.

R'= 2R [�+1) a

•

t'l'c

• clastik

I I

,

......... ; ) . ·········:············"e················-·················· ec 3R' ----,

2R'

J

R'

Gambar 6.15.Tegangan di sekitar lubang bukaan bulat dongan perilaku batuan plastik scmpuma d1 sakelllingnya

6.6. OlSTRIBUSI TEGANGAN OISEKlTAR TEROWONGAN YANG BERBENTUK TIDAK BULAT UNTUK KEADAAN YANG PALING

IDEAL label 2 mempertihatk:m distribusi togangan pada garis keliling terowoogan dengan bcrbaga1 bentuk penampang terowongan dan berbag:i1 kcadaan tegangan mula-mula untuk keadaan yang paling ideal. Tabel inl diambi! dari simposium mekamka batuan di Jepang t:ohun 1964 dengan judul "Study on Internal Stress of Rock Stratum Around Tunnol". o� • tegangan horisontal sobelum penggalian torowongan. o, ,. legimgan vertrkal sebelum penggalian terowongan. o� "' tegangan tangenslal untuk tiap titik pad a garis ke\ihng terov100gan.

00

T�'.::16.2. Perbandmgan tcgang:m

"9 yang bekerja pcde ucp garis kc!1llng

'•

torowongan

Teg� hon.501tal =belun =-ig:;ahan ten:,...,:r,qan (oh)

Oh -

'

Perba.ndi.nga:, °"J""'J""" sesi.dtl1 p:,nggali;v, tc

l

=QM

�

.,

0

I

2,0

2 ,0

0,5 0,0

2' :i

-1,0

3,0

,... �

.

), 3

o,,

)'8

O,l

l,O

-i.c

2,2

l,8

··� ' 1

2,l

0' •

�·

I o,

'l -

I

-o .1 -) ,0

0

""

l,6

-0,3

''

Oh• -:i:·

"h •

i. l

0' '

�.e

-

,,,

l,)

Oh - 0 II

.. -,-

o I

• •/

I

-'"

0 -

-'"

oo

.

-. ,,''-,-

.;,. _vv

,,s

,-)

I -J ,2

'0

-C,4

"

. ! '0

-'"

' I

'0

I ',

O,i

l, 7

u

i.e

!

) '2

I

-

l,)

.' '

'

2' '

'·'

O \Bab 6\Dlstnbus1 T.,ganoan d• $"'°IN Tt!rowor,aan

'"

,-,

-

I ,, e

v

( '. � . - L,_ ••

·'I

VII. PENGUKURAN TEGANGAN IN-SITU DI DALAM MASSA BATUAN

7.1. PENDAHULUAN Pcngukuran tegangan (stro.ss) in-situ dapat mengetahul keadaan tegangan di dalam massa batuan dan dapat monentukan antara lain paremeter-perameter pentmg untuk mongetahui perilaku (behavioi) ma::.sa batuan di tempat asalnya. Pongukuran lnl mencakup kepentmgan di berbaga1 bidang. Dalam bidang perte.mbangan, dengan d1ketahuinya keadaan tegangan yang ada dt dalam massa batuan dapat ditentukan ukuran lubang bukaan dan kestabllan di dalam tambang. Gasffikasi batubara in-situ mcmorlukan dikotahuinyo sccara tepat besar dan penyebaran tegangan di delem messa betcen. Bagi para QCQlogiwnn, pencarinn gaya.gaya tektonik dan akibat·akibat yang d1timbulkannya tidak akan longkap tanpa dikotahuinya penyebaran tegangan di dal.im struktur yang scd:mg dlpclaj::irl. Oalam b!dang teknlk slpil, penentuan lokasi pombuatan eebueh tcrowongan ataupun sobuah bendungan berdasarkan pada arah tegangan utama

(,princ1pal stros.s) regional. Pemecahan kieistk yang biasa difakukan untuk mongotahul keadaan tegangan d1 dalam mass, batuan tanpa dilakukannya pe�ukuran in·sltu adalah dengan menganggap bahwa tegangan vertlkal (O'.) pada macsa batuan yang berada pada kedalaman tertcntu adalah soma dcngan borat per satuan luas dan batuan yang berada d1 atasnya abu :

•

O',"'fr,d�

• dengan · h

"' kedalaman

y,

" bobot rsl batean

Scdangkan l(!flangan horizontal (on) adalah isotrop dan besamya 01,=k.ov

dengan:

k __ 1 • ,,

'

vc

n!sbah Poisson

Untuk kedalaman (h) yang besar sekali, maka keadaan tegangan pada umurnnya menjadi hidrostatik, yaitu k = 1 clan o�"' a. Tetapi semua i\u hanyalah sebuah estrmasr g!obat dari kedaan tegangan yang ada d1 da!am massa batuan, yang didasarkan pada hipotesa yang sangal sederhana ecpcm : homogonitas, isotropi dan penlaku (behaviour) rheologi dari massa batuan

Tegangan residua! dan tektornk kemungkman ada d! dalam maasa

batuan dan dapat merubah keadaan tegangan yang ada. Oleh karena itu keadaan leganyan yang sobenarnya dapat borboda jauh donqan koadaan tegangan yang dih1tung secara teoritis. Teori hanya dapat mernbenkan perkiraan besaran intensitas dari tcaeruan yang ada, scdangkan hanya pengukuran tegangan in-situ yang dapat

memberikan keterangan menqenai cnentasr dan bosamva tegangan pada massa batuen di bawah tanah. Dari berbagai literatur, terdapat beberapa cara untuk mengklasifikaslkan melode-motode pengukuran togangan in-situ. Seperu metode pengukuran langsung (direct') dan pengukuran bdak langsung (indirect'). Juga metode pengukuran absolut dan pengukuran relalif. Tetapi kelihatannya yang lerbaik adalah klasifikasi bord:rnarkan lipc dari pongukumn �-ang dilakukan. Adapun k!asifikasi dari berbagai metode pengukuran tegangan in-situ adalah sebaga1 benkut: a. Metode yang dtdaaarkan pada pengukuran yang duakukan d1 sebuah permukaan bebas d1 dindmg batuan. Yang dikenal entara lain adalah metode Rosette detorrnasr.

b. MetodG yang d!dasarkan pada pengukuran tekanan yang dlperiukan untuk mengembalikan tegangan yang d1bebaskan : Me!ode f/stJaCk.

o Metode yang dldasarkan pada pongukuran di dalam lubang bor i. Metode overconng.

• sel yang mengukur !egangan, • sol yang mengukur perpindahan,

• perpmdahan radial, - perpindahan radial dan longitudinal.

it. Me!ode hydraulic fracruring Periu dike!ahui bahwa in!erpretasi den semua hasil pengukuran tegangan in· situ untuk semua metode yang tolah drscbutkan didasarkan pada hipotesa homogemlas, kontmuitas. isotropl dan elastik linier. Di samping itu medan tog.:1ngan dianggap homogen di seknar tempat ponguktmm d:lakukan.

7.2. METODE ROSETTE!JEFORMASI

a.

Prinsip

Prinsip dan rosette deformas1 adalah mengukur detcrmae superficial pada sebuah pormukaan bebaa di dindmg massa batuan. Detormasr 1m drsebabkan oleh pemcecesan tegangan at:au veneer tegangan

b.

Hipotesa

rntecoretesr dan hast! pengukuran tegangan dengan metocie ini berdasarkan

cccc tupctcec : 1) Tegangan bldang (plane stress), yaitu tegangan yang tegak lurus bidang penguh1Jr.;n sama dengan nol.

rco

I !

•

'

! I

2) Pembebasan tegangan adalah total (seluruhnya). Perhitungan dengan metodo elemen hinggo: menunjukkan bahwa dtparlukan pemotongan sedalarn 20 cm untuk memperoleh pombebasan tegangan total

3) Penlaku (behaviour) batuan adalah elasbk lln1er. Tegangan d1hrtung langsung dari deformast yang d!ukur dengan bantuan Hukt!m Hooke.

I

!

• 'I •

!

c. Penqukuran Tit:k-titik pcngukuran sebanyak dc!apan buah dtpasang pada lmgkarnn y.:mg betd,amot,:,r 20 cm (Gambar 7.1) Jarak anlam hnk-titik pengukuran tersebut

diukur samoai ketefifran 1 rmkron kemucaan baluan di sekrtar hnqkaran d1gergaj1 dengan menggunal<::in gergaJ! etan sedalam 20 cm, sehinm:ia •

I

tegangan c.cccccecn total.

I

Ti:ik-tit,lc p,;'1guh.!m!' d!u!<:ur !agi den pcrp-neahan yang drsababkan oleh

•

t

pembsbasan tcgangan d1h,tung. Tegangan dtdapat dan (Borwallet. 1976):

•I •

o, =

U,n E.,. t, U0.E� r(1-,)'

•

•

I ! i •

E, "' moduius defcrmasr untuk e "'

1

u = ocrpindahan radial untuk e = i r

= jari-jan rcserte e

10 cm

v - nisbal, Poisson E, dan , drdapat dare hilsii test d1 l;;boratorium mekanika batu:m. Metode rosette ddormas1 sangat rnenank karen'.l µelaksanaannya cepat, tidak pcr;)l;:,t"n yang

c:angg,h dan has1I yang d•d:ipl mendekati

tut

sebenamya Besar tegangan utama dapat dihilung, demlkran JUga arahnya terhadap sum bu x dan y dapat drtentukan.

'•

20cm

-------·

I

''

,-- GNgap�n',-,

e

I

10 y

e

t.s cm

,

�

'

x

Gambar 7 1. Mclode rrueffe dcrormasr

8:\Bab 7\Penquke1ran Tegangun !n .... ,lu

102

7.3. METOOE FLAT JACK

a. Frlnstp Me!CCo lni mcmt:ebaslran sebaglan legallgan y.ang ada di dalam massa batuan ciengan jaian mcmbuat potongan pada batuan lefsebut dengan bantuan gergaji intan (Gambar 7.3). Tegangan yang dibcba:.kan im akan �babkan te11admya deformasi yang dapat berupa perpindahan dari tltiktitik pongukur.in y.ang d1buat. Komudian ko dalam potongan tcrsobul: d1masukkan flat .fetck agar supaya perpindahan dari tJtik-titik pongukuran menpd1 nol. Tekanan di dalam flat jack yang mengakibatkan perplndahan no! menggambarkan l&03ngan awal (iniba/ .slreM) di dalam massa batuan.

b. Hipotesa tnterpretasl dari hasil pongukuran tegangan dengan metodo Rat Jack berdasarkan pada htpotesa : 1) Porilaku (behaviour) batuan edalah ela!>lik �ble, tidak per!u llnier dan baruan homogon. 2) Tegangan pada dlndlng batuan lidak dipeogaruhi oloh prosos pooggalian. 3) Togangan yang diukur tegak lurus dengan potongan yang dibuat atau togak !urus dongan fist jttck. Oiharapkan bahwa areh tegangan inl mendekat1 arah dari teganoan utama.

c. Pengukuran Titik-titik pengukuran yang berupa baul besi dipasang dengan jarak 10 cm, masing-masing L,, L1 c:lan L:, (Gambar 7 .3). Kemudian dibuat polQ,'lQan pada batuan dengan bantuan gergaji intan yang besamya hampir sarna dongan ukuran flstj«k.

toa

Kemudian btlk-trlik pengukuran diukur jaralmya. Tentu saja jaraknya akan bertambah peodek alabat adanya pot(lngan (L, - AL,. Li-t.ll, L, - AL,). Sesudah pengukuran seeses. ee dalam potoogan dunasukkan flat jack yang bcrupa 2 lembar pot0ngan baja yang d113ddran saw doogan mengelas ujungnya (Gambar 7.4). Flat fe,ck ini dipompa dongan pompa hldraulrk

AL,, &2 dan &3 mcnjadi nol, yang

sampal

bor.:irtl kemball ko keactaan

semula. Oalam kond1si ini tekanan di dalam f,af jacl( sama dcngan legangan yang

dibebaskan yang merupakan togangan yang befada do.lam

rnassa

batuan Kekurangan utama dari metode Hat jack adalah karona pengukuran d1lak\Jkan pada batuan yang sudah lidak solid lagi karena pengaruh proses penggahan sehingvil hilsil po11,guku1an yang didapal bdak representatif. Totapi kekurangan ini dapot diat3si dongan molakukan penguk\Jran pada kodalaman t4rtentu artinya pada babJan yang solid. Pengukuran diiakukan dua lroli, yang pertama pada batuan yang tidak solid kemudian dlln�uk.:m ponggahan sampa1 keda1aman JO cm dan pengukuran yang kedua d1lakukan (Gambar 7.4). Taknlk yang dlgunakan tidak momungkinkan untl.lk m&lakukan pengukuran solama ponggergajian, oleh kerena itu

kcrve 01

(kurva

pcmbobasan tcg::mgan pada saat penggargajian) hanya dapat diduga scpertl Gambar 7.2.

d. Pengukuran Modulus Oeformasi dengan Flat Jack Perhitungan kestabilan pckerjaan di b.lw-.ih tanah mc-ncrtukan diketahuinya karaktenstk elastrsitas dari batuan, terutama modulus deforma:;i.

Flat jack monghas,lkan 1egangan yang dtketahui besamya d1 dalam massa batuan

abu dapal

doh.tung

pada

daerah

lcrteotu.

sehingga

dengan

mengukur dcformasr yang dihasilkan oleh tegangan tersebut, modulus duformasi dapat dihitung.

""

__Jl'.___-:;-J e

�-..:_1,

E_:}_�---- »>:

sebelum penggergajian

c_

t :}-

L'

----sosudah penggergaJian

Gambar d1 atas menunjukkan perpindahan akrbat penggergajian

L=l,+b+c

L+ Ill.LI =11+111,+h+t.l,+e+t,e 111• dan 6.1, menggambarkan regangan elastik dari batuan demikian Juga 11 I, Af_'

dcngan L' M = perpindahan yang crsebabkan oteh relaksast dan baluan pada lulxlng gergajian sesudah pembebasan tcgangan Olerl sebab itu, kemi,mgan dari kurva o-e yang diukur dari titlk pengukuran L tidak menggambarkan modulus detcrmasr karena regangan global yang diukur, tcrmasuk relaksasi yang disebabkan olch pcnggergaJisn. Scba!iknya, tangent dari bagian linier kurva o.;,, yang diukur dar! titrk pengukuran L' adalah sama dengan modulus deformasi dengan fuktor koreksi yang tergantung dari geometn potongan gergaji.

ros

i ()

I

cO� ---

'I

'' I

0 '

-

_J ,:; 0 = ·,rnt,al s•mss · om= 5twss yan9 CLk,

1 c

• m = str.«n y.,r,g diu,�, err

=

"re,;1du3I �tress"

scs�dah �nggerga ,�n

,.

= brva,:;., eh<.11K teo11

0 1 � k"""' p<>lepasan Mb�n \pe'TibeOO.san stressJ s�;ama

pcnggcrqa,,.,,, C 1, C 2 = �uf\la pen,beb.inan} D 1, D 2

=

kuN� :,elepasan

Gamb.:.r 7.2. Kurva tcgangan-rei;;sngan pad a llJ, flat pick

a,�etahu,

0,10cm

A

Penuungan Can penguku,an tmk

"ru'

L,= L,=010cm

B Pengger��Pn. pemt>c�r. str.:,ss Mem3suk:in fl�! Jack ke d3l3m lubang

"= 0

L,

.,_"'

C. Memompa "flat Jack" seh,ngga me�embung Kontroi ttt,k ukur selungga kembah ke bbk semiJIR

L,

,�-------------� <,

, wy--;..,, '

L,

p

Gambar 7.3.

Pnnsip UJI natJa.ck

8 \Bab 7'-P,,ngukuran TegMg
"'

II Ukuran "flat Jack'

1 J

Pengelasan

1

'

230 rnm

j I

•I

i '

380mm

I Sambungan ke

570mm

I

prpa htdrol'k

Tel
'I'

Tekanan � 18 MPa, tebal plat= 1 � mm

•

Trt:k ;:,engukuran

• '

• .

!10cm

1 '--1--·'- -·-·- -·-·...,' -·-

'

I

I

'

l2'

'

24cm

'

I

II I

'

I '

Gambar 7.4. Pemasanqan flatjackdan til1k-Utik ukur ceca dind1ng terowongan

B \Bab 7\Penguhuran Tegangan /n-,;m,

"''

I

�tap

1. Pengukurnn ·supertic,ar 2 P�r,ggal,an

p1l�r

ateu d n
3 pengukuran rada ke
Pemotongan pertama

.......... ················· ....

..

1.::;; ;·;;::::.:···:;:·:·:( _�ngukuran kedua padn kod;l�m,m tortonW

rel="nofollow">---�·-···········

30

..

t

:::,··'··············-+-ee·--·

Pengu�u�n pert3m3 (&upertl!ici;ilJ

�---0' ---�� Profil

Gambar 7 5. f..t,etodo flat jack pada kedalaman tcrtcnlu

B \Bab 7\Pengukuran Teqanga" In-situ

""

1

'l

' .

' . ...

,1a,oll<

I

iI

•I

•

,,'

•

,

: I

Garn bar 7. 6. Peralatan unluk melekukan pengukuran tegangan in-situ dengan metode flatjBck

• B \Bab 7\F+engukuran Teqar,gan lrrsrlu

"'

TU:mEL HOVE

stress (la>") BJ.SE 1

'" .· • •

•

••

• ••

BJ.SE 2

BJ.SE J

10

'

'

' /J- ,., "'' '

'

••

'

<[..

,,

8,0 tJP"

•'

.:I L

o

• •••

'

,r· •

'·" ""'

,•

• 2

••

I

••

'

.• . ' •

200

(.« ic)

"'"

'" "

11 CID

9 (:"

Gambar 7.7 contoh uji flat jack di terowongari Rove (Par.mcis)

'"

7.4. METOOE OVERCORJNG

a. Prinsip Pnns1p dari metodc ovrm;oring adalah membcbask.l.n scluruh togangan yang ada di massa batuan dengan cara overcoring. Kemudian deformasi pada batuan yang diseb.abk:an oleh d1bebaskarv,ya tegangan te,rse,oot dlL.lkur dengan menggunak:an wl. Deng.an dikomhuinya karaktenstik deformasi b.atuan (dart uj1 l3bor.itorium) maka keadcan tcgangan in-situ di detam batuan dapat dihitung.

b. Hipotesa

Bt1tuan homogen dengan perilaku claslik reversible.

c. Pengukuran Untuk mengetahui keadaan t�ngan d1 dalam masse batuan adalah dengan mengukur arah dan besamya tiga togangan ut.ama pada sebuah titik yang d1tentulra.n.

seeere tooritis, perlu diukur paling SOOikit cnam tegangan y.:mg berbedo untuk dapat mef'lgetahul keadaan legangan (Gambar 7.8). Pengulcuran tegangan dengan metode overoorlng adalah pengul,,1.1ran secara tidak langsung. Tegangan ak:an dibebaskan deogan pemboran ovwcoring yang akan memisahkan inti batuan yang telah dipasang so! tortontu dari massa batuan (Gambar 7.9). Perpindahan yang merupakan fungsi darl

tegangan dapat dih1tung dengan rumus-rumus yang b.anyak dibuat o!eh para penelili dan tiap rumus berlaku untuk sei tertentu yang digllOakan.

"'

Oongan menggunakan tegangan

yang

teon

elastisilas linier, isotrop, maka perpindahan atau

r di

diulrur hanya pada dinding !ubang bor, altnya p =

adalah jari-jari lubang bor (dalam

mana

r

StStem koordinat polar p, e, z).

Untuk sel clan Unive/'Ytyol Uege (Balgfa) yang dapat mengukur parpindahan radial dan longitudinal diperoleh hubongan sederhana sebagai berikut (Gambar 7.9) · 1} Perpmdahan longltl.ldmal

,rfzv zv z u, =-<--o, --o, +-o, -4(1-+ El r

r

r

v)sme

l

-4{1+v)oose T�. f ' 'I

Y,

2) Perpindahan radial

u� "'� { [1-+ 2(1+ v')cos 20}0, + � - 2(1+ _i) sin 2fl]oy . =, E -4(1-v')sm2Eh,.

Berdasarkan

pcngukuran

J

bebcrcpc

kali

ds:i pcrpindah<m

radial

dan

longitudinal (untuk e yang berbeda--beda) dapat dipcrolch hubungan yang balk untuk dapat tnemecahkan persamaan matnks • !M]. {S} = {U}

(Hukum Hooke)

dengan:

[MJ =

malriks

y,mg

elemen--elemennya

hanya

tergantung

dari

geomctn sel dan karakteristik mekanik batuan (E,v). {S} = matriks dan tegangan. {LI} = malriks dari perpindahan.

dengan domjkian tcg:mgan utama dan arahnya dapat d1hitung. Keenam tegangan yang tidak dlket:ahui secara teoritis hanya mamerlukan enam persamaan untuk menghitungnya.

'"

•

•••boru ••••• ,,...

coll

<-o C..a!>ar vr r .19

CQro dori Not• ..�

JOtli! ••4oS Hl>
"'"'""-��·

h111d� • OVE.S COP.Die -

Gambar 7.8. Sistem legangan yang ada di daiam massa batuan

•

'"

f

f

Untuk sel yang mengukur secara langsung tegangan do::lngan menggunak.Jn

extemometer gauge (misalnya sel dan Leeman) pada dindmg lubang bor,

didapat hubungan antara legangan c.. o.,. o7,

t.-,.

t.,

dan legangan yang

diukur pada dmd1ng lubang bor (datam sistom p, 0, z y-..ng berhubungan

dengan sel) sebagai berilcut (Bertrand, 1983): o .. "' (o,

t-

o,,) - 2 (o. - o,)

o,,, "' - y { 2(o,, - oJ COO 2e

co:, t-

4

20- 4 t.,. sin 2e "<,;, sm

20} + Oz

Pengukuran beberapa kal1 legang:m normal atau tegangan tar,.gensial untuk bcrbagai arah ekan 111€nghasilkan hubungan yang cukup untuk memccahkan sistem persamaan. D1butuhkan paling sed1krt enam pengulruran.

a)

Se! Yang Mengukur Teg::mgan dengan Extenso�terGeuge

(1) Leeman

clan

Hayes

pada

tahun

1966

mempubl1kasikan

prinsip

penguku..:m C
dua la1m1ya (O,e.., 0, 08 .. 45, 6c"' 90). Ketiga 0,

r=tte y;mg

d1perkenalkan oleh Locman merupakan harga e dari

efl., dan 51114. Sesnbuan angka

tegangan

d1ukur seuap

1<3.li

pengukuran. xesuuan pcngg:.m::i:m sci

mi

adalah cara pcncrnpctae extensometer

gauge pada dmding lubang bor, terutama kalau ada air. (2) Se! CSIRO (Commonwealth Scientific & 1ndustria! Research Organization}. Se! m1 d1gunakan 1.mtuk lubang bor yang poodok (+ 10 m) yang d1buat dari permccacn tanah atau dari dalam tlnah (torowongan).

Soi m1 terdiri dari tiga n:>setre dengan sudut 120" yang masmg-masing terdiri dari tiga gauge yang dipasang pada sebuah tabung. Dlperlukan lubang bor dengan diameter 38 mm (EX) Ovorcoring dapat dilakukan dengan d!amotor 100 sampar 150 mm

us

••' (3) Sel dan SwedWJ State Power Board. Per.ilatan yang digunakan dapat melakukan 'OVefC:Onng dengan diameter 76 mm sampai mencapai keda!aman 300 m. Ukuran sel adalah D terdin dari tiga

=

36 mm, panjang 400 mm. Sel

rosette dcng:m sudut 120° yang masmg-masing te«:11ri dari

tiga gaUQe yang dipasang pada selembar bahan yang dcngan sistem tertentu dapatmenempet pada dinding lubang bcr. Doogan se! lni tidak

dapat d1lakukan

pengukuran selama

overcoring. Oleh karena itu

pengukuran hanya dilakukan dua ka!i, yaitu sebelum dan scsudah overccring untuk kesembilan ga1.190 yang dipasang.

b.

Sel yar,g mengukur perpiodahan

01 da!;:im praktck,

lebih

mudah

mcnggunalc:m set yang mengukur

perpindahan d,nding luba11g bot, terutama perpindah:m radiai walaupun

I

•J '

!

•J •

,

'

•

mamberikan ;ingka yang rendah deogan dibebaslrannya tegangan. (1) Sel yang hanya mengukur perpmdahan radial, Jebih dikenaf dengan sel

'

U!:BM (US. Bureau of Mines). Sel tersebut memet1ukan lubang bor dengan dianmter 38 mm dan te!diri dari tiga pengulruran diametenka! dengan sudut 120". Dven::oring dilakukan dengan D "' 150 mm dan selama overcoring dapat dilakukan pengukuran

Kedalaman dibatasi

sampar puluhan meter. Mctode ini mudah dan hasilnya cukup baik.

• • •

(2} Sel yang mengukur porpindahan radial dan longitudinal. Set dari

'

J'

Uni�ity of Liege yang dikembangkan oleh F Bonnectiere dapat mengulrur sebl1gus pcrp1ndah;::n radial d.llam dcrcpan ti'.ik pada cmpat diameter dengan sudut 45" dan perpindahan longitudinal dalam dolapan titik seperti pada Gambar 7.9.

I I •

"'

1'

I

r

'

7 radial displacement

\_,,- ' -, n/

"' z

rv

'

,

/'

r-«

'

;

' . . ·,

;,

' -

••

' •

'

'�

-;'

,umbu ccU

' • . ,'

longitudinal dlspl eceement

Gambar 7.9. Pencmpatan d1spos1tif pengukuran perplndehan (sol Univef$ity of Li&;µ,)

Perpfnd;:ihan longltudina!

, '{zv

zv

z

)

u, - -E • - a, - - o, + - a, • 4(1 + v) sin 0. t,.,. • 4(1+ v) cos o. 1:.., r r r J Perpindahan radial

u; ==

;

Ir +

2(11- v') cos 2aJo, ..

-4(1·v')sin2eT.,

r. 2(1+ -2 i sin 2eJo, - ve,

J

Titik-trtik pengukuran dJtekan ke dlndmg lubang bor (D • 76 mm) dengan menggunakan dongkrak. Kontak antara titik pengukuran dcngan dinding

lubang bor dapat d1jaga dengan baik selama pengukuran. Overcoring dilakukan dengan D :: 150 mm Salama ovorcoring dapat direkam 12 perpircchan secara kontinu.

"'

• u

'

u

'

'

Bidang pcngukuran

z

p Bidang pengukuran

f-<'-

I a

---

'

'

�

"

Q

KemaJu:m over conng

Deformasl radial toori

.

'

1------

Kemaju.an over coring

Deformasi longitudinal teorl(

•

•

(Model dari R. Blackwood)

Gambar 7.10. Deformasi radial dan deformasl longitudinal

pad a seat ovorcoring

7.6.

METOOE HYDRAULIC FRACTURING

•

a. Prinsip Metode lnl dapat mengukur tegangan In-situ di dalam massa batuan dengan

cara menguji pcnlaku rekahan yang sudah ada atau rekahan yang baru dibentuk dengan injeks! air S(lmpai tckanan yang diporlukan untuk membuka kombal! rekahan terscbut di dalam sebuah lubang bor.

Analisa dari data yang didapat (cerupa debit air dan tekanannya) dapat

'

•

'

•

menentvk:m bosarnya togangan normal yang ada pace rekahan yang diUJI. Deng;m melakukan penguJltm pad.a berbagai rekahan yang ada di dalam massa batuan maka kcadaan tegangan di ckllam mccsa batuan dapat d,ketahut Kelemahan hydrau/,c fractunf'lfl adalah tidak dapat melakukan pengukuran dengan proslsr (kctolitian) yang tingg1 dan t1dak dapat mengukur tegangan yang kecrl.

"'

'I

'

I

I

f

f

b. Peralatan yang Digunakan {Gambar7.11) Metode yang umum digunakan adatah doub/8 packer di dalam lubang bor tanpa casing, yaitu mengisolir bagian dari lubar;g bor yang akan diuji dengan dua buah packer. Panjar.g dari bagian lubang bor yang diisohr biasanya antara 70 cm sampal dengan 1 m, tetap1 dapatjuga 5 atau 10 m (Gambar 7.12). Diameter lubang bor agar packer dapat dtmasukkan adalah antara 60 sampai dcngan 120 mm dan batuan harus mempunyai kekuatan yang cukup. Packer tersebut dapat bekerja sampar tekanan 40 MPa dan dikemb:mgkan dengan pompa tekamm t1ngg, (debrt kecil). Ke dalam !ubang bor yang sudah dhschr d11njeksikan lluida (pada umumnya air) dengan menggunakan pompa tekan tingg1 (pompa tripleks). Tekanan air

oapat mencapm pu!uhan MPa

Pengendalian fracturing adalah dengan

melihat debit dan tekanan yang diborikan oleh lndikator analogik atau numcnk dan pencatatan d1 kertas (pen ca tat 6 jalur). Analisis dan has1I yang dipNO!Qh memerlukan kctorangan dan orientasi rekahan yang suoctr Ma maupun re!mhan yang bani dibuat. Oricntasi rekahan tersobut dikotahui dengan cara mengambi1 gambar dengan suatu ala! (sistem Pajan) sepem pada Gambar i.17 maupun memasukkan !camera TV ke dalam lubang bor.

tts

.-

•• " • 0 s •• ••

'

•

·a

•

•

i�-----f<.',-._-, -----�-��::--------€) --,

'••

•• •

•• • •

• • • • • • • • • •

'..

•••

•

•• • •• •

•• • •

•

� � �

• •

E 0

' 1'.' �

0

"=

-c

'§' �

2

, c

'

•

c

' •• •. s

•• •

-"c 0

-��=

•• c • 0

g

e �

1c

�

;,•

i

� 0 0

•e c

�

•

e

l

I

I

- l' • �

' •

•

0

a

•

I

pip11 Ilek-

"ib11l untul:;

0 kopeli.:i&

®

p11ckcr 11tae

'

8•

c

' ,,• 0

• 0

"

0 0 0

.•,

cember 7 .12 Sis!an double packer lKltuk uji hydraulic fra..'iuring d1 dalam lubang bor 1 21

i

l

c. Kurva Tipe Fracturing Dari Gambar 7.1:J dapat d1bedakan clengan jelas: Tekanan fracturing (yang mempunyar hubungan dengan kl.lat tarik batuan),

P •.

- T ckanan pertambahan besar, P<. - Tekanan penutupan sesudah pompa in_ieks1 d1hentkan. P,. Dalam hal pengujian dilakukan di tempat yang sudah ada rekahannya, kurva memberikan puncak (peak) dan tekanan pembukaan kembali yang kurang dan puncak !ekanan fracturing, ba:hl-:an pOncl'!k !el'SOO'.J! tldak ece sepe-n d1tunJui
d. tntrerpretasr dan Uji Hydraulic FracWrlng

Pcmboran mcngak1batkan berubahnya d1slribusi tegangan d1 sekrtar lub�ng

bor Untuk keadaan di mana tegang.an utama o2, o3 pada b1<:fang yang tegak !urus pada sumbu luWng bor (deng;;n ca ::- a3), tegangan tang�s,ai a, pada dmdmg luiJang bor mempunyai harga ffilmmal 3 o3 - 02• Dengan mcngamb1I

e = 0 searah dengan ca.

variasi o,, pada dmding lubang

bor dtsapkan pada Gambar 7 .14 (1) dan 7.14 (2) (Wolff. at al)

Dr lam plhak, untuk

a= 0 (tegangan minimal) bertambah kec1l sebagar fungsi

dan o2'oa (Gambar 7.14 (3)). dengan

er,"' 0 un!uk 02!03 = 3 o, mempunyai mempunya1 harga negatrf (tegangan tarikan) untuk o,Jo3 > 3.

1

"'

c

"c

I

ekanan fractunng (Pfr)

�

/Tel
IL---'-, � Tebnan penulupan (Pf)

Waktu

, ,�•' c

Gamb.:ir 7.13. Skema dari dua t1pe peri!aku batuan pada saat

hydraulir; fracturing

Gambar 714 (4) menunJukkan bahwa mulai dari jarak 2a (a= Jari-jan luban:;i) dan d1nd1ng lubang, o0 hamprr ttdak berubah

B \Sab 7\Penqukuran Te,gangan ,,.._,,,ru

"'

.'

• ''

,c

,. ';'

,.' •

'

0

"'•

• • •'

0

•

0

b'

•

0

·1· '.1·'

"'

0

• 0

•

�r �-

0

• ••

• •

'·

'•

•• •

'

,•

"

"'""""'" o_Y'"""�' rel="nofollow"><-"'

�no�pe;

0

0

0

0

0

b

b

•

•

b

•

•

'3

u-,,.

•

0

•• •

•

�

••

•0 •• •' ••

•

'

• •

l

b

'i

,.

•

0

• '•

r•n�•2uoi

0

.?s u •e0 0

�

11. 0 -s-

' 0

�

·;,;

I•

2

•

••

• '• ••'

• b

•• 0

•• •

0

• • 0

0

• ••

• • •'

'' '•••

•

�

•

•

n

E • 0

s

••

•0 ••

�

,.•

• •

•

'

_,'

'• •

1' • •• ••

•II

••

�

•0 ••

' ••• s •

''

' •0 •

!• a;;

•

f

t

Haimson mempelkenalkan konsep legangan elekbf (effective stress) yang dmyatakan deflgan tckan.an tracwnng:

P�- P�"' (3 on-owt R1

-

2 Po) K

cengan :

P� = tekanan fracturing P � = tek:anan pon air

o� : tegang<m horizontal minimum = o� OH

= tegangan horizontal maximum = oz

R

= kuat tank dalam hydraulic fractunng

K

= parameter yang meoghubungl@n efek dari tekana.n pon

D1 dalam batuan yan� permeabtlitasnya sangat kecd, K dap:rt d1anggap 1 seh•ngga:

Pt= 3 a.-.::,.+ R1- P., Jika baluan bdak permeabet, P0 = 0 dan P.=3o�-ow+R,

Dengan

membuka

lagi

rekahan

maka

persamaan

m&njadi

(dengan

mcnganggap P,: P• - R1)

P,-3on-OH

Dengan diketahumya tekanan penulupan Pt dan tekanan pembukaan P, yang ertentckan pad a saat UJI, maka dapat diteoNIGiin (paling tidak dari sudut teon)

Oh

=

P1

o'! = sPr-P,

!15

',/�bmiw (

b8::- )

( d;.ul::ur �i pu-=ilr«ollD ·uo.o.l> )

•

Qdbitl/

=

<• -

.---. ___ ••

''

•

v

••

.

1·

,. -

i l\

----. • • • • •

,-1------

• •

•• ••

•.

•

•

.

'

• •• • •

•• • •

r . -·

.. •

. ---·'

.. .

•

I

' I o

-.

'"

'"

'"

'_j

.-

-----. •

•

'

i ""

'

'"

• Garn bar 715. Kurva hydrauhc fracfunng di dalam b1fummous sch!st

'

'"

'

' •

'

'

',·,�·,-o,l ;,;-,:

\.

,

ji�'\ f/:'

�

' r

' I

···�;' :n1 I '.

I '

.

'I \

'

'I I

i

I

Gambaf 7.16. Kurva hydn;utic fr..cturmg, u11 d1lakukan pada batu pasir scf11steux, l.;ganga;; minimal S MPa,pad;; bidang perlap,isan tegangan y:ing d1ukur adafah 20 r.�Pa

' ia.

"

•

'

" ,e.eo"'

Gambar 7.17 Onenmsi rekahan yang o:amb1J dengan euatc aiat (s.stem P:aJar�

tze

• •

'

VIII

KLAS!FIKAS! MASSA BATUAN

8.1 PENDAHULUAN

Metode nmcangan empire, berhubungan dengan pengalaman praldis yang diperoleh dari proyek-proyek sebe1umnya untuk menqantisrpast kondlst dari lokast proyek yarig dursulkan

Klasifikasi masse batuan merupakan cikal bakal dari pendekatan rancangan

empets den digunakan secara luas d1 dalem rckcyeea batuan

Dalam

ksnyataannya, d,banyak proyek, pendekatan klaslflkast digunakan sebagai

•

dasar praldls unluk merancang struldur di bawah tanah yang kompleks .

•

-ekayasa retar» hares d!gunakan bcraarna-sarr-a dQnga'l metoec onsorvasi

'

•

Klasiflkasi massa batuan tidak d1gunakan sobagai ponggant1 untuk rancangan

dan analitik untuk memforrnulasikan secara menyeluruh rancangan yang rasicnal, yang cocok dengan tujuan rancang.:m dan ko11d1;;1 geolog1 d1

lapangan . Tujuan dari klazrfikaz1 mecca batuan adalch :

a

Mongidentfikasi paramoter yang terpenting yang mempengaruhi perilaku massa baluan .

• b. Membagi tormasr massa batuan yang khusus ke dalam grup yang mempunya1 penlaku sarna, kualitas

I

I ' ''

yeuu kelas massa batuan dengan berbaga1

c Membenl'.an dasar untuk pengertlan karakterlstlk dar1 tlap ke!as massa batuan. d. Mcnghubungk.:i.n ccnccicmcn dart kcncc. macca batuan d: ccta iol'..asi dengan penga;aman yang ditemui d, ,okasi teo. e. Mengamb1I data kuant;t..t1f dan pedoman urttuk rancangan rekayasa (engineering design)

f.

Membeukan dasar umum untuk komunikasi diantara para insinyur dan geologrwan.

Unluk mencapai tujuan tersebut maka sistem klasifikasi harus . 1) Sedertiana, mudah dilngat dan mudah dimengerti.

2) Setiap istilah jelas dan termino!og1 yang d1gum1kan dapat d�erima scccra

lvas oleh enJinir dan geologi�t. 3) S1fat-slfat massa batuan yang paling significant d1ikut :sertakan.

4) Berdasarkan pada parameter yang dapat dtukur dengan UJI yang cepat, relevan serta murah U1 !apangan

5) Berdasarkan srstcm rat,ng yang dapat membenkan bobot relalif yang penting pada parameter klasiflkasl.

6) Dapal berfungs1 untuk menyediakan data-data kuanlitalif unluk rancangan penyangga batuan

Tigc: kcuntungan yang cnoeroroh cart ldasifikasi rnessa batuan adalah a

Men1ngkatkan kualitas dart pcnyencnkan lapangan (site investigation)

denqan meminta data masukan yang mrmrnum sebagai parameter klas1filcas1 b

Memberikan 1nformasi kuantrtant untuk tujuan rnncangan

c. Pcnilaian rekayasa dapat lebm bark dan kcmuni!rasi dapa! lebih efektif pada suatu proyck Kebanyakan terov,ongan sekarang d1bangun berdaaarkan beberapa sistem

klasifikass. Sepe-tr yang banyak digumikan dan yang paling baik diketahui adalah klas1fikas1 oeoan batuan Terzagl]1, yang sudah diperxcnarkcn lebrh

dan 40 tahun yang talu (Terzagh! 1946). Sejal( itu, klasifikasrtnl dimodifikasi (Deere dan kawan-kawan, 1970) d.:n sistcm kins1fikasi baru diusulkan. Sistem

1111

rnempcrkonalkan teknologi penyangga batuan yang baru, yang

diben nama rock bolt dan sholcrete yang d1gunakan di berbagai proyek

seoent terowongan, ruatig bawah tanah, tambang, lereng den fondasr Saat mr terdapat berbogai srstem klaajflkasi batuan aepern yang terlihat pada Taliei 6 i B \t3at>8\K/�s1fw1s1 Mass,, Ba/oar,

f

r

Dan berbagal sislem klasifik:asi rrnssa baruan

yang ada, enam yang perlu

rnendapat perhafian khusus karena yang palmg umum, yailu yang diusulk.an

oleh Terzaghi {1946), Lauffer (1956), Deere dan lcawan-kawan (1967), Wickham dan kawan-lrawan (1972), B1er.iawski (1973), Barton dan kdwan-

kawan (1974) Klasifikas1 beban batuan Tern!ghi (HMS). !dasifik:asi pertama yang crperkenanan, dan digunakan d1 Amenka Senkat lcbih dari 35 t.ahun, tclah d1bukbkan dengan sukses untuk peoerowongan dengan penyangga besi b3Ja (steel support). Klasifilrasi LauRer (1958) dldasar1ran pada hasil kofJ.1 dari Stini (1950) dan rMrupakan

langkah

diperkcnalkannya

maju

konsep

dalam

seni

penerowonqan

Stand-up llme d.::ri active :;pan

dcngan di

dalam

tcrowongan, dnnena dapat ditentukannya tipe dan Jumlah penyangga di dalam tcrowongan secara lebih rclovan. KiasifikaSI dari Deere dan k.awan-kawan (1967) memperkenalkan indeks Rock Quality Designation (ROD), yang mefUpakan rnetode yang sederhana dan prnlctis untuk rnendeskr!psikan kual:tas inb b:rt-J:in dari hrbang oor. Konsep dan Rock Structuie Rating (RSR) dikembangkan di Amerika Scrikal

etch wicehcm dan kawan-kawan (1972, 1974), yang merup.::.kan sistom pertama yang memterikan gambaran rabng klasifikasi untuk memberikan

bobot yang refatif pcnting dari parametef klasifik.asi Klasifikasi geomekanik.a (RMR system), diusulkan oleh Bieniawski (1973), dan Q system oleh Barton dan 1'.awan-kawan (1974), te!ah dikembangkan

secara terpisah dan kedua-duanya men)'i:!diakan data kuantititif untuk memilih penguatan te;owongan yang modem scpcrb rock

bolt dan shctcrete .

•

1 �1

•

TaOOI 8.1. Klasifikas1 massa batuan yang saat ini banyak d1gunakan Name o!Class1ficallon

Country of 011g1n

Originator Md Date

Rock load 2. Stand-up time

Terzai;h1, 19413

3 tJATM

Pacher et al., 1964

'

4. Rock ou,l1t1 d..,.,gnatlM 5 RSR eoncep:

6. RMR S.(Stem (G�'Om*hnanlcs Clns1f catlori)

Lauffer 1958

Deere et al

""rnn

w,ckhman et al., B1en11w11ki, 19i3

Last moc,fied, 1979-USA) Wesver, 1975 L,ubseher, 19n OIMer, 1979

USA South A!r,ca

&luth Afnca

South Alrlca S
Ind la Spali

Na kilo et al., , 983

Japan

OonZ1lez de Vallejo, 1Q83 Unal 11183 Romana, 1985 Newman, 1965 Sandbak. 1P35 Smith 1966 Venkateswarlu, is;ee Robenson, 1988 7 Cl-System Q· �ySfom '9Xfen510�S

Barton etal,1974 l
8 Slrenght-1,ze 9 Busic geothecn1cal description

Frtinklin, 1076 lntemat.onnl Soc,� for Rock mech3n1cs W81 W1ll1amson 19134

B /Bab e1K10��1k�sl Massa Batu an

us,

Ghose and Raju, 1PS1 MorenoTallon, 1P
�111�m and l'erelra, 1983

10 Unified c1.s,,ficat1on

USA Austr;a Austria

us,

Portugal

Spain

us,

Spain USA

us, USA

1ndl1 C1nad3 Norwa'l 5(:uth Alrlc1 $:;uth Alric• C1nad3

us,

Appl1cat1ons Tunnels w,th st,,el suppaH Tunneling TUMOl1ng Core iogg,�g 1,,,neling Tunneling TL1nnels, mrnes, �lope$ <=ounda\rc:>r,$ !'!.lppall!11ty 1\/'inlng T,mnellng ffard r�k mining Tunneling �oundat'ons Tu,nellng Roof bo'tlng In ccat mlr,es Slope 1tab11,1y C;ial mining Soreabllrty Dreoeob1llty Ccal mining Slope sub1I ty Tunnels. ciambers ExcaV11bll1ty Tunneling T,mna:lno Genelld ecmmuntcancn

GenerBI Communication

·,Jl

Sistem Q dikembangkan khususnya untuk terowongan dan ruang bawah tanah, sedangkan klasifikz'l.si goomelranika walaupun awalnya d1kembangkan untuk tcrowonga n, dapat dfgun.akan unh..ik rock slopes can londas.i, pennalan ground rippabil,ty, masalah.masalah di pertamb:ingan (leudbscher, 1977.

Ghosc dan Raju. 1981, Kendoc;ld dan kawan-kawan, 1983).

8.:1:. MET ODE ROCK LOAD CLASS/FICA TION Torzaghi (1946) rnemfcrmulas1kan metode k1asiflkasi raslona! yang pcrtame dE"mgan mengcv.:ituasi beban batuan yang lepal untuk merancang steel sets. lni merupakan pengembangan yang penting karene penyangga dengan stool sots telah d1gunakan

secara luas

untuk

pcnggalian

terowongan batuan

selama 50 tahun yang roru. Klasifike�l ini hzinya cocok untuk mernparklrakan beban t..lluan untuk tor0\.'10ngan yang disangga dengan steel arch. tctapl tidak cocok untuk metodc penerowongan yang modem dengan menglilunakan shotcrctc dan rock bolt. Sesud&h mempolajari seeara rmel, Cecil (1970) n,olnylmpul�an

bahwa

mcto::19

Terzaghi

tcrlc!u

umum

untuk

dapat

mcngovatuaSI secara objE�t.f kualilas ba1uan dan tidak mcnyedlakan informasi kuantitatif dari sdat-s1fat massa batuan. Gambaran utama dari ldaslfikasi TclZilghi diberikan pada garnbar 81 dan dituliskan pada Tabel 82 dan 8.3. Nila1 rock load di Tabel 8.2 digunakan untuk menoeskripslkan grO(.lnd conditions j1ka terowongan terlcbk d1 bawah muka air tanah. J1ka terowongan

tcrtetak d1 etas mu!(.! air tanah, rock load untuk ketas I! - 6 d::p:it dikurang1 dengan SO% Revisi Jang pcntmlil dari koelision rock load klasffikasr Terzagh1 d1bcriiuln olch Rose (1982) di dalam Tabel 82. yang memperlihatkan kondisi batuan Tcrzagh1 4. 6 harvs drkurangi dengan 50 'lit dari nifai rock IQad 11w11I lrarena muka air tmah otcknya kcru !erhada;:i rock load

taa

SURFACE

lw i

c

'

B,---"ld

H

'

�

H,

I • •'

t H,

L.J

t

Gambar e.1. Ko.'iSep be ban bctuan tercruongan oleh Teruighi (1946)

8.3.

KLASIFIKASI STAND-UP TIME

Klaslfikasi tahun 1958 oleh Lauflor mer;.apoktin fondasi di dalam awal ke1ja darl

gco!ogi terowongan oleh Stim (1950). yang diang;ap seb:lgal bapak dari Sekclah Austria untuk penerowol"lgan dan mekanlka b.ituan. Stinl monekankan

pontmgnya cacad struktur di dalam masse batuan

Lauffer rnengusulkan

slerKJ..up time untuk bcmaga! ar:fnle spen yang d1hubungknn pada borbagai kolas massa batuan

Actwe unsupported spen adalah lebar tefOVIOngan atau jarak clan face ke

peny,mgga jika ini leblh besar dan lebar terO\\IOl'lgan. Stand-up t11ne adalah Jangk.i w.iktu d1m.ina le«;1won9,m dap,d sliibil liinpa peny.ingga sesuclah penggal1an Harus dtcatat bahwa beberowong2n. bentuk penampang terowcngan. rnetcee pengg.;[ian
'"

l<:lasifikasi

=I

Lauffer lidak lama

digunakan,

smne11jak d1mod1fikas1

bcberapa kali o:eh enJmir Austria, terutama o:eh Pacher dan kawan-kawan

(1974), yang memelopon pengembangan New Austrian Tunneling Method (NATM). Hal

utama yang

pcnting di dalam

klaslfikasi

Lauffer Pacher

adalah

pena-nbahan spanterowongan akan moogurang1 langsung stand-up time Sebagai contoh, pada saat membuat pilot tunnel dengan spen kecil dapa I berhastl mengga!i dcng:m full face di bah.Ian yang kondisinya fel!", scdangkan iubang bakaan dengan span yang besar d1batuan yang sama d100l,,1ikan lidak mungkin unh.ik: menyangga d1 datam walctu stand--up time nya. Han ya dengan sistcm heading den benching yang lobih kecil atau multiple dnft, penampang !erowongan yang besar dapet c!!gali di kond!Si batuan sepem 1ni. Klasifikas1 m, memperkeoalkan .stand-up time dan span sebagai parameter yang relcvan d1 dalam mcnont:Jlran lipc cfa.-, JUml.ih pcny,:mgga terowcnqcn. dan nu akan mempcngaruhi pengembangan yar,g lebih maju dan slstem klasifikasr massa batuan

1 as

i

I'

•'• •

l

r•

•

'

-s,

l•

'! a

e

I

I

e

'

'a

I

'

i !

'

l '' •

a. ,

} 1

••

f• .s

·!!' 0

L

e•

•

'

•

• ' '

• '

',,

•

! •I •

•

I

'

iI •'• I

I

�

•

8"

•

81 f • •

I�

I

8 .. 4.

INDEKS ROCK QUALJTY DESIGNAnON (RQD)

lndeks ROD telah dtperkenalkan lebih dari 20 tahun yang lalu sebaga1 mdeks dan kualitas batuan pado

scat informasi kualrtas batuan hanya tersedia dari

deskripsi ahli geologi dan per-sentase dari perolehan inti (coro rOCOVGry). ROD adalah modlfikasi darl peraentase perolehan inti yang utuh dengan panjang 10 cm atau lebih. tni adalah 1odoks kua1r!it.ltif yang telah digunakan secara luas untuk mengidentifilras1k:an daerah batuan yang kualrta:.nya rendah sehlngga

dapal diputuskan untuk pcnambahan pembonm alau pekeqaan .)ksplorasi lalnnya. Untuk

menentukan ROD. ISRM meJekomendasikan ukuran inti paling kocfl

bcrdiameter NX (54,7 mm) yang dibor dcngan menggunakan double tube corn

barrels Hubungan antara indeks ROD dan kuaUtas teknlk darl batuan adalah sebagal

berikut (Deere, 1968):

ROD(%)

< 25

Kualitas Batuan Sarl!Jlll Jelek (wry poor)

25

50

Jelek (poor)

50

75

SG
75

90

Baik (good)

90 -100

Sangat Baik (excelleot)

Prosodur yang botut untuk mengukur ROD d!p()riihatkan di Gambar 8.2

"'

•

f '

, _ . """ . ,, =· -.. ..... �e..-

I ···,_.(_

,-

--. ' , . . . . ·I ••• J

.. _,.._,, - .. •••' ...

u

""". ,. . ",:.""." ..,., , ..,

..... ..

> •• - ,·• .._,

......

......

s

.

s

'·';'-

····· · .:1_

I

i

r

I

I

Gambar 8.2. Pro$0d\Jf untuk pengukuran dan porhitung.in RQD

(Deere, 1969) Cording dan Deere (1972) meocoba unb.lk menghutxJngkan faktor rock load Torz:ighi dan memberikan tabei hubungan antara penyangga lerowongan dan

ROD (fabel 8.4). Mereka menemukan bahwa konsep rock load Te�hi harus d1bata$1 untuk terowoogan yang disangga dengan Mee/ M!m, dan tidak dap:it d1guno1kan dengan bafk untuk lubang bukaan yang disanggah oleh rock bolt Merritt (1972) menemukan bahW3 ROD dapat merueeken nilai yang pentmg di dalam memperkrrnkan kebutuhan penyangga untukterowongan batuan. Merritt membandinglcan kriteria penyangva yang didasaibn pad a versi perbai\rannya, sebaga! fungsi dari lebar ten::mongan dan RQO, dengan ynng diu:;ulkan oleh

yang lainnya. lni diriogkaskan di dalam Tabel 8.4 yang dikumpulkan oleh Deere dan Deere (1988).

tas

Tabel 6.4. Porbandmgan dari ROD dan kebutuhan penyangga untuk terowongan dengan lebar 6 m •

Deer<.t al.

RQ0:'5-100

R00�-7:,

_..,,

{15-18m

R0025-50 {09-15m

�,I (1970)

ROD 82·100

ROD 50 -75 (light ntna on O'l 1 5--1 &n s�ng as. allematr,<e to bolt!.) RCIO 25-50 Q•11nt to t,bt; on O Q.1 5 m 5'IOIClng :;is altema- to """) ROD 0.25 (med..,,.. le, n
me,:1,.,,.,

.-...., �---

R00'2..,

'

(;iftematevely S.'Xllel'O!ll:)

M,m� (1972)

RCD 72·100

R(Jl)ZJ.72

u.a-r.e e

ROD 0.23

(spacing)

'Data lnterpola1ed from Menij {1972) b)' Deere and C>ee<e (1988)

inti tidal< tersedia, RQD dapat diperkirakan dari Jumlah kek:ar-kekaf (ioit,ts) per satuan volume, di d<1lam mane Pa!mstrom

(1982)

mengusulkan JrkD

Jumlah kckar per meter untuk tiap l
RQD• 115·3.3

Jv

->... adal:th jumlah total kckar perm'. Walaupun ROD adalah lndeks yang secle
Yang utcma adalah sct:iagai parameter pr.:iktis yang didasarlcan pada perigukur:m persentase dari inteNal batuan yang ba1k di da!am lubarig ccr

•

•

I [

II

8.5. KONSEP ROCK STRUCTURE RA TING (RSR) Koosep RSR, model prediksi ground-support, dikembangkan d1 Amerika

Sor1�t ceoa tahun

1972 ohm W1ckh.lm, TIOOCir..inn,

den Skinner.

Konsopnya adalah melodo kuanl.itatJf untuk moodoskripsi kuahtas massa

batuan dan untuk memil,h penyangga yang tepat. Im merupakan snzem klasifika$i maMa batuan yang lengkap yang diusulkan Mt].ik Terzaghi tahun

194€. Konsep RSR merupak:an s.attl langkah ma]u dalam beberapa aspek; pertama, merupakan kiasif1k,nl kuant..'tat.f tidak �p.ilti Terzaghi yang kual1tatif: kedua. merupakan

ldasifilcasi

massa

batuan

yang

menggabungkan

banyak

parameter, tldak seperti lndeks ROD yang hanya d1batasi pada kualitas inti; kctige., merupe.kl!ln k!e.s�1kasl yang lengk:e:p yang mempunyal Input dan

output,

tidak

separti

llp.1

ldasffikasi

lauff&f

yang

menghubungkan

penga!aman praktck untuk momutuskan kclas massa batuan dan kemudian

memberikan output berupe �ar>ckJp time dan s�n. Konstribus1 utama dari konsep RSR adalah mongonalkan sistem rating •Jntuk massa batuan lni adalah jumlah dari nilai bobot parame!Of ind1vidu di dalam

Konsep RSR meman
parameter konstruksi. Parameter geologl adalah a) lipe batuan: b) pota kekar (jarak rata-rata kekar): c) onentasi kek:ar (dip dan sll'ike): d) tipe d1skontinultas: e) mejcr fault. sheers dan folds: f) srfat-stfat material batuan dan q) pelapukan atau altern,si.

Pomooat konsop nu monok:mk:m eanwa dalam boborapa hal dapat d1mungktnk:an menentukan faktOf-faktor d1 alas secara telib, tetapi dtlaln hal, hanya dapat dibl.mt pendekatan umum.

'"

Parameter konstruksi adalah a) ukuran lerowongan; b) arah penggalian, dan

c) metode penggalian. 5emua fak1or di atas d1kelompokkan kGdalam liga parameter oesar A, B dan C (masiog-masing Tabel 8.5, 8.6. dan 8 7), yang secara bersama-sama mErupakan evaluasi efek rclatlf dan berbagai faktor geolO!,li pada syaral penyangga Kellga parameter lersebut adalah : a

Parameter A Pomlaian umum dari struktur batuan berdasarkan :

1.

Tipe batuan asal (beku, metamolf, sadiman).

II

Kekerasan betuan {kera:s, medium. lunak. decomposed)

iii. Stn.iktur gaologi (maslf, sedikit dipatahkanld1lipat, cukup dipatahkan/ dilipat,

sec:ara intensif dipatahkanl"ddipat).

Parameter B : Efak pola diskontinudas terhadap arah pel'l!)galian torowongan ber
Jarak kekar.

ii. Oriontasi kekar (.strike clan dip). la. Arah pongg.allan torowongi:m.

Parameter C : Efek aliran air tanah berdasalbn : I.

KuaHtas massa batu.in total yang disobabkan o!eh komblnasl paramotar

A don B. II. Kondisi kekar (balk, sedang, jelek). !1i Jumlah

ahran air (dalam gallon per mmute per 1000 feet di da!am

lelowongan.

'"

•

I

•, .

r

••

-

•• •• ,.

-··-

r

I

a, "' ....
••

,•

I

• • •

I

,i e•

]

•• ,••

0

,,

----

!">NO

2! �

••

•• ••

•

a•

•

,

E E

-�

�

J···

'lic r:

;

�

-:

!

II.

•

<

E

•

t �

. ......

."•,• E• J . .... . , <

•

}

i-- ...

� � �

�Ei !{-

� �

ro

t

•

r

2N ,_ ... °'

•

�

8

I

���'!'.!

.

s"�

•••

,

1�

;::..J

•

I

..•• •-

.. "'<') ....

�

��I- I-

�

<

•

•

a•

••• '• ••

a �

'e •• • m

label 8.6. Rock Strocture Rating, parameter B: Pola Kekm, Arah Penggalian •

-------. ----Str,U II tc Al
St,ke L t<; Axil

Onu;bon o1 Drive

O,re:non cl Drive

&:,th

_ �''!"'H! Jc Int Stacina_ __ 1 V'>r1tlosety,oint.d,�21n 2 Clo$e� JO
Wi"t Oip

--

.A.gain\!, Dip

D.p /;A Promlr.eri JOirb' Vc,rti£!!_ _ � Verti,;;t,I Dipping £._lat o 13

11 16

3. Modt!ll1ely piited, 6·12 "'4. MQCl�n11a 1(l blocky, 1·2fl

23 30

24 32

�6 36

5Bo,.:kytom:issve.2-4fl eM11st,e>,fl

36 40

36 43

£0 £5

-r111tir i-�kham".tii. (H17•J. , Dip· �ill 0-20 "; dip�in�· 20-50°, and vertcal: 50-90"

B /8ab 8/llla5111k,>$1 Me�sa S..tuan

Wot!> Oip

a.xt,

13 1S

"ts "33

"22" ,,

37

"'

"

JS

- - - - - --- -----

Dip

Flt!

""' "" 30

-

ot Prominent Jo,nts' 01PP'"9.-

"' ''" 23

Verti£!L_

"'

,,""

" ----"

'"

T11bel 6 7. Rock Structure Rating, Parameter C · Air Tonah, Koodisi Kekar •

-

Sum d Parlmeten. A + B Anl<e
(g""'11000 fl)

,-

Slrght.<200 gpm Mode111te,2(X).10CIJ 9pm

��a.1000-Jpm

"""" ,., "" "

.

""""""' , """"""" ,., """' "" "' "" " "e '' "" "" " FBlir

'5

23

,0

• Afl«WklO\man et al. (1974) O Joint condmon·good " Hght o, cemented: 181r " sl,gthly we;U>e:ed o, altered. poor •

M",e,etyW!!:'lthMM. �!!t!n'!d • ..,,. or.,,,n

Nila I RSR untuk tiap seksl terowongan dlperoJeh dengan monjumlahkan bobot nilal angka untuk tiap parameter. RSR " A + 8 + C, dengan nilai ma�mum 100. RSR moneormlnk::in kualitas massa batuan dengan kebutuhan akan penyar1gga.

Jika digunakan tuooel boring machiM (TEIM) unttlk me:,g�c:,tikan metode ponggalian dcmgan pomboran dan peledakan, maka RSR harus dikoreksl dengan roonggunakan Adjustment Factor (AF) untuk berbagal diameter torowongon sebagal berikut: diameter 9,15m

AF .. 1.058

diamelM 8 m

AF= 1,127

diameter 7,63m

: Af,. 1,135

diameter 7 m

Af :: 1,150

diamotor 6.10 m

AF• 1.168

diameter 6 m

: AF ,. 1,171

diameter 5 m

: AF " 1,163

cameter 4,58 m c AF

a

1,180

.;l;.ameter 4 m

c AF

a

1,192

diameter 3,05 m

. AF

a

1,200

Model prediksr RSR d1kembangk,m lerulama unluk penyangga steel rib. Data yang kurang tclah tcrscora uotuk menghubungkan stnilctllr batuan dan penyangga rock bolt atau shotcrete.

Bagaimanapun juga,

penalcsiran

kebuttlhan rock bolt d1buat deniµn menganggap rock load terhacap kuat tank dari boll Doorik,m hubung.an untuk diameter rocl< boll 25 mm dongan bcban kel)a 24 000 lb Spac1ng (fl) = 24

w

dengan

w ada!ah beban batuan dalam 10001bllr.

Tldak ada

ko,cks1

yang dapal dllemukan antara kondis.i geologi dan

pcrsyarotan shotcrctc, schlngg:i hubun�n cmpiris dt bawah lnl crsarankan :

\111 +�

1,25

atau t

e

o

65-RSR 150

dcngon t

" tcbal shotcre!e (inch)

\/.J " bcban batuan, lb/111 D

• diameter terowongan, fl

Gambar 8.3 memperlihatkan kurva untuk mooonlukan slstem ground-support t1pikal berdasarkan prediksi RSR yang menyangkut kualitas massa batuan sampar arah pcr199
stci'.!I nb unluk terowongan batuan. Konsep RSR tidak d1tekomendasikan untuk mem11ih penyangga rock bolt atau shotcrete.

• •

'I

0

.•d,o,o" ' •

•

, • e, •

II

0

'

' I.......... "'°"'"'O""'-'''-'"'O ... -"'"""" '' '

I

I•

'

•

•

I

Ile !e,CING, H

•

•

•

•

8QI 1 SP&C ''G, ft OHOHAEH T�IC"NUS,"'

II

G!Tta;- 6.lJ

Konsep RSR : Kurva penyangga untuk terowongan berdameter 7,3 m

r

l

I

8.6.

Klasifikasi Geomekanika (SISTEM RMR)

Slste;n P.<JIR menggunaKan onam parameter untuk mongklasiflkaslkan masec batuon. yauu : a. Unlaxia( compressive strength of rock material b. Rock Oualrty Designation (ROD) e. Spacing of d.sccnunumes.

d. Condition of discontinuitic:; e

Groundwater conditio'!S

f

Orientation of drecontinvines.

"'

Karena parameter lcrsebul dapal diperolch dari lubang bor, penyelidrkan di lapangan bark dt pormukaan maupun d1 bawah tanah. Ada enam langkan dalam mcnggunakan klasiflkasr geomekan1ka (srstom RMR)

a

Langkah pertama adala"l dengan mengh:!ung rating total dan lima parameter y;mg terdapat dt datam Tabel 8 8 sesear dengan kond1s1 lapangan yang scbenamya

"'

· ,. II_ II

1'

l -:;

I

•

• "'I

I Ir

;

. • lilJ' I�

I I I

•

I I

I'

I

I

I

'I

I

•

I

'' "

81 i ., -1 'i .... :il:1 I S

'a -t

•

I

•

I

I

'

I Ii

I, I

II

I

I

•

0

'

I ,_ ', �!�"'•"""'' ... ,, l' I'_ I I I "'j" I I . �� "ii,

I I

1' � 0 0

•

�

I

1-��t! ·-··'• �:;:.1;-·

l

I

I I

I

I I I • I i

I

r

·-

•I

'

' t'

•

)1 .I I

1 •

'1 ' I ' I ..,,-

.-

"' ti "

'

• I

'e

I

I

.. ' •

-. I

•

I .I < a • ,!'

I I. I I� • '•• 0

i

I fi�!

"

I

I

'

I I

i' '

,,•• •i'

;

I:• 11ti· t

Ji.

!

Ii!

, '

•

,.••

I

fl' fil

�

e

0

?1'i . • t·•

I I

e

•

e

"

I

•

•

I

•

•

1::¥�

I fif •••

I

l

I

•

I

'

I

• "

s ;

C>

I

•

iii " •

I

I

.'

,,, - � 1 i:!

I

'•

II�I ·1

•0 ••

a

- .0

I II

'5 .,J

i

"

I I

i,!t

! I

••

I I

I

•• •

0

I

I

,,,''

!

•

e

I

'I

0

I�� . ' 11( 1.: I

I

I • " • • .. ·-- ---

N

•

'••

! .. ! • " . .

'

J

•!

l -

•

I

L_

:JJ ! ;

••

"

b. L,mgkah kedua adalah meni�i keduciukan sumbu terowongan terhadap jurus (stnke) dan keminngan (dip) bldang-bidang d1Skonbnu1tas sepert

yang dihmJukkan oleh Tabel 8.9.

Tabcl 8.9. Efck onentasi jurus dan kemiringan diskontinu!tas d1 dalam penerowonga'! &nko

Pe,pendic�i..,

�Tunnel ....,;,.

C,r,y,e w,th D,p

O,p 45-90

..

0....., a'.)1ant,; O,p

Di? 45-00

Di? 45-00

,

c p :.0-:5

Unfavorable

Sts,ke Par;,llel to Tunnel A,as Dip 45-90

lrrespectiw, ot Scnlcft D,p 0.20

o,p 20--45

", ...-.

'"

"

' Modrt,ed a::.Or Wo:d.lnJn "' al. (1972')

c. langkah ketiga, setelah menenttJkan kedudukan sumbu terowongan !orhadap iurus dan kemiringan bidang-bidang diskontinuilas, maka ratingnya cstetapkan berdasarlcan Tabe! 8.10. La.ngkah inl drsebut jt.ga sebagai

penveauaran rating (rating adjustmenf).

SA,

--

••Diseoruu.e,

""

..... ·-·-

T.....i.>oc!,,....

d

·�

Penyesuaian ratmg un!uk onent:i:si b1dang-Old:mg diskontinuitas

Tabcl 8.10.

.1 I I

i '

·�·-•

I

"., , •

•

•

·-

��

.s

.,

·•

" ." ·�

�-* -ra

•• -eo

Ulngkah kcempat edalah menjumJahkan rating yang didapat dan langkah

-'

pertama deng::rn rating �-ang d!dapatkan dari langkah kebga sehlngga didapatkan rabog total sesudah perwesuatan. Dari rating total In! dapat

••

dikctahur kelas dari massa batua.n beroasarkan Tabel 8 11

"

8:/Bab 6/KlasifLkllSI Mau Batuan

.

'"'

Tabel 6.11.

•

Ratt

CL.s.son

•

II !

De:.cn�t;c.n

' e

Kelas massa bawan yang dilentukan dari rating total

' ' I

I

I Good

I

mdt

rv

"' F.:,r R°'*

<

I Ver/

Poor roe�

I ,ocl:.

'

20

v

""" '

Lanqkah kenma, setelah kelas massa batuan dlketahui maka dapat

6.12.

--

Arb dari kelas massa batuan

Tabol 8.12.

I

I

"

Ver/ � =:k

I

•

'

I !

4ll ...- 21

00 <- 41

scnc kchesl can cocut geser daLlm-ny.: :;cpcrtl d1per1ihatkan oleh Tabc!

•

I 'I

80 - G'l

d1ketahui stand-up lune dari massa bah.Jan terwbl.11 rlenoan �" tertontu

i'

I

100.-61

I

!

-·�� ..w...,-

. i F- °' ""' I

c..... ...

°'

11,o rot!: ...... '

a"l:le

'

'''

..... (
Bieniawsk,

'

tod<

II

(1976)

�·

'I

--

-=· �-

membeflkan

hubungan

'

211 'f' k<-1�"'

• ,oo

'

."

1 - "' • 10.. ..

'"

I ,o4' ..... ,._,,,

10

•••

' n"". ae ••• I """''

�

I

,�m

''

3Q ......

""1 ... , '" <,oo

I "" I "'

antara

wakltJ

sta�I

tanpa

ponyangga (stand-up limo) dongan span untuk befbagai kelas massa batuan menuru: k�sifikasi geomekDnika sepertl dipe11ihatkan oiah Gambar 8.4.

Hubungan tn! sangat penting

sekall

diketahui

pada

saat

penggalian

t.:rowongan.

r '"

'

i

• •• •

__ ,

••

•'

•••

.. ·�

..

.

.. ··-·

.,, •' · • ' S••n<J.up Tome, hrs

,o�

-=-1. '

•<�

Gilmbar 8.4. H11bung;n antara sta�up time dcngan :;pen untuk berb.lgai

kccs massa batuan

f.

Berdasarkan pada KtasJfikast Geomekanika lni, Bienlawski memberilcan pclur.juk unli.k penggatian dan penyanggaan terowongan botu:in dalam hubungan dGngan sistom RMR :seperti dipef1ihalkan di Tabel 8.13.

Petunjuk ini hanya borlaku untuk terowongan di baluan c!engan lebar 10 m, berbentuk lapal kuda (hotseshoe), tegangan vertrkal �bih l<ec•I da,; 25 MPa, serta m.itode pcngg:ilian deng.in pemboran ean pah:lakan.

'

Tabel 8 13

Petunjuk untuk penggallan dan penyangga terrn.·Kin;:ian batu;,-, deng:ir. ,::j�t�t"l �MR

Roe� �aM cras.s

,

V«y good rock

'

RMR 81- 100 (i
n RMR:61-00

Far Rock

'"

RI.IR 41 -.60

Poor Rod<

"

RillR 21-•0

.......-·�

s,,.,,..,..... Rock bo'ts ('20rnm Dia,

fully Grouted)

,..,..d

F1.U0tee

Gencrafv no s,4)?0rtre'l'red ••�?! fer oe:C"S<:>""'9

�tac�

LCC.Cly boll>. m croon 3m 1ong spa.cea 2� ,,., "'et occasb .. 1

-·

10-1�ma� �e :al.WO
lrom!...-..e Top hetcing •nd bench t 5 -3 m ,�r.ce In Tophea:lrg Co ,,., oece Slwt 10 m From�ce Top r.e,cing and bench 1 0-1.�m&OAl�ln iop l'leMrg. lnsltl.1

Sy,;'.ermk bolls L ffl � speced 1.5.2m n

50 ITTn in croo,n-.,

,.,...

50-100 !TJ"l r, cro,m ftM 30 !T(II n sode-s

crown Md...,i,; 'MTI

_q_ .,,_

_.., _...

lo-.g, spe::e<: 1-1 � m

100-1� im, r, er"""' a'ld 1J01rm n�d¢�

S\,'Stematie boh 5--6 ... �Speced1-1�m

1W.2COn-m01�rq,..150 ...,., r,
� bol'.::; "----!'

�ncrawn

m

Excamior, 10 m from face V«y Po� Roel:

'

RMR <20

l.'Ltipl!!I otillg

1:w,g � 1-1.�m healing. 1"51!!1 stwc,,1

m�a.ndwal,;11111", \llllh wn, mestt_ Bo1tm<er1

50nvncn'ace

EJ
• Sh8pe tlor.l�

B !'B.lb 8/Klasd,kas, Massa &>Min

"At�

10 m V"'1ia!I STess

""''""' •=

,.,..,

Lig"I IO m�i:u,, rb3. �•ced 1 .5 m •>llere R�R

�,
Giese Wtrt

<

2.5 11:,a, anstucPm lt'ln;; aw.I'!'��,�

151

Gambar 8.5

mcmpcrhhalkan formuhr data masukan yang akan digunakan

pada saat penyend.kan di lapangan untuk klas1fikasi massa batuan.

·-·-· ---.... 1·� ..... . -·-""" -, -·---··- -·· ·-- -·· · · ···--· · · ••• .'".. ·---, -- - -·· ·_. •• ••

• • ··�· "'""'"""' .,,.,_.., ..••. •• •••

--... .......

I

• .. ••• •• ••••• .. •. ':' --".,_,.. ... •

•

••• . . .. ••' •• ••• '"' ..... . . . . ""''""'-"'·""" • •• •• ·",,_ , ,,_

,�,n

..

•• . ' ... ..

•••

- -

.

.

.• .

,._ . . ..... --· �� . . ....... . -·---..-·" ·- ·- .... _.,., ·--· ·-· -�· -· · ............ .. •. . .... .... - -- . - - -·......._·...�-.........._ ·- . .... .. -·- ·- ... - .�·-·-·-- Pl-·-�··· .. . ... - .......... -_,_ ...... _ -·· ---··.-. ....... --"�" " -· ··- ·- ..... ...... _ .. ......... .. . . ,_.... ........... ·-· ....... _.._-�___ .......--__ . .---·.......... ..---� _..---� ·--� --·. . ...,

"�

•• •• ....._ ___

'

' '

""

,,, '"

.

-

. . ... . ""

.... ............ "

•. a

•

..

••

.....

.

-

' .' '

•

•

- .. ... .

.

• •• •• ••.. •• . ___ ••••• --------· ..·-· ---- ---.. .. -·- --"'<'"'

,,

"

.. . . . .. ...

'"'°""'"" • •• •

____ ,_...,

•• •

.

.. -

.

.

I

. . __,.

.,.,,_,, ....

"'"o """'" •• ,

.

"""� .............

_,,,.,_ ...

•

. . ... . . .

.

, ..

.

•••••• ' ., '

'

. .. .. . ..

. ·-· -. --- ·. .. .. ' •••

.... -0' """""'"'" ••

.

-

. .

'_,_,........,

,,,

••• •• •••••

. .. .

. ..

...

Gambar 8.5. Formulir data m11suken untuk klasifikasl massa batuan

B /Bah 8/Klas,f,kas, Masu �tu�n

'"

I

8.7. KLASIFIKASI SISTEM Q.

Klas1fikas1 massa batuan dengan srstem Q didasarkan pada pernlaian numcmk dari

rnassc batuan dengan menggunak.in enam porcmotor

yang bcrbcde ·

a

ROD.

b. Number of joint sets c. Roughnoss ol the meet unfu.vor.i.blc joint or duccnnnuny. d

Deg roe of alternation or filling a long the weakest Joint.

e. Water inflow

f.

Stress ecnoincn

Keenam persamaan lnl dlkelompokkan keda!a:m tiga kelompok hasil bagi untuk momberlken kullllte:s messe batucn Q sec:ara total sebagai ber1kut ·

Q• RQD

J,

r f

kuamas

:l J,

_:',.__ SRF

dengan ·

euu = rock quality de:s19natron • joint set number J. J, J, J.

"'Joint roughno:;:; numbor

SRF

• stress reduction factor

= JO int alteration number = ioinl water reduction number

Kuahtas bafuan dapat bcrkis.ir dari Q = 0,001 sampar Q "' 1000 pada skaia logantm1k: kualitas massa batuan.

B \B;;b 8V<J;,srfik9SI Mass;; S..luan

Prosedur K\asifikasi Tabel 8.14 memberikan nilai numcrik dari bap parameter ldasifikasi. Dua parameter pertama menggambarkan struktur menyeluruh dan rnacsc batuan, dan perbandm�an kedua porameter terscbut adalah ukuran rclabf dari blok Perbandmgan antara parameter Kebga dan keempat ada\ah md1kator dan kua! geser mtor-blok (dan kel<ar-kekar). Parameter kehma adalah ukuran untuk tekanan air, :;cdangkan pmameter kcenam adalah ukuron untuk: a

Beban lepas didalam hal daorah geseran dan batuan lernpunu

b. Tcgangan batuan dalam hal batuan competent c

Bo ban sq!leezing dan swelling d1 babJan /nt;Om�tent p/tutis.

Purameter kccnam mi adalah parameter tegangan total. Perbandingan anlau1 parameter kcllrna dan keonam mengg:imbar!(an tegangan aktlf {active stress). Nital a dihubungkan dengan kobutuhan penyangga terowongan dongan mcnctapknn dimensi eklvalcn (equiwllenf dimension) dari gallan. Dlmensl ek1valen merupakan fungsl dari ukuran dan k�unaan dari galian, dtdapat dengan membagi span dlamotor atau tmggi dindlng galian dengan h.irga yang drsebut Excavatlcn Support Ratio (ESR).

Dimensl o\..:1valen = Span atautinggi {m)

ESR

TabGI 8.15 memperl1hatkan harga ESR untuk bcrb:ig:il lubang eueecn bowah tanah serta tlngkat keamanan yang dikchcndaki.

B /Bab 8'Klas,tikas, Massa Elatuan

Tabel 14 Desk:npsi Ststem Q dan R,1ting-nya : Parameter ROD. J0, J,.. J0• SRF. J,..

Rock O.,ahr; Deso9rut>on (RQO)

ver1 poor

,-

0-25 25-5:l 50-75

Goo<

75-00 90· 100

Fair

Erlcellent

.mini .!et m,mt,e,- .J,, Massive, none or few ,=,inti

Oo1t ,o,nt Ht Ore pnt ,;et plus randoTI

Two pn1 sets Two pnt sets plus random Three pr.I - plus random Foor or more 10101 s.ets, random, heaYlly,ointed

"sugar ccbe • elC C;ush rock earthl1ke

o eo c a' • s' " zo

NOO!

(I) 'A'hr?fe ROO ,s r"l)O(le
0) R(IO mtelW!s o! 5 , e • 100 95,9) •• etc are sufk,en�y acoura•e

,�

c,:, For on:ersection, use {3 o , J,J Oil For i::
rs

Joint %,.�ness Number J, Note:

(a) Rock wall oon-.act join! (b) Rock w.,11 oon:ac:t �"' 10-<:m sh.-ar D scontir.uos ,c,nt

Rough a m�uler, undulatmg

8 \Bab !J,K/asif1�,.,1 l,'ss,a &!,;an

(i) Ac� 1 O ,f the mean s.pllcmg of the rele,ant

•3

JO:Ol �tis grea:c, than 3 n,

'"

•i ,•

"c•

• a • 2 "•c •- •• ! • • �••r: i\.

" ' ' a

' ·-' . - Sf '•• z.= ,.- . ,_ • c

cC

c '

� �

-2

Jl i

�e�cn�

1:�]�1!

c-

e

., a. ·c " !! r:

j

-Ofi"

"

••

'\;

•

"

""

0

�

§i"&]

"''-1!8E .\i'�!i:�1l

"

5 .!,!-;=S! e �e c

'b

0

'b

,

e •• •0c •• {

[c

,• .

0

.

t e

1

liiil •• j'B!• "! r�"" .. i g.!= <>io-" :, e e • c

.<:; !'!.

"'••• " "z ,;

e

,.,!' ·

!'!.:,li

�-"

-�

1.1

!•

�,._a. 8�-"a, ,::8kio -"Z"'�]o

s

c,

;-�b ""E'"'"" " --.."�1="'-S"''" :.; ·- u.: � 1: � -· o'I t;

-s

il5

�

Fll,,F>'-3 cncn � .. icn-'.!N

., "' -

:'!

••

1

"'"

�

•• 0

0

o-

"

• ••i " "

-

0

0

• •

�

�

-

.

- -- -

-- .

-� --� --�--- - ---�--- --�-- ---- ,-,----

Tabet14 (L..anjutan)

�-

-

Joml A/19'"al,or, Number J. G strong'y """'"coosol,d:ltetd, r,:,..;often.ng clay mineral Mings (c0<1tnuo1.s," 5 mm ,n th.eknKs) H Me:'.1um or lcv. a,er-ccnsolod1bon scttemr.g, clay m1n=l lll1ngs (Cont,nucll'i. < 5 mm ,n thickness) J Swelling da:,"lill ngs. I e montmonllon11r (eont,nurni� < mm ,n lhcknes.-s) Value al J. Bnds of day (....., G, H, J lor descnph�, cf clay cond!lion) NO'"e . (1) Values are mten:!'"'1 asan apprcx,mete guide to ncneraloglcal properties of the alterat:on produW., 11 present

''

16-24'

''

12-16°

8.0 12.0

6-1f

50,800! 80-120

6-24'

''

100.130cr 130-200

e 24•

of•

9 .&lb fN<.'MrflA,.,,, MoSH &,1.,_.11

vss

0 0

-

�

• ,o,, • •" " 0

0

"'

�

J•• •

§

•' ,•' s

"

'•

�

il•

• •

m

--

Tabel 6.14 (Lanjutan) SO'EtS$

K. H,gh-slfess, ""rybghl structure (u»u�lly favorable to s:abllrty, may be unfavor.ible towaU st�til,t,,) L MBd roe'<. burs! (mas,.,...,.e rock) M �""I rock t>urst (massive rock) (c) Squeezing rock plastic

Reduction Factor($!¥) 0 6 c, and O 6 "' (whe<e" = un�onfined comp,esSIVC s�nght a, = tensile strenghl (point load). ,::-, and "' = m;,101 ar,d m11>0r pnoopal

10 5 5-2.5 -<2 5

uee-o aa 0 33--0.16 <016

0.5-20

stresses)

s.m

10-2.(

r,,...., of ,rcompetenl rocit under th!, r,fluence rf high rock pressure,; N Mild sq<1eez,n;i rock pressure

O Heavy squee..11\11 r:x:k pressure (d) SWell1ng rock chermcal �linG activit� depending on presence ol ·lf,)!er P Mild swell1r.g rock press�re R Heavy swelling rock pressure

5-10

to-zo

O•� Few case recor
below surface rs. �s ttian spar wld':h Suggets SRF 1ncri,ase from 2. 5 to 5 to, such cases (see H)

s.rc 10-15

B·\3"b 8\Klaslfilc1tsi IMsu Emuen

'"

• •

•• '•3..

Ji

� E

•

� �

•E

ii •

�

•" .i ;

.'

�

••

<

•

{�

•

' !

'.'s �

•

"'-

-" �

_,• 0

c

•

•

0

N

•

0

a

'e-

0

•

'

'2

0

c

•

� u. -;:;

I

c

N

c•

I

0

•

."l ;l

I

"i:.]

•

!e

.'

"'

-�!! •

�

j!" i� �

'

I1

'' ••a

.; .la .5!

'�cl

I

'

!"

0

�

•

I

0 0

0

•

' '

"0 ••

0

i

I

g,·

0

N 0

0

I I

8

• 0

•

I

0

I

.' E

fl.

.• i I·

c.l:•

i �=-]" rc.!iiH'i� '!' •' i ' -5 ···; . •• '''l�i •

:"�

•

.;�

!.-�z;

E����i ' Ei�];;�; "' " <>.

]

Cl

�s1:i

cC

u

0

w

•

�

.•-

•••

c-

e e a "'t"' °' "g��-Q, .. c - ·"' <5 g, Ji a 1�Sb • .,- Er -c-""�'"o .. <>i:-<: 0 -··-�oc,0"5 ijEco"' :i;,f ;.'E..Z: • � �� • -"o'"otl:j->:;;O _Jo-' • u "'-UJ u 0
'I

•

• � • s •

'a ••

1

•

0

.•

c -c z•

•

•

,• ••'• �

"•

••

l

1

1

l

I

Tabel 8 15. Harga ESR. Excavution Category A T8
8 V!Kbc,il s.h<Jlts. Cttcul;;r sect,on

ilec31:1�olef/square -C Permanent m,ne openi"$&, watrn runnels

ESR

,.,

No. ot Cases 2

'' 2.0

!or hydropc "'" {e,rcludir,g hlgh-p,c ssurc Peflstock). !"lot tunnell;. dnt!>i. and head,n::,1

''

!orl;irge� D. Stora11& Cavetl\$. water UNU"l'len! palnis. mtnor highway and r,,11,oac: tunnler;. wrge ch�mbon,. IICCeS tunnels E Power sm,i,,,,s. ma.,'Of h!;llw:ly or r.t11lroad Wl"lllels. CMI (Sele,,� cha�. porb,ls.. lntersectionl.

''

"

t.o

I Unoergrcund nu,;;le;lr fXl'wel stalio11$. rij�roa,d stations. la,ctorie$

00

"

2

Hubungan antara indek Q dan dimonsi el.:ivalen dapat menentukan ukuran penyartgga y::mg sesuai scpcrti o,perlihatken olch Gamber 8.6. Barton dan k21•:t:n-k?:::in {197'1) rnenveceken l'.3t3:;0li penya�ga sabanyak 38 buah yani) memenuht syarat un!uk p,..">Oyangga permanen sepertJ diboflkan oleh TabGI 8 16 sampai Tabet 8.20.

Untuj,; ,mmwilukan pcnyangga semenbra (lempotary support), ,ndeks Q ditombl:lh menjad, 5 a atau ESR ditambah menjad11,5 ESR. Harus dicatat bahwa panjang baut batuan (rock bolt} tidak ditentukan d1 dalam

Tabel 8 16, tebpi panjang baut torsebut (l) ditrmlulmn dari pe,samaan :

L •

2+0,158 ESR

dengan B adalah lebar 111�::mg buk:aan.

8 18:>b 8/Klasd1kasr MMsa B:!Wan

"'

I Jika jumlahjoint =I kurang da1i tiga, persamaan teraebut menJadi :

'.

Proof= � J "' J '

'

1

c"

Walaupun SIS!em a melibatkan sembilan kelas massa batuan dan 38 kategori ponyangga, mi bdak tcrlalu rumit. Beberapa pemalcai Sistem Q menggaris bawah1 bahvr.l skala logaritme terbuka Q borvariasi dart 0.001

sampai 1000 yang dapat menyebabkan kesulitan. Akan

I I

) I '

loblh mlJdah dongan mcnggunak3n sk:31a Unlor sampai dengan 100

' 1

'

'

f !�

..

'

I

t :::

I. :'

•

..

"

,,

,

- "'" °"""''

• 0

Gombcr 8.6 Hubungan anlara dimensi ekivalen dengan kualitas massa batuan rearton dkk. 1974}

'

I

I

''

t! 18.,b 11/K�srtrkas.i """'-"" Raluan

•••

s• 0

z

•

• ••

'� e

K

•le "

f

r

-

0

'e

"

tl• f f s • "' r E

s

� �

J,

----····

:;;:elt)EcsEN N � -
-�•·--N-N-

fII!� g9--gl ��������� !-sl f{r;;t��f ro

'

-a 11 ��,����,� •• -• •• I �;�����g� •

•

§ E

�

1,.

-e

a " !"

-

•

�

�

I I

0

·z

�

�

•• :[

•" •" •" 0

0

0

�

2 0 0

•�� 0

e < § '"

•

c, 0

0

e

"

� �

�

I

u

I

E

!

-

w «;

2

•

r

�B���?8�

"••

• s �I

!l. 0

}iI

••

81"1(";88�!:'l6osij

0

0

-

il.. il §�§§ijijijij��� ............ � h ..-, -:,. ...., "'y._ "'

c,

- - "-

0

•

i•

•• a•

• •'••

�

'•

•

m

Tabel 6 16. Lan1u-a,,

Category

ta

" " "'

--- ---C<w!tl,onal /"actor'" Span!ESR Span/E.<:R Notes -------0 't-x v., J/ J, , _ (m) , .. , o,,=i T-,;;e of (Tables E) ------ ------------ -- ------ Support -----

,.,

,,,.,''

so-to

l1.S

0.5

., 5

• 11•1'9) ?.( 's, 1 5--2

;1 5

."

so-to

"'

. rn

�15

•W

"5

05

s.za

05

ts-au

05

soes

<1.S

, 1fl . J(,

40..10

so.m

�15 • 15

m

I

I I E,(!yl1�-2m B(uld)1•;.7,n•s(mr,510cm I 111 f"(:1)15 J11+c1n, E.(lg) 1 r�?. m • S mr) 5-10 cm 1,1 b(t 1;1 i, m• elm 1,rn fl(al152'Tl+clm 111.1v b/t:J)152 •S((rr15-10 l,a IV

B(lg)15-�m•dm IV,VI cm I, V. VI 0 1_r'::_"' . ._<"l__ S __________________ (l
------

t

Support

• arter Barton etat, (1974)

'

approx C'ligrnal aJtl10!S estmatess ol su;wo;t !n-.u'l'i:,""Cll case re,;,xds available for reli:a.ble esbmabon d su� ,equ,rcme·,t<. !"!,e type or wpport to be uMd "' c.,tegones HI Mii d<>p,."nd t1e bla:sllng lec.'ln,que. smooth wall blasbng and lhrough N'Tlr.g-S• -t"nr.ion..:I in verI poor quality mck mases; S = shotc:rate, (ml) =""'sh-,�1nfo,ce�. elm = chain link m�h; CCA co cast oorteft•lt: erch. (•a) ·,tr-el <<'lrf:>"Ced Belt sp3e1ngs are gr,en ,n rnett,:,; (m) shotcrele 0< ca�t LO -.crete arct !h,ckr,es,; ,s �"""' ,n centme!el'$ {cm).

°''

O

Seen�eXIITable56

8 /Ba� €/Klas1f1ka!ll MaMa S..tuan

tes

.

.

I

-, >>o

- .., - __. ...,_._._ I

,I

' 0

•,.

,·

•

•

''

•

''

• •' 0

0

•

•' •

•• '

0

0

"""0000:,ig�� 11.i'i.V�VAV�V

000

60 0 .,

'' ' 0

0

E

J

•'

0

• 0 '

•

•

0

0

'

'

•'

•'

•

'

• 0

•

'"

''

0 0

0

'

•' 0 0

0

'

•

'

'' •

0

0 0

•'

0 0

0 0

0 0

0 0

"'"'"'"'a•

0

0

•

0

•

0

0

0

0

0

0

'

0

'

•'

'

0

•' 0

0 0

' • 0

0 0

,. 0

• '

'0 0

'tlci:el 8.19. Sistem Q : Ulruran penyangga untuk kiser Q Cari 0.001 sampai 0, 1 •

��< Ca

e'JO('I

_CoriOn21_!'&:lo� S;,,.:,rvi,SR O

:;J

�t-OC1

34

G1-001

,,,,

AOJ.'.1.

,,,,

.•,,J.

::.025 .. 025

<025

35•

0 l-)01

<•<

.,, ,,, <15

ae

001-00)1

J7

001-0001

11'•

0 01-0 GO!

'" "" •••

<,0

·-·

<e

10

"'

Spe,.,ESR

(lig/'..m'}

(n(

'

1.0 3 9

'

20-11

'

6 2-2!1

"

1.0-20

"

1 0-6.5

"

(.0---20

No1�S

TY;>e or Suwo,'

(Ta,.e 5 61

8 ('9} 1 n - S (mr'., 2.5 5 en, rx S{nYJS-100':I rx S{IIY)1.5-1Scn VIII, X O(lg) 1 m + S(s,r)5-15ar. x S(rrv)7.5-15em S (trr) 15-25 0"1 CCA {sr) 20-00C
,, "

•

"

"

• "''" 0o•or ot al (11l'l•J

'For'e> ro'o,"'10bl•52100'.'K
B \B.ab 8\K!ds1i�,,.. Massa �lu.r,n

lffi

TaOOI 8 20 srsiem Q Ukuran pcnyangga - Catatan tambahan

For cases ol Ma"\' rock burs�ng or •popp,ng" tens,oncd bolts with enlarged b. ott� use meame e><eaV8b(>II,." 2,3 �nd 4 m. IV Tensi<:med cdble ar>ehors often used to ,wpplement bolt ssuppor pre,;ssures Typ!Gal spacing 2-4 m V Several bolt lenghhls. ofu.m us.ed 1n ume eeceveuen VI Tensioned cabl1> ar1Chor5 ott"n ussed to supplem.,nt bolt &up�rt pr"s""'"s Typocal spacing 4.S m. VII Sever.ii of thn the support" uMn,i to the author$ (S,,tton et al.). exptrie� In c:as,e,,, of �-11;ng c;,r �uooz,ng. t.'>e temporary support required before cQl"lCfe\a (or ,;hotcrete) archH a,., formed m;oy W<1bist ot boltin11 9tenr.ioned .i-,.,11 t1.qJansione-d type) n IM value ct ROO/Jn I& sutt1c1en!'y lllgl1 (I . e. �, 5), poosobly oomt>ined with sno«:rete tt the rock mass is ve,y he;i;oily jomted Of crushed (I e, ROOIJn .1 5 tor example. a'"su-;!ar cube• ,hHr zone in quarr:z�o)l then, th<'l temporary support may oonsis( 11f up to several •PPl•cat1cms of �hotoreto. svstomatre bollin11 (tens;oned) may be aoded after casting the corcrete (or &hotcrete) ar<;h to rel1utteling. Temporary su�lt of the working faco may also be required 1Mt the concrete 1rchf!1 taken fight up to the fllce , possibly using a 1hleld �s temporal)' shuttering Tempor:,ry ,;upport ot lhe workin; nee may al1,e be required ,n ttwise case, XII For reasons ot nff!!y. ttwl multiple dnft method will often be nee.dee durin11 �tion Ind s�pporting ot roof arch Cetegoriu 16,20.:!4.2832 35 ESR > 1f; m only) XIII Mult,plc drrft method utu�liy needed during cxc::,v::,t,on �nd support ol a1ch. walls arKI floor in case& of hea"Y ,oquee2lng. CategO()' 38 {spanlESR >10men1y). 0

• flt'.cr Barton et al. (1074)

1

,, J

I I

e.e.

KLASIFIKASI NATM

New Austrian Tunneling Method (NATM) mencnjclkan srstom klas1fikasi bctuan seccra kualibtif y;mg harus diporhltunpkan dt da!am konteks secara kescluruhan oan hlATM

NATM adalah pendekatan atau filosofi yang

momadukan prim,1p porilaku massa batuan yang mengalam1 beban dan pemantauan (monitoring) unjuk laku penggahan dr bawah tanah peda saat kor.ctruksi

Kata-kata

motoda

d1

menlmbulkan salah pongertlan

da!am

NATM

serin;.

penqertrannya

Kenyataannya NATM tidak rnomberikan

teknik ponggallan dan ponyanggaan yang spesifik. Banyak orang percaya [tka menggunakan shotcroto dan rock bolt scboga1 penyangga. mereka sudoh menorapkan NATM

lni jauh darl kcbcnaran. NATM m,;ing1kut sortakan

kombinasl dari borbagai cera yang ada untuk pcnggallan dan penercwencan. tetap porbeda:;mnya adalah pomantauan yang torus menerus dari gerakan batuan dan revtel penyanw'Qa urituk memperoleh lining yang paling stabil dan ekonomls. Bagalm:inapun juga, berlxlgai aspek loinr.ya berhubungon juga di dalam mcmbuat hlATM lcbih berslfat konsep atau filosofi d1band1ngkan dongan hanya suatu metodo. NATM dikembangkan d1 Austria dianta,a taoun 1957 sampa1 tahun 1965 dan dibori nama NATM d1 Salzburg tahun 1962 un:uk mambedakan dari pcneckatcn penero•,•,'Ongan Austria yang lama can trad1slon;;,I. Kontnbutor ulama darl pengombiingan NATM adalah Ladislaus vcn Rabcewrcz, L&0pold Muller dan Franz Pachar. Yang utamanya. NATM adalah suatu pendekatan scientific empms, yang mckbatkan

pengalaman

praktok

yang

disobut

empirical d1mes/oning

(Rabcewicz. 1964). In• merupakan dasar teoritis yang melibatkan hubungen antara tegang,rn dan dotcrmasr di sekel1l111g terowongan {leb1h diker.al dengan konsep xurva ground-reacnon) Pada awalnya mr merupakan dasar tecrme yang d,benkan oloh dua orang Austria, yaitu Fonnor dan Kastner

n,

Metode im menqqunakan instnJ.,,cntas1 m-situ dan pemantauan yang canggih dan monginlorprotas11
Penyangga

primer eecara

langsung

memungkmk.im batuan itu mcnyangga dmn\
di

pcnyangga. Akan

dtdapat mformasi

mengena!

kestabdan terowongan dan memungkinkan untuk mengoptimasikan formasi

load-bearing nng dari laprsan beman. Waktu penempatan ponyangga adalah sangal ponting

B /Bab 8/Klas,fi<��, Md��a Elatuan

1i2

<

II

I I

Metode im menggunakan inslrumentasi m-situ dan pemantauan yang canggih dan menqmterpretas.kan pengukuran nu secara scientific Muller (1978) menganggap NATM sebagai suatu konsep yang mengamat! prinstp-prmsip tertentu. Wa!aupun ia menuhs hdak kurang dari 22 prinsip, tetapi ada 7 c1n yang pailrl{J pl'-nt1ng yang menjaos dasar NATM . a

Mobifisasl dan kckuatan rnassa batuan Kekuatan massa batu:m di sekitar terowongan d1jaga sebaga1 komponen utama

penyangga terowongan. Penyangga

primer secara

langsung

memungk1nk::m batuan nu meny::ingga dinnya sendm. !ni di,kut1 dengan pcnyangga yang harus mempunyai karakteristik load-deformafi.:in yang cocok dan d1pasang tepat pad a waktunya b. Per1indungan oleh shotcrcle. Dalam rangka monJaga komampuan massa bah.mn untuk monahan beban, lepasnya batuan dan deformasl betuan yang berleblhan harus d1kurangl sckccu mungkin. Ho.I in1 do.po.: dih:ikuktin dang.in mengguna�an lapis11n shotcrole yang lipis, kadang-kadang bersama-sama dengan sistem yanlil cocok dari rock bolting. scgom setclah penggalian. Sangat pcntlng bahwa sistem penyangga yang d1gunalam kontak lanqsung eecere keseluNhan dengan massa batuan dan mengalami deformasi bersama-sama dongan batuan c. Pongukuran NATM membutuhkan pemasangan instrumentasi yang canggih pada saat shotcrcto lining awal d1pasang, untuk memantau dcformasi gal1an dan timbulnya beban di

penyangga.. Akan

didapat informasl

mengenal

kestatnlan tcro,vongan dan memungklnican untuk mengoptlmas1kan formas1 /oad-oeanng nr,g dan lapisan batuan. Waktu penampatan penyangga adalah sangat pentmg

lerowong,m U<1n pembayaran. NATM mengharuskan semua yang terlibat di dalom rnncangan don kontrukst proyek terowongan untuk menenma dan mengerti pendckatan

m1

dan

bekeqa

sama

d1

dalam

pengambdan

keputusan dim pemecahan masalah Penulrk proyek, enjinir perancang, dan kontraktor harus bekerja aama sebagai sa\u bm

Di datam praktck klas1flkas1 NA TM menghubungk:m kond1s1 massa baluan. prosccur penggal,an dan kebutuhan penyangga tcrowongan. Ktasiflkasl 1:1:-:g merupakan bng,::m dan kontrak, dopa! d1gtmakon untuk proyek yang baru !..rarda:.unran J)(!ngalamll n :.ecelumnya can mvesllgasi geolt kmk nncr

Contoh Carl klesifikasr NATM berdasarkan hasil ke,ja don John (1980) d1herikm1 ceoa Tabc1821

l

Gambar 6 7 IJk:uran ["'nyangga monurut NATM ul"l!Uk: Terowongon Alberg (John, 1980)

"'

[

r•

•

•• �

•!I �

.)� ;,

'

I

I

ii i

!

., '

•••'

"••'

I�

J,

·- I ii

"" 8':;;

s

i "

E

uM

I i" '" 1 .ii••" i

fi li ff

�

i

!!1;'

I

1, iJ 1 iI [I i � 1 i

••

16"

I•

.�tif'11,i!iji 'ii!�'

' 11

� ..

'!I �

1i 'II

l

Cl:

c

s

r•

•

2

i

i. ,. gj •••• -•

f

• �

5

c

�

e-

j �

•• •

D

I

;

!

·- : i! =";

•

•I

'•,,.,

•i,

]

•

i

e

w

I

�

0

i

'

,'�!.

0

�

-

i ••• •

c

1 •

0

I

rel="nofollow">

�

•

�

I•

a

s•,, •<

u u

•

5

••

'

r

I I

I 11I I

1· ' I

• ••'

I

I,•, I I

;',.

i

•

•

,, �; •�.�•• ••

,,• .• "s' •,, • • ,• -1r ., ,. jt

I '

, "- I

i,, •

•• ••

'

I

"

Iti,I • I I

.':

,.'tjl

!1

I

-

_,

"i j.

!: j

.,.'

!I�

Ii '"

I

I II I

I

I II I

1

1

l

I I !• t I!� I lJ II 1• !

It" I

r I

·l I'

' I,�t,1!l I

1

1

j§

i•

I

i:: .,

_ij�1.�

dl"""i-

I

I I

' I

4>

I I

'" t � f

N �

.g

I-

I

>

I

ry·_

•

>

•'' s

9. PENGGUt�AAN DI OALAM PENER01\IONGAN Sebago.i cc-ten pcnggunao.n k!a:;ifikasi mccee batuan untuk penerowongo.n d.arnbil kascs tcrcwoocan Park Riv,:;r sebagai terowongan pooyediaan air dr kola H"riio:d, Connccticul Amctika Seriiral (Bieniawski, 1980). Tcrowongan 1n1 borfungs1 untuk mengendal,kan banJlf, dap,at menga�hk:an keleblhan air dari :.atu :.unga1 ke sungai lainnya. DiametM dala!n lerowongi:in adalah 6,7 m dengan panjang antara mtake dan outlet adalah 2800 m

Penogalian

dnakukan melalui batu serpih (sh�!&) dan h:i!'..1 basalt dengan kcdataman maksimum 61 m d1 bawah p&rmukaan Ian.ah. lok:asl tcrowon, an borada di pusat kota yang cukup rama1. Invert terowongan dl outlet adalah 15,9 m di bawah invert dt intake, dongan kemiringan lerowongan klra-kira 0,6 %. Tebal minimum batuan 15 3 m d1 alas crown di outlet Harga penawarnn untuk terowongan bQ,variasi dari US$ 33,37 jula untuk pemboran dan pelooakan sampai US$ 23.25 jut.a untuk pemboran mesin dengan dmding preco.st. Harga satuan adalah USS 83,03 per milter, d�;:in lunnel borlr,;; machine (TBMJ, harga penawaran pada ti;hun 1978.

a. Geologi Terowongan

•

Gambar 8.8 mempcrlihatkan penampang geologl longitudinal. Batuan di sepanj.ang lintasan terowongan dengan kemi1ingan ke arah timur adalah

I

i

sorpih merahlsiltstone diselang selingi oleh basalt dyl<& dan dua daerah sesar.

I

T1ga dacrah geolog; utama drbedakan scpanjang lmlasan terowongan :;cbagai

'

hasrl penye!id1kan awal (Blackey, 1979J:

a. Dacrah �rpih dtm ba$alt, mehputi 88 % dari terowongan. b

Dacrah batuan fractured (very blocky and seamV), d!antara staslun 23+10

I

I

Can 31+10 c. Daerah ctua sesar , satu d1 eeket slasiun 57+50 dao :ainnya dr antara

I

I

stasiun 89+50 dan 95-1-50.

•

"'

I

I (

Perlapean dan kekar pada umumnya utaralselatan, yimg tegak lurus dengan sumbu 1erowongan (tcrowongan digali dan barat ke timlK). Periapisan pada umumnya mempunyai kemiringan antara 15° dan

20" ,

sedang kekar lebih

curam lagi, antara 70° dim 90" Kekar di serpih mempunyat pcrmukaan kasar (/"01.J';;'h) dan Oanyak sang at bpis serta ddsi olcli

calcite.

Tmgg1 muka air tench yang diukur scbclum konstruksl tcroweoqan :id:ilah 4758 m d1 atas mvertterowongan.

b. Penyelicllkan Geolog1

Pcnye!icli�<'.n lapangan tennasuk pemboran 1nt1 beruaga1 ujl di catam lubang bo, dan surval sqismik, UJ1 d1 dalam lubang

pcnguJ1an tekanan

ee.

bor terdiri fotografi luban11 bor,

pemasenqan plsomcter. observasi lubang bor dan uji

pemompaan Inti batu;m dari 29 tub:)l'lg bor digunakan untuk menentukan gcologi te•owongen. lubang bor int berdlameter 54 mm sebanyak 16 buah dn:1 110 mm :;eb:my::k 11 buah. Scpuluh lub.:r.g bol" tidak s:impa1 ke level

terowor.�.:ir:. Semua inti difoto di lapangan segera sesudah d1ketuarkan dnri core oarroi dan di log. o,ldasifibsiknn clan diuji. Fotografi lubanQ bor dilakukan di 15 lubang bor untuK menentukan cncntasl d,�1(011tinurt11s d::in struktur bctcan. Oontch inti dlp1hh dari 24 lokasi di dalam torowongan, dekat crown dan pada Jam!-: 1 112 di:Jmetcr etatcs crown un:uk mcnentuk;l;n density, kuat tekan uniaks131, kekaetan tnaksial, modul.is elastisit.is, Pcescn's rauc, kar.dungan

3lr �wul:1r.g dan 1/ak1ng. kcccpatan sonik, kekuatan kekar. Hasi!nya diberikan p.ida Tabel 8 22.

--,-

r

'•

,' •

�

:' •' '' ' '

,'

•'

''

'

,

!,

'' n ' . .l '! : '

'

;; 1,

tll Iii O

,,,

.. , . ,:..... • .;,ft'

/

'

! ,

'• __

e'

!••

,,

•

'

'Is

''

.»:••

e ;:

•

•

-

........

'

,·

•1 ••••

,:..;:

•,

-�..... e

'• '

'

•

'

'•

'

...

r

I

''

"

''

a •

•

'

I

'

r

'

'

'

' '• ,

'e

>

• I ' ' ''s

'' •

"

"

'

•

2

E 0

o

1 •' •'

''

a

'•

I

I

'I a

'. .'.-

•

r

•

''

'

•

• e•-)---�

••

•

•

••

.I

i •

" • • ••

•

•

.;

ee

�

•E

• •

"

••

••

·�

•

: '' '' •

'•, •

• ,

e

•

·-·

•

'

. •

'

'

• ••

Tabel 8.22.

' ' I'

Batu;m

I I I ' 'I I

Serpih

Rekapih.,kisi slfat batuan di lerowongan Park R1ve1

[

Jumlah

UJI

I

I

Basalt

I 19

I I I

! I I I

" 2

Kuat Tekan Uniaks!a! (MPaJ 22,4- 90,3 (rata-rata 53,4) 38.2-94,8 (rata-rata 70,8) 64,S rata-rata 65,1

ss.e)

i I

Jumlah UJi

l_ ;

7

9

I

I

Modulus E1a:.tis1tas (GPaJ 1,38-34.5

(rata-rata 14,5) II

6,14 - 68,9 (rata-rata 31,9)

I

c. Data Masukan untuk Klas11lkasl Massa Ba\uan Data masukan untuk ldasilikasi massa t..atuan lelah d1kompllasl untuk scmua daorah strvldur disep.;njang tcrowongan. Gambar

8.9 memper1ihatkan contoh

pcngambill'ln data di daerah outlet. Somua data yang masuk ke dalam remtcran data rnasukan klasifikasl didap:i! d2r1 lubang bof, 1ermasuk lnformasi orionti.si dan jarak (spac.ing}

darl diskontinuitas. lni mungkin kar.:ma

d1gunak:annya fotograli lubang bor unmk penampangan lutmng bor, sebagai t.:imbahan dari prosedur core logging yang blasa.

d. Rancangan Terowongan T1ga seksl tercr.-,ongan yang berbecla dirancang dan ditawarkan sobagal uagian dan penawaran :

1) Pemboran dan poledakan dengan pcnguatan, ketebalan bervariasi, cast1n-plece /in>erdirancang unl\lk menghadapi tiga kisar beban batuan. 2) Ponggarian dcngan me:nn dengan pcngu&tan cas.'-in.place tining.

3) Penggalian dengan mes111 dcngan penguatan pre,r;asl lining.

' '

;

•

'

I

'

'

' f' ' I••

!!

. . .. '

'

'

i

!

i ; l '

T abel B 23 memberikan penyangga yang duekomendasikan dan be ban batuan yang didasarkan pada metode

rerzeqtu.

Rekcrncndasr pcnyangga Juga disiapkan dan srstem ldasifikasi massa batuan

l;mmya yang drberikan paoa Tab.el 8 24 (Bienmwsk1, 1979) utarm,

yang

ditank

mcrekornendasrkan

dan

ukuran

label

rru

adalah

penyangga yang

melode paling

xesrmputan

Terzagh1,

luas,

yang

kehhatannya

bcrtcblhan hke d1t>and1ngkan dengan rekomeodasi yang drberikan oloh kot,ga sratem kias1fikasi lalnnya. Hat m! d1sababkan oleh t1g<J hal · 1) Rancangan d1nd1ng (lining) pcrrnancn (idilk memperhilungkan efex yang

d1berik�n kc batuan oleh pcnyangga semontara, �·ang mungkm sudah dapat menstabilka'l struktur dari tercwonaan 2) MoCifikast motodo Terzaghi y;:mg asli oleh Deere (1970) didnserkon peda tcknolc,gi Iahun 1969.

31 Mctode Terzoghl tidak dapat mclihat kemampmm

batuan

untux

menyangga d1r111ya sendm. Motodo Terzaghi digunekan sebaga1 desknpsi

masaa batuan secara kuolimtif seporti blocky dan soamy. yang tidak mcng!jlunaktm sccera pen uh sernua mfonna:.1 kuantitatif yi:mg tersc:d1a dari progmm eksplom:si lapangan.

lnstrumi:mtllsl

d1

toro,,·,ongan

d1rencanakan

untuk

maiakukart

veriflkast

rancangan, pengg.inaan rancangan selanjutnya, dan pemantauan efck dari konstruksi.

Sepuiuh sekst ujl d1 lokast pada berbagai kcndrst gcologr telah d1pil,h di catam lerowongan. Seksi ir1i terdiri dari ex./ensomefer (MPBX) yang dipasang dau permukaan tanah, poro pressure tr8nsducer, rock bolt load cen, ntlk

,;.;onvergence, strain gauge yang dipasang drccrmukaan dan dnanam di dolnm terowongan. Pengukuran tegangan 111-:;itu Juga cuakukan

iec

•

" •

I•

•

.

,

]I

' '•

f, • �

:! "

•

"

!

j I

• "

TaOOI 8.24.

Terowongan Park River · Perbandlngan dari rekomendasi penyangga

Sur;pon�m Rock C
TerzaghFs Method

RSR C:>neept

BestA........,ge cond,bons· rogi<:ms 1 er.cl 2

Rock lo.id. 1.1 ts! Rc,nkrced <;<>naele 1� in !hock plus &-in IM!rbteak Tem�ry 11.ft bolts ;t 4112 tt. sholcrete 1 n

RSR,.76 RNR""n Rock Load 05tsf Q,.,20 UntcMion<>d t.pct bolts � ft Pcrm..,..,nt·f'lA"oc•!:y. rock bot:$ in rool 1 0 Teirporary. ftlo�a:8.ft&p,JC,ngptus long&p:,cedS-61 No Nono Oec,,s,cn:ii e-een and shoccrete or mesh sholcre'.e 2 ,n thi;k

Rock lo9d: 2 2 ts.I Reinlcrcsd concrete 15 In thl&. plus &.;n

RSR: 26

Worst a- e,;'1"

Coed�""'' s:a za-co to 3,.-00

...

0'¥tllbrfik

Temporal'(. steel nbs1A'8 nng beams at 2--' ft

Perm1ne,,<;N1' Tem.:,0111ry 61140 1:eel ribs 11 2 ft

Gl,omt!Chan1CS Oass..r.ca�on

RMR: 37

Sys:ematie bot:s 12 ft long It 5,ft 11)1Cin� wo":h wi� 8 ln.lhi�k

Q- system

Rock Load 1 I 111 a "' 2.2 Untensloned l)'ltemati:; bolbl g fl long at 3-11 l!)aeing plus at 311 Pmi1,yshoterete 6--10 In ...,;u,, n-..sh

lhor:erete 3 In

B \B&b8\Kle!
'"'

•

Kdiena P,e<:l!tsl liner diranc3ng unluk kot1d1si baluan yan,y ,..1.,k (10 % can toter panjang teraw::ingan) tctapi lelah d1gunakan d1sepan1ang t,:irowong:m.

al
e. CONTOH PROSEOUR KLASIFIKASI 1) Item 1 : Klas1fikasi kondisi massa balu,u1

e) Terzagh• : Moderelely block.y end se-6my

(ROD = ! 72 %)

b) RSR Concept.

Rock type : soft sod1montaiy 1ock: Shghtly

rout:Gd and folded,

Parameter A = 15, Spacing · mcccratc to blocky: Stnke approximately perpendicular lo tunnel axis, dip 0,20°: Parameter B = 30: Water inflow. modorotc; Joint conditions; fair {moderately open. rough, and weatherod); For: A+ B • 45, parameter C • 16: Therefore: RSR = 15 + 30 + 16 = 61.

c) Geomechanics Classif1eat10C1 (RMR) : - Intact rock strength, 00"' 50 MPa Ra�ng = 4. - Drill core quality. ROD= 55 - 75 %. av 72 'll, Rating "' 13, - Spacing of di:-.commuities, range 50 mm to 0.9 m

Rating: 10.

• Ccndrbces of discontinuities . separation O 6 mm lo 1.1 mm. slightly weatnere<1, rough! surfaces

Rating • 25, - Groundvr.iter · dripping \:.1;:;;:er, low pressure. flow 25 - 125 Umm Rating,., 4. - Basic RMR : 4 + 13 + 10 + 25 + 4 = 56 Without adJustment for eneraeuon

of crsceounumes . • D1sc:ontnurty orientanon : strike perpenercutar to tunnel axis, dtp 2o":

Fm1 orient.:hon. adjustment: - 5, adjusted RMR" 56. 5 = 51, • RMR =St, rcpresonts Calss HI; fair rock mass.

d) 0-System :

• RQD

: 72 % (average).

. J,

• •

6. two joint sets and random;

1.0, unaltered joint wails, surfucc staining on!y:

0.5. possible large water inflow,

-SRF

• • •

.Q

•

RODIJ. x J/J,

. J, . J, . J.

1.5. rough, planar joints:

t .0, medium stress, o.Jo1

•

S0.'0.91

= 55.

x J, x JJSRF • 9.0 Fair rock mass .

Rekapitulasi:

Klasifik:asi Terz.aghi

!

RSR RMR

a

Hasil

,,

Moderately blocky and Seamy

I 51 Fair rock mass

I

9.0 Fair 1ock mass

J tso

• 2) Beban Batuan (Rock Load) Dl'il! and blast dia meter

: 7.4 m + 0.6 m overbreak = 8.0 m.

Machine-bored diameter

: 7.4 m

I

Shale density

: 2660 kgfm3 (166 lb/n3).

I

I

i

n, = 0 35C = 0.78 "'0.7

l

I

J(

8.0 = 5.6 hp=0458=3.3m P=0.09MPa

m

(0.9tnf) I RockloadP= '!'t1i,=0.146MPa 1_5· " '-������ --+���� ----, l� ---11 . < _=' Figure � from RSR 2.3, P = 0.067 MPa TBM adjustment, I I RSR "' 69 .5 i (1.2 kip/rr)

J

I

i'-,c��-+������������ , P�·�0�=034-=�M�P=accc--il �(0.7 . I kip/ft") ;-;RMR I TBM adJustrnoot Via I h too- 51 6 = 3 92 m P 100 I · • RSR I I I I convecsrcn .o .

l

I

'

l

I

P=rh.=0120MPa

I

I

TBM

Drill and Blast

I

RMR=74,

i

P

i

=0049MPa

j TBM adrustmenr via

10=9

I

• conversion to RSR

• 0 0628 MPa 0.64 kg/cm·=

I

'

I Q=54

•

j P•00321 -·"' - 2"6 '' p - .!.J"" 1!0 _., I---- (9) 3J, n.s 1

i

"'O 52 kg/cm2 = 0.0513 MPa

MPa

l

"'

Rekapttulasi beban batuan dalam kPa (1 MPa" 1000 kPa) ·

Metode

Drill and Blast

TBM

146

90

67

34

102

49

63

32

Terzaghi RSR

1:MR -

3) Item 3 ; Self Supporting Span dan Maxium Span ; oleh RMR dan Q Syslems. Dengan menggunakan Gambar 8.4 : span versus stand-up time.

Q:9{ESR:1,6)

RMR:::: 61 Self-supporting span MaJOmum span

2.4m 10,5m

8m{0=2(1,6)Kff1A

4) Item 4: Sland-up Time, Oeformab;aty Jan nilai c, •· UntukRMR=51 d:mspan=8m: Stand-up time : kira-kira 70 jam atau 3 hari ;

•

Dekxmabil,ty, RMR • 56 (lidak disesuaikan untuk orientasi kckar) :

E = 2 RMR·100•12Gpa (1.74K106psi);

'

•

c•192KPa:

� .. 39° (Tabol 8.12).

'"

r l

lI '

6) Item 5 : Rekomendasi penyangga Terzaghi

Drill and blast-light lo medium sleet sets spaced 1 5 m. Concrete lining

RSR

Dnll and blasl-6H25 ribs on 2-m centers plus ooncrete lining

RMR

Drill and blast-systematic bolts 3.5 m long spaced 1 5 m, :shotcrete 50 lo 100 mm in roof and 30 wm on wens �11re mesh m! crown.

0-System

.

50 mm th1cic shotcrete. 6) Item 6: Tabula,;, hao;II dari item 1 sampai 5.

RMR

a

6,

s,

90

5.6

NIA•

3.9

NIA"

146

6;

toz

63

NIA"

WA'

3d

WA'

Rrbs at 1.5 m

Ribs al

3.5 m bolts

3m

ccocrete lining

2m

at 1.5 m,

cons

c,,,crate

soctcrete

at1.5m,

SO to

shotcrete

100 mm,

50mm

wire mesh

lh,ci<

T Cr.'!OQhl

Shale Quality

Moderately blocky and sc::imy

Rock loac

height {m) Rock loi!d

(kPa)

''

Staod-up lime Support

t r,

'

RSR

!tern

[

I

Drtll and blast-3 m long rvcl Coi;:, spaced 1 5 m and

' Not applicable.

I

I

tsa