perilaku batuan

1

PERILAKU BATUAN (ROCK BEHAVIOR)

Perilaku Batuan

Secara mekanis batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda saat menerima beban

Ditentukan dengan pengujian kuat tekan

Perilaku Konstitutif Batuan atau Kurva Tegangan – Regangan Persamaan Rheology (hub.tegangan – regangan)

Uji Laboratorium dengan tegangan konstan terhadap fungsi waktu Uji Rayapan (Uji Creep)

Uji Laboratorium dengan regangan konstan terhadap fungsi waktu Uji relaksasi

2

3

Kurva Tegangan – Regangan (Bieniawski, 1967)

Tahapan

1. Penutupan Rekahan (closing crack)a) Pada saat awal dikenakan gaya, kurva landai dan tidak linier

b) Gaya yang diterima batuan digunakan utk menutup rekahan

2. Deformasi elastik sempurna (perfectly elastic deformation) Kurva linier sampai batas elastik

3. Perambatan rekahan stabil (stable fracture propagation) Terbentuk fracture baru tapi perambatannya stabil sehingga kurva

tetap linier

4. Perambatan rekahan tidak stabil (unstable fracture propagation) Batas elastik dilampaui, perambatan rekahan menjadi tidak stabil

Kurva tidak linier, kemudian batuan akan hancur

4

Kuat tekan jangka panjang

Kekuatan batuan dari hasil pengujian kuat tekan sangat dipengaruhi oleh lamanya pengujian tersebut berlangsung

Semakin lama pengujian, kekuatan dan modulus deformasinya semakin rendah

(#)

Kurva kuat tekan

jangka panjang

(Bieniawski, 1970)

Perilaku Batuan(#)

Material Elastik

Rheologi ideal dimana regangan terjadi akibat adanya tegangan dan akan pulih saat tegangannya kembali ke nol

Tidak terjadi deformasi permanen saat tegangan dibuat nol

7

Elastik non linier (reversible)

Elastik linier (reversible)

ss

s1

s1 = 0

e e

e

e1

Material plastis

Plastisitas : karakteristik batuan di mana terjadi regangan permanen yang besar sebelum batuan tersebut hancur

(#)

Elasto Plastik

s

s1 > sE

s1 = 0

e

e

e1

er

teEer

Perilaku Batuan(#)

Elasto Plastik Sempurna

s

eeeEer

sE

sr

sE

Elastik Fragile

eE

Creep (rayapan)

Pengujian dengan tegangan konstan

Terbagi menjadi 4 tahapan :

Daerah I : Tidak ada creep

Daerah II : Creep stabil

Kestabilannya untuk jangka panjang

Regangan tidak akan bertambah sampai kapanpun pada kondisi tegangan konstan

Daerah III : Creep dengan kestabilan semu

Pada saat tertentu akan terjadi failure

Daerah IV : Creep tidak stabil

Pada beberapa saat saja akan terjadi failure

(#)

Creep (Rayapan)(#)

Relaxation

Pengujian dengan regangan konstan

Terbagi menjadi 4 tahapan:

Daerah I : Tidak ada relaxation

Daerah II : Relaxation stabil

Kestabilannya untuk jangka panjang

Daerah III : Relaxation dengan kestabilan semu

Pada saat tertentu akan terjadi failure

Daerah IV : Relaxation tidak stabil

Pada beberapa saat saja akan terjadi failure

(#)

Relaksasi(#)

Hubungan Tegangan - Regangan(#)

Untuk Batuan Elastik Linier dan Isotrop

Batuan dikenakan tegangan sebesar s1 pada arah (1), sedangkan pada arah (2) dan (3) = 0

Batuan dikenakan tegangan sebesar s2 pada arah (2), sedangkan pada arah (1) dan (3) = 0

Batuan dikenakan tegangan sebesar s3 pada arah (3), sedangkan pada arah (1) dan (2) = 0

(#)

Hukum HOOKE

Batuan dikenakan tegangan ;

s1 pada arah (1)

s2 pada arah (2) Hukum Hooke

s3 pada arah (3)

Rumus Umum :

N = s1 + s2 + s3

i bervariasi dari 1 - 3

(#)

Hukum HOOKE

Jika tidak pada arah prinsipal, maka hubungan regangan – tegangan

i dan j bervariasi 1 -3

Strain tensor

Stress tensor

(#)

Bentuk umum tegangan - regangan

Bentuk umum hubungan tegangan – regangan

1. Arah prinsipal :

2. Tidak pada arah prinsipal

Keterangan :

m dan l dikenal sebagai Konstanta LAME

(#)

Hubungan Tegangan – Regangan pada BidangElastik Linier dan Isotrop

Untuk menyederhanakan perhitungan tegangan – regangan dibuat model 2 dimensi, meskipun kenyataannya 3 dimensi

Regangan Bidang (Plane strain)

Tegangan Bidang (Plane Stress)

Symetrical Revolution

(#)

1. Regangan Bidang (Plane strain)

Sebuah terowongan dengan sistem sumbu kartesian x, y, z dipotong oleh sebuah bidang dengan sumbu x, y

(#)

Bidang dari model Plane strain

Regangan Bidang(#)

akibatnya

Matriks plane strain(#)

Tegangan Bidang(#)

Symetrical Revolution(#)

Jika sebuah benda berbentuk silinder diputar pada sumbunya, maka benda tersebut dapat diwakili oleh sebuah bidang

Karena sumbunya merupakan sumbu simetri cukup diwakili oleh bidang yang diarsir