BAB III

DASAR TEORI

3.1 UMUM

Pada kegiatan penambangan, proses penggalian merupakan kegiatan yang

utama. Penggalian dilakukan terhadap massa batuan yang memiliki struktur geologi

yang kompleks didalamnya. Oleh karena itu diperlukan suatu perancangan yang tepat

agar massa batuan tetap dalam kesetimbangannya. Perancangan yang buruk dapat

mengakibatkan bahaya kelongsoran pada waktu-waktu yang akan datang yang dapat

berakibat pada keselamatan kerja, keamanan peralatan dan harta benda, serta kelancaran

produksi tambang yang akhirnya akan menaikkan biaya produksi, yang jelas tidak

diinginkan oleh suatu perusahaan tambang.

Ada empat parameter yang perlu diperhatikan dalam perancangan kemantapan

lereng di tambang terbuka, yaitu rencana penambangan, kondisi struktur geologi, sifat-

sifat fisik dan mekanik material pembentuk lereng dan tekanan air tanah. Dari ke-empat

parameter tersebut, struktur geologi merupakan parameter yang paling dominan dalam

mengontrol kemantapan lereng batuan baik bentuk maupun arah longsoran lereng.

Terdapat tiga jenis metode analisis kemantapan lereng, yaitu metode analitik,

metode empirik, dan metode observasi.

Metode analitik

Metode analitik merupakan metode yang didasarkan atas analisis tegangan-

regangan yang terdapat pada lereng.

Metode empirik

Metode empirik merupakan metode yang didasarkan atas pengalaman praktis

dan analisis statistik dari pengamatan berbagai pekerjaan-pekerjaan sebelumnya.

Klasifikasi massa batuan merupakan pendekatan empirik yang paling terkenal

dalam analisis kestabilan lereng (Goodman, 1980; Hoek & Brown, 1980).

Metode observasi

Metode observasi merupakan metode yang didasarkan atas hasil pengamatan

langsung terhadap perpindahan yang terjadi pada massa batuan. Pengamatan

22

dilakukan terhadap lereng kerja (working slope) maupun lereng akhir (final

slope).

Klasifikasi massa batuan yang terdiri dari beberapa parameter sangat cocok

untuk mewakili karakteristik massa batuan, khususnya sifat-sifat bidang lemah atau

kekar dan derajat pelapukan massa batuan. Atas dasar ini sudah banyak usulan atau

modifikasi klasifikasi massa batuan yang dapat digunakan untuk merancang

kemantapan lereng. Pada umumnya klasifikasi tersebut mencoba menghubungkan

parameter sudut kemantapan lereng dengan bobot klasifikasi massa batuan untuk

berbagai tinggi lereng. Romana (1985 & 1991) menekankan deskripsi detil dari kekar

untuk melihat potensi kelongsorannya dan pengaruh cara penggalian terhadap

kemantapan lereng.

3.2 MASSA BATUAN

Palmstorm (2001) menjelaskan konsep massa batuan yang idealnya merupakan

susunan dari sistem blok-blok dan fragmen-fragmen batuan yang dipisahkan oleh

bidang-bidang diskontinu yang masing-masing saling bergantung sebagai sebuah

kesatuan unit, lihat gambar 3.1.

Gambar 3.1 Konsep pembentukan massa batuan (Palmstrom,2001)

Adanya bidang diskontinu ini membedakan kekuatan massa batuan dengan

kekuatan batuan utuh atau intact rock. Massa batuan akan memiliki kekuatan yang lebih

kecil dibandingkan dengan batuan utuh. Variasi yang besar dalam hal komposisi dan

struktur dari batuan serta sifat dan keberadaan bidang diskontinu yang memotong

23

batuan akan membawa komposisi dan struktur yang kompleks terhadap suatu massa

batuan. Melakukan test in-situ pada suatu massa batuan akan menghasilkan variasi yang

luar biasa dari sifat mekanik yang terdapat dalam satu massa batuan dari satu tempat ke

tempat lainnya.

Kurang tersedianya data geologi untuk pengkarakterisasian dari suatu lokasi

batuan akan memberikan halangan utama terhadap proses desain, kontruksi dan operasi

penggalian batuan. Pengembangan dari metode dan teknik pengkarakterisasian suatu

lokasi batuan, serta intepretasi data adalah penelitian utama yang dibutuhkan, bukan

hanya untuk penggalian batuan dalam ukuran besar tapi untuk seluruh bentuk dari

rekayasa batuan (Brown, 1986).

Oleh karena itu, sifat atau karateristik massa batuan tidak dapat diperkirakan

tetapi harus dilakukan pengukuran dari hasil observasi, deskripsi dan melakukan test

langsung maupun tidak langsung yang didukung oleh test laboratorium dengan

menggunakan specimen kecil dari batuan, dimana karakteristik dari parameter massa

batuan akan didapatkan.

Gambar 3.2 Karakteristik batuan in-situ (A.A. Balkema publishers, 2001, pp. 49 – 97)

24

3.3 BIDANG DISKONTINU

Secara umum bidang diskontinu merupakan bidang yang membagi-bagi massa

batuan menjadi bagian-bagian yang terpisah. Menurut Priest (1993), bidang diskontinu

adalah setiap bidang lemah yang terjadi pada bagian yang memiliki kuat tarik paling

lemah dalam batuan. Menurut Gabrielsen (1990), keterjadian bidang diskontinu tidak

terlepas dari masalah perubahaan stress (tegangan), temperatur, strain (regangan),

mineralisasi dan rekristalisasi yang terjadi dalam waktu yang panjang.

Dari beberapa pengertian diatas, dapat disimpulkan bahwa bidang diskontinu

terbentuk karena tegangan tarik yang terjadi pada batuan. Hal ini yang membedakan

antara diskontinuitas alami, yang terbentuk oleh peristiwa geologi atau geomorfologi,

dengan diskontinuitas artifisial yang terbentuk akibat aktivitas manusia misalnya

pengeboran, peledakan dan proses pembongkaran material batuan. Secara tiga dimensi,

struktur diskontinuitas pada batuan disebut sebagai struktur batuan sedangkan batuan

yang tidak pecah disebut sebagai material batuan yang bersama struktur batuan,

membentuk massa batuan.

Beberapa macam bidang diskontinu yang digolongkan berdasarkan ukuran dan

komposisi bidang diskontinu adalah sebagai berikut:

1. Fault atau patahan

Fault atau patahan adalah bidang diskontinu yang secara jelas memperlihatkan

tanda-tanda bidang tersebut mengalami pergerakan. Tanda-tanda tersebut

diantaranya adalah adanya zona hancuran maupun slickensided atau jejak yang

terdapat disepanjang bidang fault. Fault dikenal sebagai weakness zone karena

akan memberikan pengaruh pada kestabilan massa batuan dalam wilayah yang

luas.

2. Joint atau kekar

Beberapa pengertian joint atau kekar :

• Berdasarkan ISRM (1980), joint atau kekar adalah bidang diskontinu yang

terbentuk secara alami tanpa ada tanda-tanda pergeseran yang terlihat.

• Menurut Price (1966), joint adalah retakan pada batuan yang tidak

menunjukkan tanda-tanda pergerakan, atau meskipun mengalami pergerakan

tetapi sangat kecil sehingga bisa diabaikan.

25

Joint berdasarkan lokasi keterjadiannya dapat dikelompokkan menjadi :

• Foliation joint adalah bidang diskontinu yang terbentuk sepanjang bidang

foliasi pada batuan metamorf.

• Bedding joint adalah bidang diskontinu yang terbentuk sepanjang bidang

perlapisan pada batuan sedimen.

• Tectonic joint (kekar tektonik) adalah bidang diskontinu yang terbentuk

karena tegangan tarik yang terjadi pada proses pengangkatan atau tegangan

lateral, atau efek dari tekanan tektonik regional (ISRM, 1975). Kekar

tektonik pada umumnya mempunyai permukaan datar (planar), kasar

(rough) dengan satu atau dua joint set.

3. Fracture

Fracture adalah bidang diskontinu pada batuan yang terbentuk karena adanya

proses pelipatan dan patahan yang intensif (Glossary of Geology, 1980).

Fracture adalah istilah umum yang dipakai dalam geologi untuk semua bidang

diskontinu. Namun istilah ini jarang dipakai untuk kepentingan yang

berhubungan dengan rock engineering dan engineering geology.

4. Crack

Crack adalah bidang diskontinu yang berukuran kecil atau tidak menerus

(ISRM1975). Namun dibeberapa rock mechanic engineer menggunakan istilah

fracture dan crack untuk menjelaskan pecahan atau crack yang terjadi pada saat

pengujian batuan, peledakan dan untuk menjelaskan mekanisme pecahnya

batuan.

5. Rupture

Rupture adalah pecahan atau bidang diskontinu yang terjadi karena proses

ekskavasi atau pekerjaan manusia yang lain.

6. Fissure

Fissure adalah bidang diskontinu yang berukuran kecil, terutama yang tidak

terisi atau terbungkus oleh material isian.

7. Bedding (bidang pelapisan)

Merupakan istilah untuk bidang perlapisan pada batuan sedimen. Bedding

terdapat pada permukaan batuan yang mengalami perubahan ukuran dan

26

orientasi butir dari batuan tersebut serta perubahan mineralogi yang terjadi

selama proses pembentukan batuan sedimen.

8. Seam adalah:

- Zona lempung dengan ketebalan beberapa centimeter (sebagian kecil).

Ketika muncul sebagai zona lemah pada material sedimen, seam bisa

menjadi lebih tebal. Di sisi lain, seam bisa direpresentasikan sebagai sesar

kecil atau zona alterasi sepanjang bidang lemah.

- Bidang perlapisan batu bara pada lapisan-lapisan berbeda yang mudah

terpisahkan (Dictionary of Geological Terms, 1962).

9. Shear adalah bidang pergeseran yang berisi material hancuran akibat tergerus

oleh pergerakan kedua sisi massa batuan dengan ukuran celah yang lebih lebar

dari kekar. Ketebalan material hancuran yang berupa batu atau tanah ini

bervariasi dari ukuran beberapa millimeter sampai meter.

27

3.4 KLASIFIKASI MASSA BATUAN

Klasifikasi massa batuan digunakan sebagai alat dalam menganalisis

kemantapan lereng yang menghubungkan antara pengalaman di bidang massa batuan

dengan kebutuhan pemantapan di berbagai kondisi lapangan yang dibutuhkan. Namun

demikian, penggunaan klasifikasi massa batuan tidak digunakan sebagai pengganti

perancangan rinci.

Pada dasarnya pembuatan klasifikasi massa batuan bertujuan (Bieniawski,

1989) :

Mengidentifikasi parameter-parameter penting yang mempengaruhi perilaku

massa batuan.

Membagi formasi massa batuan kedalam grup yang mempunyai perilaku sama

menjadi kelas massa batuan.

Memberikan dasar-dasar untuk pengertian karakteristik dari setiap kelas massa

batuan.

Menghubungkan pengalaman dari kondisi massa batuan di satu lokasi dengan

lokasi lainnya.

Mengambil data kuantitatif dan pedoman untuk rancangan rekayasa

(engineering)

Memberikan dasar umum untuk kemudahan komunikasi diantara para insinyur

dan geologiwan.

Agar dapat dipergunakan dengan baik dan cepat maka klasifikasi massa batuan

harus mempunyai beberapa sifat seperti berikut (Bieniawski, 1989) :

Sederhana, mudah diingat dan dimengerti.

Sifat-sifat massa batuan yang penting harus disertakan

Parameter dapat diukur dengan mudah dan murah

Pembobotan dilakukan secara relatif

Menyediakan data-data kuantitatif

Dengan menggunakan klasifikasi massa batuan akan diperoleh paling tidak tiga

keuntungan bagi perancangan kemantapan lereng yaitu (Bieniawski, 1989) :

28

Meningkatkan kualitas hasil penyelidikan lapangan dengan data masukan

minimum sebagai parameter klasifikasi.

Memberikan informasi/data kuantitatif untuk tujuan rancangan

Penilaian rekayasa dapat lebih baik dan komunikasi lebih efektif pada suatu

prooyek.

Menurut Palmstrom (1995), klasifikasi massa batuan dapat dikelompokkan

berdasarkan bentuk dan tipe dari klasifikasi massa batuan itu. Pengelompokan menurut

bentuk berkaitan dengan data masukan dari klasifikasi massa batuan. Sedangkan

pengelompokan berdasarkan tipe, berhubungan dengan penerapan dari klasifikasi massa

batuan tersebut.

Saat ini telah berkembang berbagai metode klasifikasi massa batuan. Di antara

metode klasifikasi itu, ada yang digunakan untuk kepentingan perancangan empiris, dan

ada pula yang digunakan hanya sebagai data masukan untuk klasifikasi massa batuan

yang lain. Tabel 3.1 memperlihatkan berbagai metode klasifikasi massa batuan yang

ada.

29

Tabel 3.1 Metode klasifikasi massa batuan utama (mod. Palmstrom, 1995)

Rock Load Theory Terzhagi, 1946 USARancangan steel support pada terowongan

Deskriptif, behavioristik Fungsional

Stand up time Lauffer, 1958 Austria Masukan pada rancangan terowongan Deskriptif General

NATMRabcewicz, 1964/65 and 1975 Austria

Rancangan dan penggalian pada incompetent (overstressed) ground

Deskriptif, behavioristik

Tunneling concept

RQD Deere et al., 1966 USABerdasarkan core logging; digunakan pada sistem klasifikasi yang lain Numerik General

A recommended rock classification for rock mechanical purposes

Patching and Coates, 1968 Masukan pada mekanika batuan Deskriptif General

The Unified classification of soils and rocks Deere et al., 1969 USA

Berdasarkan pada partikel dan blok untuk komunikasi Deskriptif General

Rock Structure Rating (RSR) concept

Wickham et al., 1972 USA

Rancangan steel support pada terowongan Numerik Fungsional

Rock Mass Rating (RMR) classification Bieniawski, 1974

South Africa

Digunakan pada rancangan terowongan, tambang, dan fondasi Numerik Fungsional

Q-system Barton et al., 1974 NorwayPerancangan penyangga pada lubang bukaan bawah tanah Numerik Fungsiona

Mining RMR Laubscher, 1975 Digunakan pada rancangan tambang Numerik Fungsional

The typological classificationMatula and Holzer, 1978 Penggunaan dalam komunikasi Deskriptif General

Unified Rock Classification System (URCS)

Williamson, 1980 USA Penggunaan dalam komunikasi Deskriptif General

Basic geotechnical description (BGD) ISRM, 1981 Penggunaan umum Deskriptif General

Rock mass strength (RMS) Stille et al., 1982 Sweden Numerik Fungsional

Modified basic RMR (MBR)Cummings et al., 1982 Digunakan pada rancangan tambang Numerik Fungsional

Simplified rock mass ratingBrook and Darmaratne,1985

Digunakan pada rancangan tambang dan terowongan Numerik Fungsional

Slope mass rating (SMR) Romana, 1985 Spain Digunakan pada rancangan tambang Numerik Fungsional

Ramamurthy/AroraRamamurthy and Arora, 1993 India

Rancangan dan penggalian pada intact and jointed rocks Numerik Fungsiona

Geological Strength Index - GSI Hoek et al., 1995

Perancangan penyangga pada lubang bukaan bawah tanah Numerik Fungsional

Rock mass Number - N Goel et al., 1995 India Numerik Fungsional

Rock mass index - Rmi Arild Palmstrom, 1995

NorwayPenentuan karakteristik umum, rancangan penyangga dan TBM progress

Numerik Fungsional

*)

**)

Aplikasi Utama

Behavioristik : Data masukan berdasarkan perilaku/behavior dari massa batuan di terowongan

General : Sistem klasifikasi digunakan untuk penentuan karakteristik umum

Fungsional : Sistem klasifikasi dirancang untuk penggunaan aplikasi khusus, seperti rancangan penyangga

Bentuk *) Tipe **)

Deskripstif : Data masukan untuk sistem klasifikasi pada umumnya berupa deskriptif/penjelasan Numerik : Data masukan berupa parameter yang dinyatakan dalam rating numerik berdasarkan karakteristiknya

Nama Klasifikasi Penemu Negara

l

l

Asal

30

Hubungan antara parameter-parameter masukan dengan berbagai metode

klasifikasi massa batuan diperlihatkan dalam Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Hubungan antara parameter masukan dengan metode klasifikasi massa

batuan (Edelbro, 2003)

3.4.1 Rock Quality Designation (RQD)

Pada tahun 1967 D.U. Deere memperkenalkan Rock Quality Designation (RQD)

sebagai sebuah petunjuk untuk memperkirakan kualitas dari massa batuan secara

kuantitatif. RQD didefinisikan sebagai persentasi dari perolehan inti bor (core) yang

secara tidak langsung didasarkan pada jumlah bidang lemah dan jumlah bagian yang

lunak dari massa batuan yang diamati dari inti bor (core). Hanya bagian yang utuh

dengan panjang lebih besar dari 100 mm (4 inchi) yang dijumlahkan kemudian dibagi

panjang total pengeboran (core run) (Deere, 1967). Diameter inti bor (core) harus

berukuran minimal NW (54.7 mm atau 2.15 inchi) dan harus berasal dari pemboran

menggunakan double-tube core barrel.

31

Length of core pieces >10cm lengthRQD = 100%

Total length of core run×∑

Metode ini telah dikenal luas sebagai parameter standar pada pekerjaan drill

core logging. Keuntungan utama dari sistem RQD adalah pengerjaan yang sederhana,

hasil yang diinginkan dengan cepat diperoleh, dan juga tidak memakan banyak biaya

(murah). RQD dilihat sebagai sebuah petunjuk kualitas batuan dimana permasalahan

pada batuan seperti tingkat kelapukan yang tinggi, lunak, hancur, tergerus dan

terkekarkan diperhitungkan sebagai bagian dari massa batuan (Deere & Deere, 1988).

Dengan kata lain, RQD adalah ukuran sederhana dari persentasi perolehan batuan yang

baik dari sebuah interval kedalaman lubang bor.

Hubungan antara nilai RQD dan kualitas dari suatu massa batuan diperkenalkan

oleh Deere (1967) seperti Tabel 3.3 berikut ini.

Tabel 3.3 Hubungan RQD dan kualitas massa batuan (Deere, 1967)

RQD (%) Kualitas Batuan

< 25 Sangat jelek (very poor) 25 - 50 Jelek (poor) 50 - 75 Sedang (fair) 75 - 90 Baik (good) 90 - 100 Sangat baik (excellent)

3.4.1.1 Metode Langsung

Dalam menghitung nilai RQD, metode langsung digunakan apabila core logs

tersedia. Tata cara untuk menghitung RQD menurut Deere diilustrasikan pada Gambar

3.4. Selama pengukuran panjang core pieces, pengukuran harus dilakukan sepanjang

garis tengahnya. Inti bor (core) yang pecah/retak akibat aktivitas pengeboran harus

digabungkan kembali dan dihitung sebagai satu bagian yang utuh. Ketika ada keraguan

apakah pecahan/retakan diakibatkan oleh ektivitas pengeboran atau terjadi secara alami,

pecahan itu bisa dimasukkan kedalam bagian yang terjadi secara alami. Semua

pecahan/retakan yang bukan terjadi secara alami tidak diperhitungkan pada perhitungan

panjang inti bor (core) untuk RQD (Deere, 1967).

32

Berdasarkan pengalaman Deere, semua ukuran inti bor (core) dan teknik

pengeboran dapat digunakan dalam perhitungan RQD selama tidak menyebabkan inti

bor (core) pecah (Deere D. U. and Deere D.W., 1988). Menurut Deere (1988), panjang

total pengeboran (core run) yang direkomendasikan adalah lebih kecil dari 1,5 m

(Edelbro, 2003).

Call & Nicholas, Inc (CNI), konsultan geoteknik asal Amerika,

mengembangkan koreksi perhitungan RQD untuk panjang total pengeboran yang lebih

dari 1,5 m. CNI mengusulkan nialai RQD diperoleh dari persentase total panjang inti

bor utuh yang lebih dari 2 kali diameter inti (core) terhadap panjang total pengeboran

(core run). Metode pengukuran RQD menurut CNI diilustrasikan pada Gambar 3.5.

L = 28 cm

Mechanical Break Caused By Drilling Process

L = 0 No Recovery

L = 28 cm

L = 0 No pieces > 12.2 cm

L = 11 cm

L = 0 No pieces > 10 cm

L = 0 No pieces > 12.2 cm

L = 20 cm

L = 25 cm

Mechanical Break Caused By Drilling Process

L = 0 No Recovery

L = 20 cm

L = 25 cm

Panjang total pengeboran (core run) = 100 cm Diameter inti bor (core) = 61,11 mm

Length of core pieces >10cm lengthRQD = 100%

Total length of core run

Panjang total pengeboran (core run) = 100 cm Diameter inti bor (core) = 61,11 mm

Length of core pieces >2 core diameterRQD = 100%

Total length of core run

∑ ××

28+20+25RQD = 100% 73%

100

∑× =

∑×

28+11+20+25RQD = 100% 84%

100

∑× =

Gambar 3.3 Metode pengukuran RQD

menurut Deere

Gambar 3.4 Metode pengukuran RQD

menurut CNI

33

3.4.1.2 Metode Tidak Langsung

Dalam menghitung nilai RQD, metode tidak langsung digunakan apabila core

logs tidak tersedia. Beberapa metode perhitungan RQD metode tidak langsung :

Menurut Priest and Hudson (1976) 0.1RQD = 100e (0.1 1)λ λ− +

dimana, λ = jumlah total kekar per meter.

Menurut Palmstrom (1982)

RQD = 115 – 3,3 Jv

dimana, Jv = jumlah total kekar per meter3.

Hubungan antara RQD dan Jv dapat dilihat pada Grafik 3.1 di bawah ini.

Grafik 3.1 Hubungan RQD dan Jv (Palmstrom,1982)

34

3.4.2 Rock Mass Rating (RMR)

Bieniawski (1976) mempublikasikan suatu metode klasifikasi massa batuan

yang dikenal dengan Geomechanics Classification atau Rock Mass Rating (RMR).

Metode rating dipergunakan pada klasifikasi ini. Besaran rating tersebut didasarkan

pada pengalaman Bieniawski dalam mengerjakan proyek-proyek terowongan dangkal.

Metode ini telah dikenal luas dan banyak diaplikasikan pada keadaan dan lokasi

yang berbeda-beda seperti tambang pada batuan kuat, terowongan, tambang batubara,

kestabilan lereng, dan kestabilan pondasi. Klasifikasi ini juga sudah dimodifikasi

beberapa kali sesuai dengan adanya data baru agar dapat digunakan untuk berbagai

kepentingan dan sesuai dengan standar internasional.

3.4.2.1 Parameter-parameter Rock Mass Rating (RMR)

Sistem klasifikasi massa batuan RMR menggunakan enam parameter berikut ini

dimana rating setiap parameter dijumlahkan untuk memperoleh nilai total dari RMR :

1. Kuat tekan batuan utuh (Strength of intact rock material)

2. Rock Quality Designation (RQD).

3. Jarak antar (spasi) kekar (Spacing of discontinuities)

4. Kondisi kekar (Condition of discontinuities)

5. Kondisi air tanah (Groundwater conditions)

a) Kuat Tekan Batuan Utuh (Strength of Intact Rock Material)

Kuat tekan batuan utuh dapat diperoleh dari Uji Kuat Tekan Uniaksial (Uniaxial

Compressive Strength, UCS) dan Uji Point Load (Point Load Test, PLI). UCS

menggunakan mesin tekan untuk menekan sampel batuan dari satu arah (uniaxial).

Sampel batuan yang diuji dalam bentuk silinder (tabung) dengan perbandingan antara

tinggi dan diameter (l/D) tertentu. Perbandingan ini sangat berpengaruh pada nilai UCS

yang dihasilkan. Semakin besar perbandingan panjang terhadap diameter, kuat tekan

akan semakin kecil. ASTM memberi koreksi terhadap nilai UCS yang diperoleh pada

perbandingan antara panjang dengan diameter ( 1D =l ) sampel satu :

35

( 1

0.22

( )

)0.778

cc D

D

σσ = =⎛ ⎞

+⎜ ⎟⎝ ⎠

l

l

Sedangkan Protodiakonov memberi koreksi pada perbandingan antara panjang dan

diameter ( 2D =l ) sample dua :

( 2

2

( )

8)7

cc D

D

σσ = =⎛ ⎞

+⎜ ⎟⎝ ⎠

l

l

dimana, cσ = kuat tekan uniaksial batuan hasil pengujian

PLI menggunakan mesin tekan untuk menekan sampel batuan pada satu titik.

Bieniawski mengusulkan sampel yang digunakan berdiameter 50 mm. Hubungan antara

nilai point load strength index (Is50) dengan UCS yaitu UCS = 23 Is50. Faktor koreksi

digunakan apabila diameter sampel tidak 50 mm.

0.45

50DF ⎛ ⎞= ⎜ ⎟

⎝ ⎠

dimana, F = Faktor koreksi nilai Is

D = Diameter sampel

Pada perhitungan nilai RMR, parameter kekuatan batuan utuh diberi bobot

berdasarkan nilai UCS atau nilai PLI-nya seperti tertera pada Tabel 3.4 dibawah ini.

Tabel 3.4 Kekuatan material batuan utuh (Bieniawski, 1989)

Sangat kuat sekali (exceptionally strong) > 250 > 10 15Sangat kuat (very strong) 100 - 250 4 - 10 12Kuat (strong) 50 - 100 2 - 4 7Sedang (average) 25 - 50 1 - 2 4Lemah (weak) 5 - 25 2Sangat lemah (very weak) 1 - 5 1Sangat lemah sekali (extremely weak) < 1 0

Penggunaan UCS lebih dianjurkan

Diskripsi Kualitatif UCS (MPa) PLI (MPa) Rating

36

b) Rock Quality Designation (RQD)

Pada perhitungan nilai RMR, parameter Rock Quality Designation (RQD) diberi

bobot berdasarkan nilai RQD-nya seperti tertera pada Tabel 3.5 dibawah ini.

Tabel 3.5 Rock Quality Designation (RQD) (Bieniawski, 1989)

< 25 Sangat jelek (very poor) 325 - 50 Jelek (poor) 850 - 75 Sedang (fair) 1375 - 90 Baik (good) 17

90 - 100 Sangat baik (excellent) 20

RQD (%) Kualitas Batuan Rating

c) Jarak antar (spasi) kekar (Spacing of discontinuities)

Jarak antar (spasi) kekar didefinisikan sebagai jarak tegak lurus antara dua kekar

berurutan sepanjang garis pengukuran yang dibuat sembarang. Sementara Sen dan Eissa

(1991) mendefinisikan spasi kekar sebagai suatu panjang utuh pada suatu selang

pengamatan. Menurut ISRM, jarak antar (spasi) kekar adalah jarak tegak lurus antara

bidang kekar yang berdekatan dalam satu set kekar.

Pada perhitungan nilai RMR, parameter jarak antar (spasi) kekar diberi bobot

berdasarkan nilai spasi kekar-nya seperti tertera pada Tabel 3.6 dibawah ini.

Tabel 3.6 Jarak antar (spasi) kekar (Bieniawski, 1989)

Diskripsi Spasi Kekar (m) Rating

Sangat lebar (very wide) > 2 20 Lebar (wide) 0.6 - 2 15 Sedang (moderate) 0.2 - 0.6 10 Rapat (close) 0.006 - 0.2 8 Sangat rapat (very close) < 0.006 5

d) Kondisi kekar (Condition of discontinuities)

Ada lima karakteristik kekar yang masuk dalam pengertian kondisi kekar,

meliputi kemenerusan (persistence), jarak antar permukaan kekar atau celah

(separation/aperture), kekasaran kekar (roughness), material pengisi (infilling/gouge),

dan tingkat kelapukan (weathering).

37

Kemenerusan (persistence/continuity)

Panjang dari suatu kekar dapat dikuantifikasi secara kasar dengan mengamati

panjang jejak kekar pada suatu bukaan. Pengukuran ini masih sangat kasar dan

belum mencerminkan kondisi kemenerusan kekar sesungguhnya. Seringkali

panjang jejak kekar pada suatu bukaan lebih kecil dari panjang kekar sesungguhnya,

sehingga kemenerusan yang sesungguhnya hanya dapat ditebak. Jika jejak sebuah

kekar pada suatu bukaan berhenti atau terpotong kekar lain atau terpotong oleh

solid/massive rock, ini menunjukkan adanya kemenerusan.

Jarak antar permukaan kekar atau celah (separation/aperture)

Merupakan jarak tegak lurus antar dinding batuan yang berdekatan pada bidang

diskontinu. Celah tersebut dapat berisi material pengisi (infilling) atau tidak.

Kekasaran kekar (roughness)

Tingkat kekasaran permukaan kekar dapat dilihat dari bentuk gelombang

permukaannya. Gelombang ini diukur relatif dari permukaan datar dari kekar.

Semakin besar kekasaran dapat menambah kuat geser kekar dan dapat juga

mengubah kemiringan pada bagian tertentu dari kekar tersebut.

Material pengisi (infilling/gouge)

Material pengisi berada pada celah antara dua dinding bidang kekar yang

berdekatan. Sifat material pengisi biasanya lebih lemah dari sifat batuan induknya.

Beberapa material yang dapat mengisi celah diantaranya breccia, clay, silt,

mylonite, gouge, sand, quartz dan calcite.

Tingkat kelapukan (weathering)

Penentuan tingkat kelapukan kekar didasarkan pada perubahan warna pada

batuannya dan terdekomposisinya batuan atau tidak. Semakin besar tingkat

perubahan warna dan tingkat terdekomposisi, batuan semakin lapuk.

Dalam perhitungan RMR, parameter-parameter diatas diberi bobot masing-

masing dan kemudian dijumlahkan sebagai bobot total kondisi kekar. Pemberian bobot

berdasarkan pada Tabel 3.7 dibawah ini.

38

Tabel 3.7 Panduan Klasifikasi Kondisi Kekar (Bieniawski, 1989) Parameter

< 1 m 1 - 3 m 3 - 10 m 10 - 20 m > 20 m6 4 2 1 0

Tidak ada < 0.1 mm 0.1 - 1.0 mm 1 - 5 mm > 5 mm6 5 4 1 0

Sangat kasar Kasar Sedikit kasar Halus Slickensided6 5 3 1 0

< 5 mm > 5 mm < 5 mm > 5 mm6 4 2 2 0

Tidak lapuk Sedikit lapuk Lapuk Sangat lapuk Hancur6 5 3 1 0

Kelapukan (weathering)

Rating

Material pengisi (infilling/gouge)

Tidak adaKeras Lunak

Panjang kekar (persistence/continuity)Jarak antar permukaan kekar (separation/aperture)

Kekasaran kekar (roughness)

e) Kondisi air tanah (Groundwater conditions)

Kondisi air tanah yang ditemukan pada pengukuran kekar diidentifikasikan

sebagai salah satu kondisi berikut : kering (completely dry), lembab (damp), basah

(wet), terdapat tetesan air (dripping), atau terdapat aliran air (flowing). Pada perhitungan

nilai RMR, parameter kondisi air tanah (groundwater conditions) diberi bobot

berdasarkan Tabel 3.8 dibawah ini.

Tabel 3.8 Kondisi air tanah (Bieniawski, 1989)

Kondisi umum Kering (completely dry )

Lembab (damp )

Basah (wet )

Terdapat tetesan air (dripping )

Terdapat aliran air (flowing )

Debit air tiap 10 m panjang terowongan (liter/menit) Tidak ada < 10 10 - 25 25 -125 > 125

Tekanan air pada kekar / tegangan prinsipal mayor 0 < 0.1 0.1 - 0.2 0.1 - 0.2 > 0.5

Rating 15 10 7 4 0

3.4.2.2 Orientasi Kekar (Orientation of discontinuities)

Parameter ini merupakan penambahan terhadap kelima parameter sebelumnya.

Bobot yang diberikan untuk parameter ini sangat tergantung pada hubungan antara

orientasi kekar-kekar yang ada dengan metode penggalian yang dilakukan. Oleh karena

itu dalam perhitungan, bobot parameter ini biasanya diperlakukan terpisah dari lima

parameter lainnya.

39

Lima parameter pertama mewakili parameter dasar dari sistem klasifikasi ini.

Nilai RMR yang dihitung dari lima parameter dasar tadi disebut RMRbasic. Hubungan

antara RMRbasic dengan RMR ditunjukkan pada persamaan dibawah ini.

RMR = RMRbasic + penyesuaian terhadap orientasi kekar

dimana, RMRbasic = ∑ parameter (a+b+c+d+e)

3.4.2.3 Penggunaan Rock Mass Rating (RMR)

Setelah nilai bobot masing-masing parameter-parameter diatas diperoleh, maka

jumlah keseluruhan bobot tersebut menjadi nilai total RMR. Nilai RMR ini dapat

dipergunakan untuk mengetahui kelas dari massa batuan, memperkirakan kohesi dan

sudut geser dalam untuk tiap kelas massa batuan seperti terlihat pada Tabel 3.9 dibawah

ini.

Tabel 3.9 Kelas massa batuan, kohesi dan sudut geser dalam berdasarkan nlai RMR

(Bieniawski, 1989) Profil massa batuan

Rating 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 20 - 0Kelas massa batuan Sangat baik Baik Sedang Jelek Sangat jelekKohesi > 400 kPa 300 - 400 kPa 200 - 300 kPa 100 - 200 kPa < 100 kPaSudut geser dalam > 45° 35° - 45° 25° - 35° 15° - 25° < 15°

Deskripsi

3.4.3 Rock Mass Rating basic’ (RMRbasic’)

RMRbasic adalah nilai RMR dengan tidak memasukkan parameter orientasi kekar

dalam perhitungannya. Untuk keperluan analisis kemantapan suatu lereng, Bieniawski

(1989) merekomendasikan untuk memakai sistem Slope Mass Rating (SMR) sebagai

metode koreksi untuk parameter orientasi kekar. Penjelasan mengenai Slope Mass

Rating (SMR) akan dibahas pada bab 3.4.4.

Sedangkan RMRbasic’ adalah nilai RMRbasic dengan parameter kondisi air

diasumsikan kering. RMRbasic’ bertujuan untuk melihat kondisi batuan secara alami

tanpa adanya pengaruh air.

40

3.4.4 Slope Mass Rating (SMR)

Romana (1985) mengembangkan suatu sistem klasifikasi Slope Mass Rating

(SMR) yang memungkinkan sistem RMR diaplikasikan untuk menganalisis kemantapan

lereng. SMR menyertakan bobot parameter pengaruh orientasi kekar terhadap metode

penggalian lereng yang diterapkan. Hubungan antara Slope Mass Rating (SMR) dengan

Rock Mass Rating (RMR) ditunjukkan pada persamaan dibawah ini.

SMR = RMRbasic – (F1 x F2 x F3) + F4

Besar bobot untuk F1, F2, dan F3 diberikan pada Tabel 3.10 berikut ini.

Tabel 3.10 Bobot pengatur untuk kekar, F1, F2, dan F3 (Romana, 1985)

Kasus Kriteria faktor koreksi

Sangat menguntungkan Menguntungkan Sedang Tak

menguntungkanSangat tak

menguntungkan

P |αj - αs|T |αj - αs - 180|

P/T F1 0.15 0.4 0.7 0.85 1P |βj| < 20 20 - 30 30 - 35 35 - 45 > 45P F2 0.15 0.4 0.7 0.85 1T F2 1 1 1 1 1P βj - βs > 10 10 - 0 0 0 - (-10) < -10T βj + βs < 100 110 - 120 > 120

P/T F3 0 -6 -25 -50 -60

< 5> 30 30 - 20 20 - 10 10 - 5

Keterangan : αj = dip dir. kekar βj = dip kekar

αs = dip dir. lereng βs = dip lereng

P = longsoran bidang T = longsoran guling

Besar bobot untuk metode penggalian F4 diberikan pada Tabel 3.11 berikut ini.

Tabel 3.11 Bobot metode penggalian lereng (Romana, 1985)

Metode Lereng alamiah

Peledakan presplitting

Peledakan smooth

Peledakan mekanis

Peledakan buruk

F4 + 15 + 10 + 8 0 - 8

41

Besar bobot-bobot F1, F2, F3, dan F4 masing-masing menggambarkan :

F1 : menggambarkan keparalelan antara strike lereng dengan strike kekar

F2 : menerangkan hubungan sudut dip kekar sesuai dengan model longsoran

F4 : menggambarkan hubungan sudut dip lereng dengan dip kekar

F4 : faktor penyesuaian untuk metode penggalian yang tergantung pada metode

yang digunakan pada waktu membentuk lereng

Deskripsi kelas-kelas massa batuan berdasarkan nilai Slope Mass Rating (SMR)

diberikan pada tabel 3.12 berikut ini.

Tabel 3.12 Deskripsi kelas-kelas SMR (Romana, 1985) Profil massa batuan

No kelas V IV III II IRating 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 20 - 0Kelas massa batuan Sangat baik Baik Sedang Jelek Sangat jelek

Longsoran Tidak ada Beberapa blok Beberapa kekar atau banyak baji

Bidang atau baji besar

Bidang besar atau seperti tanah

Penyanggaan Tidak ada Sewaktu-waktu Sistematis Sangat perlu perbaikan Reexcavation

Deskripsi

3.5 CORE ORIENTING

Core orienting merupakan salah satu metode pengukuran kekar selain metode

line sampling dan window sampling. Metode ini bertujuan untuk mendapatkan

informasi karakteristik dan orientasi kekar di bawah tanah. Sedangkan metode line

sampling dan metode window sampling bertujuan untuk mengetahui karakteristik dan

orientasi kekar yang ada di permukaan. Cara pengambilan data pada metode line

sampling adalah dengan scan line dimana data-data karakteristik dan orientasi kekar

diukur pada kekar yang memotong tali yang dibentangkan di sepanjang permukaan

batuan. Berbeda dengan metode line sampling, metode window sampling mengukur

data-data karekteristik dan orientasi kekar pada semua kekar yang terlihat jejaknya pada

suatu luasan tertentu.

Pengukuran data-data karakteristik dan orientasi kekar yang digunakan dalam

penelitian tugas akhir ini menggunakan metode core orienting. Alat yang dipergunakan

adalah Ezy Mark Orientor yang patennya dimiliki 2IC Australia. Sedangkan prosedur

42

yang digunakan adalah prosedur core orienting yang dikembangkan oleh Call &

Nicholas, Inc (CNI).

Penjelasan mengenai prosedur core orienting yang dikembangkan oleh CNI

dapat dilihat pada Lampiran A. Tetapi secara garis besar, tahapan pelaksanaan core

orienting yang dikembangkan CNI adalah sebagai berikut :

1. Pengeboran core orienting menggunakan ezy mark tool

2. Rekonstruksi inti bor (core)

3. Pembuatan garis referensi (reference line) yang sejajar sumbu bor (core axis) dan

garis penanda bagian bawah inti bor (bottom line)

4. Pengukuran orientasi relatif terhadap sumbu bor (core axis) yang dinyatakan dalam

angle to core axis (α) dan circumference angle (β) yang masing-masing adalah dip

dan dip direction relatif terhadap sumbu bor (core axis)

5. Pengolahan data

Pengolahan data dimaksudkan untuk mengolah hasil pengukuran orientasi relatif

terhadap sumbu bor menjadi orientasi sebenarnya. Pengolahan data ini menggunakan

program komputer dcorcnv yang dikembangkan oleh Call & Nicholas, Inc.

Adapun langkah-langkah pengolahan data menggunakan program komputer dcorcnv

adalah sebagai berikut :

a. Membuat raw data format sebagai input program dcorcnv. Raw data dibuat dari

data Microsoft Excel yang yang berisi data-data pengukuran di lapangan. Tampilan

raw data format dapat dilihat pada Gambar 3.6.

b. Membuat suvey data sebagai input program dcorcnv. Format yang digunakan

dalam pembuatan survey data adalah sebagai berikut :

baris 1 : nama lubang bor atau nama proyek

baris 2 : koordinat lubang bor (easting, northing, elevation)

baris 3 : kedalaman, inklinasi, dan bearing dari lubang bor.

Data kedalaman, inklinasi, dan bearing diperoleh dari data downhole survey

Maxibor. Maxibor merupakan alat untuk melihat arah sebenarnya dari lubang bor.

Biasanya lubang bor akan berbelok arah dan tidak selalu tepat lurus sesuai dengan

rencana arah pengeboran awal. Tampilan survey data dapat dilihat pada Gambar

3.7.

43

c. Kedua input data diatas selanjutnya diolah dengan program komputer dcorcnv

untuk mendapatkan orientasi kekar yang sebenarnya. Tampilan program dcorcnv

dapat dilihat pada Gambar 3.8. Sedangkan tampilan hasil keluaran dari program

dcorcnv yang merupakan orientasi kekar yang sebenarnya dapat dilihat pada

Gambar 3.9.

Gambar 3.5 Tampilan raw data format

Gambar 3.6 Tampilan survey data

44

Gambar 3.7 Tampilan program dcorcnv Call & Nicholas, Inc (CNI)

Gambar 3.8 Tampilan hasil keluaran program dcorcnv Call & Nicholas, Inc (CNI)

45