Kuat geser langsung batuan

Download Kuat geser langsung batuan

Post on 11-Nov-2015

279 views

Category:

Documents

89 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Kuat geser adalah salah satu pengujian sifat mekanik dari batuan

TRANSCRIPT

<p>BAB IPENDAHULUAN</p> <p>1.1. Latar BelakangMekanika batuan adalah ilmu penunjang bagi kegiatan pertambangan, karena dalam perancangan geometri dan desain penambanganya harus mendapat rekomendasi dari geotek yang analisisnya dari hasil pengujian mekanika batuan di lab. Untuk itu ilmu mekanika batuan ialah ilmu dasar yang harus dipahami bagi calon Insinyur tambang dalam mendesain tambangnya nanti.Dalam dunia pertambangan khususnya dalam kegiatan tambang terbuka (surface mining), untuk mendapatakan bahan galian, kegiatan awal ialah membuka suatu lubang bukaan mengarah kebawah (kearah bahan galian), kedalaman lubang bukaan tergantung dari letak bahan galian tersebut semakin dalam letak dari bahan galian semakin dalam pula lubang bukaan tersebut. Maka untuk membuat dinding lubang bukaan yang aman (tidak longsor) ketika pengoperasian kegiatan penambangan, diperlukan pembuatan dinding lubang bukaan yang berjenjang. Jenjang atau lereng dari dinding lubang bukaan di desain dengan geometri tertentu bedasarkan dari sifat ke geomekanikaanya dan pertimbangan lain seperti ekonomi sehingga didapat suatu desain tambang yang ekonomis dan aman tentunya. Oleh karena itu, sebelum mendesain lereng tambang, kita perlu memahami parameter parameter utamanya.Praktikum acara IV ini yaitu Pengujian Kuat Geser Langsung Batuan, bertujuan untuk mendapatkan parameter parameter yang digunakan untuk mendesain lereng tambang tersebut, diantaranya kohesi (c) dan Sudut gesek dalam (). Pengujian kuat geser langsung batuan ini merupakan pengujian yang merusak conto batuan yang diuji atau disebut destructive test. 1.2. Tujuan PraktikumAdapun tujuan dari praktikum ini antara lain:1.Untuk mengetahui kuat geser langsung batuan pada tegangan normal tertentu.2.Untuk mengetahui mekanisme pengujian kuat geser langsung batuan.3. Untuk mengetahui aplikasi pengujian sifat fisik pada dunia pertambangan.</p> <p>Adapun parameter yang didapatkan dari praktikum ini antara lain :1. Garis Coulombs shear strength (selubung kekuatan batuan)1. Nilai kuat geser 1. Kohesi (C)1. Sudut gesek dalam ()1. Tegangan normal</p> <p>BAB IILANDASAN TEORI</p> <p>2.1 Konsep Dasar Kuat geser batuan adalah perlawanan internal batuan terhadap tegangan yang bekerja sepanjang bidang geser dalam batuan tersebut yang dipengaruhi oleh karakteristik intrinstik dan faktor eksternal. (Suseno Kramadibrata ,dkk)Kuat geser batuan dibagi dengan dua jenis, yaitu Kuat geser puncak (peak) dan Kuat geser Residu (sisa). Kuat geser puncak ialah kuat geser yang terjadi ketika tegangan geser mencapai titik maksimalnya (puncak) disitu pula batuan mengalami deformasi plastic yang kemudian runtuh. Setelah itu tegangan geser akan menurun hingga menunjukan angka yang konstan untuk menggeser batuan tersebut atau disebut kuat geser residu ( setelah batuan runtuh).</p> <p>(Suseno Kramadibrata ,dkk)Nilai kuat geser didapat dengan minimal tiga kali pengujian. Nilai kuat geser beseta parameter parameternya didapat dengan mengeplot nilai tegangan geser dan tegangan normal dalam kurva Mohr Coloum dan dengan persamaan t = C + n tan </p> <p> t = C + n tan </p> <p>2.2. Faktor yang Mempengaruhi 4. Tegangan NormalTegangan normal yang diberikan tidak melebihi batas elastisitas batuan. Dalam hal ini yang dimaksud batas elastisitas adalah batas dimana belum terjadi pembentukan rekahan awal ketika beban normal diberikan. Oleh karena itu diusahakan agar deformasi maupun runtuhan yang terjadi hanya disebabkan oleh tegangan geser dan bukan oleh tegangan normal.(Griffith, 1921 &amp; 1925)4. Mineralogi dan Ukuran Butiran Butiran yang kecil biasanya monocrystalline dan ikatannya ataupun nilai kohesinya relatif lebih tinggi dibandingkan dibandingkan butiran besar. Pada batuan yang ukuran butirnya lebih besar, permukaan gesernya cenderung membentuk gelombang gelombang kasar ketika mengalami pergeseran. Hal ini menyebabkan sudut gesek dalam batuan yang diperoleh dari uji laboratorium lebih besar dari aslinya. (Horn &amp; Deere, 1962)4. Kekasaran Permukaan GeserSemakin kasar permukaan geser, semakin besar kekuatan geser batuan. Tetapi kekasaran geser ini akan berpengaruh hanya pada tegangan normal yang rendah, karena pada tegangan normal yang cukup tinggi permukaan geser akan hancur sehingga pada perilaku kekuatan geser batuan akan lebih dipengaruhi oleh kekuatan batuan utuh (intact rock) daripada kekasaran permukaan geser (Grasselli, 2001)4. Banyaknya Bidang DiskontinuDengan keberadaan bidang-bidang diskontinu perambatan rekahan pada batuan dapat dengan mudah terjadi ketika mendapat gaya dari luar. Hal ini menyebabkan kekuatan batuan menurun. (Griffith, 1921)4. Tingkat Kerusakan ContohProses pengambilan serta pengangkutan bongkahan batu ke laboratorium dapat mengakibatkan conto batuan terganggu. Semakin besar gangguan ataupun kerusakan yang dialami batuan sebelum diuji, semakin batuan tersebut tidak mempresentasikan kondisi masa batuan.</p> <p>BAB IIIPELAKSANAAN PRAKTIKUM</p> <p>3.1 Peralatan dan Perlengkapan Peralatan dan perlengkapan yang digunakan dalam praktikum adalah:1. Mesin geser langsung (Portable Shear Machine) 2. Jangka sorong 3. Pompa tekan hidraulik 4. Dial gauge </p> <p>3.2 Prosedur PraktikumProsedur yang dilakukan pada praktikum adalah:1. Perconto batuan yang telah di preparasi dicetak pada tempat pencetak dengan menggunakan semen dan ditunggu sampai kering (2 minggu)2. Cetakan perconto batuan pada semen yang sudah kering diletakan pada alat shear box3. Dial gauge dipasang untuk mengukur perpindahan pada arah geseran4. Gaya normal diberikan pada pompa hidraulik5. Gaya geser diberikan dengan pompa hingga perconto batuan mengalami perpindahan geser sebesar setengah dari diameter sampel. Selama pergeseran besarnya gaya normal harus konstan.1. Pergeseran dilakukan kembali pada arah mundur sehingga perpindahan geser mencapai harga nol.1. Untuk pengujian geser residu, nilai kuat gesernya yaitu ketika pembacaan di manometer konstan.1. Pengujian dilakukan minimal 3 kali dengan beban normal yang diberikan naik 2x lipat setiap pengujian.</p> <p>3.3 Gambar Peralatan </p> <p> Gambar 3.1 Mesin kuat geser portabel</p> <p>BAB IVHASIL PRAKTIKUM</p> <p>4.1 Tabulasi Data </p> <p>Tabel 4.1Hasil Percobaan Conto AKondisiWaktu(menit)Perubahan geser(mm)Gaya Geser(kN)Perubahan Normal(x 0.01)Catatan</p> <p>Maju00Bentuk bidang potong:Persegi panjangLuas : 25.88 cm2</p> <p>Tegangan Normal : 0.76 kg/cm2</p> <p>Tegangan geser residu :Sr : 39.5 kgSr : 39.5Sr : 39.5Tr : 1.51 kg/cm2</p> <p>Beban Normal : 19.75 kg</p> <p>139.5</p> <p>259.25</p> <p>339.25</p> <p>439.25</p> <p>539.25</p> <p>Mundur120</p> <p>1139.5</p> <p>1039.5</p> <p>939.5</p> <p>849.375</p> <p>739.5</p> <p>639.5</p> <p>539.5</p> <p>Tabel 4.2Hasil Percobaan Conto CKondisiWaktu(menit)Perubahan geser(mm)Gaya Geser(kN)Perubahan Normal(x 0.01)Catatan</p> <p>Maju00Bentuk bidang potong:Persegi panjangLuas : 25.78 cm2</p> <p>Tegangan Normal : 1.53kg/cm2</p> <p>Tegangan geser residu :Sr : 69.125 kgSr : 39.5Sr : 54.3125Tr : 2.1kg/cm2</p> <p>Beban Normal : 39.5kg</p> <p>159.25</p> <p>269.125</p> <p>379</p> <p>479</p> <p>579</p> <p>679</p> <p>769.125</p> <p>869.125</p> <p>969.125</p> <p>Mundur120</p> <p>1139.5</p> <p>1049.375</p> <p>949.375</p> <p>849.375</p> <p>739.5</p> <p>639.5</p> <p>539.5</p> <p>Tabel 4.3Hasil Percobaan Conto CKondisiWaktu(menit)Perubahan geser(mm)Gaya Geser(kN)Perubahan Normal(x 0.01)Catatan</p> <p>Maju00Bentuk bidang potong:Persegi panjangLuas : 21.78 cm2</p> <p>Tegangan Normal : 2.72kg/cm2</p> <p>Tegangan geser residu :Sr : 69.125 kgSr : 69.125 kgSr : 69.125 kgTr : 3.17kg/cm2</p> <p>Beban Normal : 59.25kg</p> <p>188.875</p> <p>298.75</p> <p>369.125</p> <p>469.125</p> <p>569.125</p> <p>Mundur120</p> <p>1169.125</p> <p>1088.875</p> <p>969.125</p> <p>869.125</p> <p>769.125</p> <p>669.125</p> <p> 4.2. Perhitungan1. Conto A Beban normal = 19.75 kg( 1strip dial beban :19.75 kg) Luasan bidang potong = 5.28 cm x 4.94 cm= 26.88 cm2 Tegangan normal = = = 0.76 kg/cm2</p> <p> Tegangan geser Residu: Sr = 39.5 kg Sr = 39.5 kg Sr = tr = 1.51 kg/cm2</p> <p>2. Conto B Beban normal = 39.5 kg(2 strip dial beban) Luasan bidang potong = 5.25 cm x 4.91 cm= 25.78 cm2 Tegangan normal = 1.53 kg/cm2 Tegangan geser: Sr = 54.3125 kg Tr = 2.1 kg/cm2</p> <p>3. Conto C Beban normal = 59.25 kg(3 strip dial beban) Luasan bidang potong = 5.16 cm x 4.22 cm= 21.78 cm2 Tegangan normal = 2.72 kg/cm2 Tegangan geser: Sr = 69.125 kg Tr = 3.17 kg/cm2</p> <p>4. Pengeplotan nilai tegangan geser dan tegangan normal pada grafik</p> <p>noTegangan normal (kg/cm2) (x)Tegangan Geser (kg/cm2) (y)</p> <p>10.761.51</p> <p>21.532.1</p> <p>32.723.17</p> <p>Jumlah5.016.78</p> <p>Nilai regresi didapat : y = a + bx y = 0.8382 + 0.8514x t = C + n tan y = Nilai kuat geser C = a = 0.8382 (kg/cm2) tan = 0.8514 = arc tan (0.8514) = 40.4</p> <p>BAB VPEMBAHASAN</p> <p>5.1. Analisis Data Pada saat preparasi pembuata sampel geser residu, bagian tengah sampel dipotong dibagi 2 dengan cara dipukul, hal ini karena agar menjaga permukaan gesernya seakan terbuat alami, permukaan bidang diskontinu alami pada batuan tidak selalu halus, bahkan hampir 100% kasar. Semakin kasar permukaan batuan meningkatkan kekuatan geser pada batuan.Pada saat pengujian beban normal harus dijaga konstan agar pembacaan gaya gesernya lebih akurat. Pengujian ini dilakukan sebanyak minimal 3 kali, dengan besaran beban normalnya 2x lipat lebih besar setiap pengujiannya, tujuan dari mengapa 3 kali karena agar bisa dibuat sebuah garis regresi linear yang menandakan selubung kekuatan batuan.Pembacaan gaya geser maju lebih besar daripada gaya geser mundur, dikarenakan ketika maju, permukaan gesernya masih kasar, dan ketika mundur permukaan gesernya sudah halus, jadi akan memberikan nilai geser mundur lebih kecil daripada saat geser maju. Demikian pula kuat geser dengan beban normal yang lebih besar akan memberikan hasil nilai kuat geser yang lebih besar pula.Laju perpindahan geser konstan akan mengindikasikan gaya geser yang bekerja pada batuan tersebut. Tegangan geser yang dibutuhkan batuan tersebut untuk mulai membentuk rekahan bidang geser dan berpindah akan bertambah sesuai pertambahan FN. Saat Uji Geser: tegangan geser meningkat secara linear terhadap perpindahan, akan tetapi berangsur-angsur menjadi tidak linear hingga pada saat tercapai nilai maksimumnya. Nilai tegangan geser maksimum = nilai tegangan geser Puncak &amp; nilai perpindahan pada saat kondisi ini disebut perpindahan geser puncak. Setelah tegangan geser Puncak tercapai, tegangan geser akan turun dan berangsur-angsur mencapai nilai konstan &amp; disebut tegangan geser residu.5.2. Aplikasi Pada pengujian kuat geser langsung batuan, parameter yang didapat adalah nilai kohesi, sudut gesek dalam, nilai kuat geser, dan selubung kekuatan batuan, dan parameter tersebut dalam digunakan untuk melakukan analisis kestabilan lereng dengan menggunakan software seperti slide dimana dapat disimulasikan geometri lereng yang aman dan tidak mengalami keruntuhan.</p> <p>BAB VIPENUTUP</p> <p>6.1. KesimpulanAdapun kesimpulan dari paktikum ini antara lain:1. Pengujian kuat geser langsung batuan ini bertujuan untuk mengetahui nilai kuat geser dari batuan tersebut.2. Setelah melakukan pengujian kuat geser akan didapatkan tegangan geser dan tegangan normal, dan akan di plotkan dalam sebuah grafik.3. Kuat geser batuan adalah perlawanan internal batuan terhadap tegangan yang bekerja sepanjang bidang geser dalam batuan tersebut yang dipengaruhi oleh karakteristik intrinstik dan faktor eksternal 4. Parameter kekuatan geser batuan adalah kohesi, sudut gesek dalam, tegangan normal, kuat geser batuan, dan grafik selubung kekuatan batuan.5. Kohesi merupakan komponen dari kekuatan geser batuan yang timbul akibat gaya-gaya internal yaitu gaya tarik menarik antar partikel yang sama dinyatakan dalam kg/cm2 atau Mpa.6. Sudut Gesek Dalam adalah komponen dari kekuatan geser yang timbul akibat gesekan antar butir material batuan yang dinyatakan dalam derajad (o).7. Faktor yang mempengaruhi pada pengujian kuat geser langsung adalah : Tegangan Normal Mineralogi Kekasaran bidang geser Banyaknya bidang diskontinu Tingkat kerusakan conto8. Hasil praktikum : Kohesi : 0.8382 (kg/cm2) Sudut Gesek dalam: 40.4 Conto A: Tegangan normal: Tegangan geser: Conto B: Tegangan normal: Tegangan geser: Conto C: Tegangan normal: Tegangan geser: </p> <p>6.2. SaranSaran terhadap asisten maupun kegiatan praktikum yang dilakukan.Contoh:Adapun saran yang dapat diambil dari praktikum ini antara lain:1. ....2. ....</p> <p>DAFTAR PUSTAKA</p> <p>Daftar buku yang digunakan dalam penulisan laporan diurutkan sesuai dengan abjad dan diberi nomor.Contoh :[1] Hariyanto, R; Sudarsono; Widodo, Priyo. 2014. Buku Penuntun Pengujian di Laboratorium Mekanika Batuan. Program Studi Teknik Pertambangan. Fakultas Teknologi Mineral. UPN Veteran Yogyakarta.[2] Nama belakang, Nama depan; Nama belakang, Nama depan. Tahun. Judul. Penerbit. Kota.</p> <p>TUGAS</p> <p>1. Pengertian : Faktor Keamanan (FK) Kuat Geser puncak Kuat geser residu2. Kriteria keruntuhan saptono3. Grafik (manual dan excel)</p>