BAB 1 PERKEMBANGAN MEKANIKA BATUAN

Selama kurun waktu 25 terakhir mekanika batuan telah berkembang menjadi subjek yang berlandaskan atas teknik geologi dan rekayasa mekanika.

Rockburst dan teori elastisitasRockbursts adalah keruntuhan ledakan batuan yang terjadi ketika konsentrasi tegangan

yang sangat tinggi diinduksi sekitar lubang bukaan bawah tanah. Karasteristik rockburst adalah terjadi pada batuan yang rapuh. Oleh karena analisis tegangan induksi disekitar penggalian tambang bawah tanah, maka dapat ditangani dengan teori elastisitas.

Teori elastisitas menghububfkan gaya-gaya yang diberikan terhadap suatu benda dengan perubahan bentuk dan ukuran yang dihasilkan. Perubahan tersebut dinyatakan dengan konsep tegangan dan regangan.

Pengumpulan data geologiDari analisis mekanika batuan praktis adalah model geologi dan data base geologi di

mana definisi jenis batuan, diskontinuitas struktural dan sifat material didasarkan. Bahkan analisis yang paling canggih bisa menjadi latihan berarti jika model geologi atas mana hal itu didasarkan tidak memadai atau tidak akurat.

Metode pengumpulan data geologi belum berubah banyak selama masa lalu 25 tahun dan masih belum ada pengganti diterima untuk pemetaan lapangan dan core logging. Ada beberapa kemajuan dalam peralatan yang digunakan untuk penebangan tersebut dan contoh yang khas adalah kompas elektronik dan lain sebagainya.

Masalah airtanah Kehadiran volume besar air tanah merupakan masalah operasional di terowongan tetapi

tekanan air umumnya tidak terlalu serius masalah di bidang teknik penggalian bawah tanah. Pengecualian adalah terowongan tekanan terkait dengan proyek hidroelektrik. Dalam kasus ini, tekanan membatasi memadai karena tidak cukup kedalaman penguburan terowongan dapat menyebabkan masalah serius di terowongan dan di lereng yang berdekatan. Tekanan air tanah merupakan faktor utama dalam semua masalah stabilitas lereng dan pemahaman tentang peran air tanah bawah permukaan merupakan persyaratan penting untuk setiap desain lereng bermakna.

Batuan penguat dan desain pendukungSistem penguatan dan teknik lapisan terowongan secara khusus dengan pengembangan

shotcrete telah membuat kontribusi besar untuk konstruksi bawah tanah modern. Penguatan umumnya terdiri dari baut atau kabel yang ditempatkan dalam massa batuan sedemikian rupa bahwa mereka menyediakan kurungan atau menahan diri untuk melawan melonggarkan dan pergerakan blok batuan.

BAB 2 SYARAT RANCANGAN TEKNIK BATUAN DAPAT DITERIMA

Kestabilan lereng pada bendunganDalam berbagai kasus, bidang longsor potensial dihasilkan oleh pengeboran dengan

menggunakan mata bor intan dan pemantauan perpindahan kemiringan, yang relatif datar dan bagian dalam tektonik yang mempunyai sesar atau sesar geser di dasar lembah sungai. Sehingga perlu analisis lebih lanjur untuk melakukan desain kestabilan lereng untuk menghindari terjadinya longsoran pada suatu lereng batuan.

Gambar 1: Contoh gagian menyeluruh pada Gugusan Dutchman menunjukkan longsoran yang potensial di permukaan dan tingkatan air sebelum dan sesudah drainase.

Jadi gambar diatas menunjukkan salah satu faktor yang dapat mempercepat terjadinya longsoran lereng yakni ketika dilakukan pembendungan sehingga muka airtanah juga akan turun.

Perubahan bentuk lereng batuanDalam sebuah lereng di mana batuan mempunyai kekar tetapi tidak adanya

diskontinuitas signifikan yang keluar dari lereng yang menyebabkan geseran, perubahan bentuk dan kerusakan lereng dikendalikan oleh proses yang kompleks dari rotasi blok,kemiringan, dan pergeseran. Dalam kasus ekstrim,di mana massa batuan terdiri dari kekar vertikal yang memisahkan batuan yang besar dalam kolom-kolom,gerakan longsoran dan kerusakan dapat terjadi.

Gambar 2: Penampang keseluruhan bagian terowongan listrik Wahleach menunjukkan bagian asli dari terowongan dan letak saluran pengganti. Garis putus-putus adalah perkiraan letak batas-batas bertingkat antara batuan yang merenggang, retak dan lapuk dan batuan yang lebih utuh. Pergerakan lereng yang menurun saat ini sedang dipantau tepat di atas bagian tersebut.

Gambar diatas menunjukkan bahwa dengan adanya deformasi yang mengenai suatu tubuh lereng batuan, maka akan terjadi pergeseran sedikit demi sedikit dan mengubah struktur dari lereng sehingga akan mudah runtuh.

Faktor KeselamatanFaktor keselamatan didefinisikan sebagai faktor dimana parameter kekuatan geser dapat

dikurangi dalam rangka untuk membawa kemiringan (atau yayasan bendungan) ke keadaan

kesetimbangan membatasi. Hal ini berlaku untuk setiap desain di batu sejak kinerja struktur masing-masing akan unik tergantung pada set tertentu dari kondisi batuan, beban desain dan penggunaan akhir yang diinginkan. Oleh karena itu, faktor keselamatan untuk lereng akan dihitung untuk kedua kondisi drainase dan air tanah jenuh, untuk berbagai sudut gesekan dan kekuatan kohesif yang mencakup spektrum penuh yang dapat diantisipasi untuk kondisi geologi secara insitu. Ketersediaan “user-friendly” perangkat lunak komputer mikro untuk kebanyakan bentuk analisisbatas kesetimbangan yang berarti bahwa pengamatan parametrik dapat dilakukan dengan cepat dan mudah untuk desain.

BAB 3 KLASIFIKASI MASSA BATUAN

Rock quality designation index (RQD)Rock quality designation index (RQD) dikembangkan oleh Deere (Deere et al 1967) untuk memberikan perkiraan kuantitatif kualitas massa batuan dari log bor inti. RQD didefinisikan sebagai persentase potongan inti utuh lebih dari 100 mm (4 inci) dalam total panjang inti. Inti harus setidaknya ukuran NW (54,7 mm atau 2,15 inci diameter) dan harus dibor dengan tabung inti ganda-tabung.

Gambar diatas menunjukkan prosedur untuk pengukuran dan perhitungan RQD.

Modifikasi untuk RMR untuk pertambanganBerikut enam parameter yang digunakan untuk mengklasifikasikan suatu massa batuan

menggunakan sistem RMR oleh Bieniawaski:Uniaksial tekan kekuatan material batuan, kualitas batu penunjukan (RQD), jarak diskontinuitas, kondisi diskontinuitas, kondisi airtanah dan orientasi diskontinuitas.

Sistem Modifikasi RMR ini mengambil nilai RMR dasar, seperti yang didefinisikan oleh Bieniawski, dan menyesuaikan untuk menjelaskan tegangan induksi, perubahan stres dan efek peledakan dan pelapukan.

BAB 4 KEKUATAN GESER DISKONTINUITAS

Kekuatan geser permukaan planar

Misalkan sejumlah sampel batu yang diperoleh untuk pengujian geser. setiap sampelmengandung perlapisan yang disemen, dengan kata lain, kekuatan tarik harus diterapkan pada dua bagian dari spesimen dalam rangka untuk memisahkan mereka. Bidang perlapisan tersebut benar-benar planar, tidak ada penyimpangan permukaan.

Gambar Mesin geser dari tipe yang digunakan oleh Hencher dan Richards (1982) untuk pengukuran kekuatan geser sendi sheet dalam granit Hong Kong.

Geser kekuatan permukaan yang kasarPermukaan diskontinuitas alam di hard rock tidak pernah sehalus permukaan

gergajian atau tanah dari jenis yang digunakan untuk menentukan sudut gesekan dasar. Para undulations dan asperities pada permukaan kekar memiliki pengaruh signifikan terhadap perilaku geser nya. Umumnya, kekasaran permukaanini meningkatkan kekuatan geser dari permukaan, dan kekuatan ini meningkatkan sangat penting dalam hal stabilitas penggalian di batu.

Percobaan Patton pada kekuatan geser melihat-gigi specimen.

Pengaruh tekanan airBila tekanan air hadir dalam massa batuan, permukaan diskontinuitas dipaksa terpisah

dan n tegangan normal berkurang. Dalam kondisi steady state, di mana ada waktu yang cukup untuk tekanan air dalam massa batuan untuk mencapai kesetimbangan, tegangan normal yang berkurang didefinisikan oleh n '= (n - u), di mana u adalah tekanan air. Tegangan normal yang berkurang n 'biasanya disebut tegangan normal efektif, dan dapat digunakan pada istilah tegangan normaln dalam semua persamaan yang disajikan di bagian sebelumnya pada bab ini.

BAB 5 STRUKTUR STABILISASI TIDAK TERKONTROL PADA TEROWONGAN

Langkah yang dibutuhkan guna menangani masalah keruntuhan pada terowongan adalah :

1. Penghitungan rata-rata dip dan dip direction dari batuan.2. Identifikasi dari bagian yang berpotensi dapat longsor atau ambruk baik dari belakang

atau dari samping.3. Menghitung faktor keselamatan dari bagian tersebut, tergantung pada model kesalahan.4. Menghitung jumlah sanggaan yang dibutuhkan guna menjadikan setiap bagian secara

individual hingga ambang batas yang diterima.

Penyangga untuk mengontrol runtuhan.Sebuah karakteristik tambahan dari keruntuhan bukaan pada batuan penghalang

merupakan pergerakan yang sangat kecil tergantung pada batuan initi sebelum runtuh. Pada kasus atap terowongan yang runtuh, kesalahan dapat terjadi secepat penggalian pembukaan terowongan. Untuk dinding terowongan, bergeser beberapa milimeter sepanjang garis bidang planar dari dua interseksi akan sangat mengurangi kekuatan dari terowongan. Sehingga, sistem penyangga harus dapat bekerja secara kaku untuk merespon pergerakan tersebut.ini berarti bahwa pemasangan alat mekanis harus ditekankan dan harus dapat diperhitungkan sebelum sebuah pergerakan dapat mulai melakukan pergerakannya. Dengan kata lain, sebelum batas bukaan ditentukan.

Gambar penyanggaan mekanis batuan pengait untuk lubang bukaan pada atap dan dinding terowongan.

Pertimbangan pada rangkaian penggalian

Ketika berhadapan dengan penggalian yang lebih lebar seperti gua besar,ruang bawah tanah atau stasiun terowongan,masalah dari instalasi dukungan percontohan adalah sedikit lebih sederhana,yakni dengan menggali dengan beberapa langkah-langkah. Secara khas,pada ruang bawah tanah,penggaliannya dimulai dengan bagian atas yang mana dilakukan pemotongan sebelusm sisa dari goa besar digali menggunakanbenching.

Bagian garis tepi menunjukkan pembukaan penggalian yang luas pdalam 4 langkah dengan baut batu atau kabel yang telah terinstal pada tiap langkah untuk mendukung irisan, yang mana secara progresip juga mengarah pada atap dan dinding sisi galian. Panjang,orientasi,dan jarak dari baut atau kabel telah dipilih untuk

menjamin agar setiap irisan mampu mendukung sebelum diarahkan secara penuh pada permukann galian.

Ketika berhadapan dengan penggalian dengan tipe yang luas,struktur geologi dari massa bebatuan sekitar akan dapat diketahu/diidentifikasi dari cara inti pengeboran atau ketika mengakses saluran bawa dan penyorotan yang layak dari irisan berpotensial yang ada. Penyorotan ini dapat ditetapkan dengan memetakan tambahan pada tiap tingkatan dari penggalian secara mantap. program UNWEDGE menyediakan seebuah alat effektif untuk mengetahui ukuran dan bentuk dari irisan berpotensional dan apa saja yang dibutuhkan untuk memantapkan nya.

Sketsa garis tepi menunjukkan desain pendukung yang berdasarkan pada irisan dengan kemungkinan terluas yang dapat terjadi pada atap atau dinding pengggalian. Irisan ini biasanya terbentuk pada massa bebatuan dengan keras pada permukaan yang terputus seperti bagian atas pesawat terbang pada lapisan batuan sedimen. Pada kebanyakan batuan metamorf atau batu igneous,keadaan permukaannnya yang terputus tidaklah bersambung dan ukuran dari irisan dapat dibentuk secara terbatas dengan ketekunan permukaan.

BAB 9 ANALISIS BAHAYA RUNTUHAN

Mekanika Keruntuhan Batuan (Rockfall)

Runtuhan batuan umumnya diprakarsai oleh beberapa peristiwa iklim atau biologis yang menyebabkan perubahan dalam gaya yang bekerja pada batu. Peristiwa ini mungkin termasuk tekanan pori meningkat karena infiltrasi curah hujan, erosi bahan sekitarnya selama badai hujan deras, pembekuan air dicela batuan di daerah beriklim dingin, degradasi kimia atau pelapukan pertumbuhan, batu akar atau leverage oleh akar bergerak dalam angin kencang. Dalam lingkungan konstruksi aktif, potensi untuk inisiasi mekanik dari runtuhan yang mungkin akan menjadi satu atau dua lipat lebih tinggi dari kejadian awal iklim dan biologi yang dijelaskan di atas.Langkah-langkah untuk mereduksi dampak keruntuhan antara lain:

Pengurangan tingkat energi yang berkaitan dengan penggalianMetode penggalian tradisional untuk lereng batu keras melibatkan penggunaan bahan

peledak. Bahkan ketika sangat hati-hati direncanakan ledakan terkontrol yang dilakukan, intensitas tinggi gaya durasi singkat bertindak berdasarkan massa batuan.

Membuat penahanan mekanik dengan berbagai bentuk jenjang atau dengan membuat galian parit penahan material longsoran.

Membuat rangkain penangkap seperti jaring cincin untuk menahan material jatuhan, akan tetapi terlebih dahulu dilakukan pengujian kekuatan dan kemungkinan daya berat dari jatuhan material tersebut.

Gambar Langkah-langkah Mungkin untuk mengurangi kerusakan akibat keruntuhan batuan.

BAB 10 TEKANAN IN SITU DAN INDUKSI

Bab ini berkaitan dengan pertanyaan mengenai tekanan in situ dan juga dengan perubahan tekanan yang diinduksi ketika terowongan atau gua-gua yangdigali pada batuan yang memiliki tekanan. Permasalahan yang terkait dengan keruntuhan batuan di sekitar bukaan bawah tanah dan dengan desain penunjang untuk bukaan tersebut.

Analisis Tekanan Induksi

Ketika bukaan bawah tanah digali ke dalam massa batuan tertekan, tekanan pada sekitar bukaan baru didistribusikan kembali. menunjukkan irisan vertikal normal terhadap sumbu terowongan.

BAB 11 SIFAT MASSA BATUAN

Bab ini menyajikan versi terbaru dari kriteria Hoek-Brown dalam bentuk praktis yang ditemukan di lapangan dan yang muncul untuk menyediakan suatu hasil set yang paling dapat diandalkan untuk digunakan sebagai masukan untuk metode analisis yang digunakan saat ini dalam rekayasa batuan.

Ketidakpastian yang terkait dengan memperkirakan sifat-sifat dalam massa batuan memiliki dampak yang signifikan pada desain lereng dan penggalian pada batuan. Contoh-contoh yang telah diselidiki dalam bagian ini menunjukkan bahwa, bahkan ketika menggunakan perkiraan 'terbaik' saat ini tersedia, kisaran kalkulasi faktor keselamatan yang tidak baik. Kisaran tersebut menjadi mengkhawatirkan bila teknik pemeriksaan yang rendah dan prosedur laboratorium yang tidak memadai digunakan.

Contoh-contoh berikut disajikan untuk menggambarkan berbagai sifat massa batuan yang dapat ditemui di bidang dan memberikan beberapa gambaran tentang bagaimana estimasi sifat massa batuan itu ditangani di sejumlah proyek yang sebenarnya.

Kepadatan batuan lunak

Dalam rangka untuk merancang bukaan batuan bawah tanah, upaya dilakukan untuk mengklasifikasikan massa batuan sesuai dengan sistem RMR Bieniawski. Massa batuan tersebut memiliki sedikit diskontinuitas dan sebagainya menetapkan parameter realistis untuk istilah tergantung pada jarak dan kondisi yang terbukti sangatlah sulit. Akhirnya, diputuskan untuk menangani massa batuan lemah tetapi homogen 'hampir utuh', untuk menentukan sifat-sifatnya dilakukan tes triaksial pada spesimen berdiameter besar.

Kepadatan massa batuan keras

Massa batuan dapat digambarkan sebagai BLOCKY / SANGAT BAIK dan nilai GSI, dari Tabel berikut adalah 75. Tipe karasteristik untuk massa batuan adalah sebagai berikut: