tugas geologi teknik yansyah

Download Tugas Geologi Teknik Yansyah

Post on 29-Nov-2015

57 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

TUGASGEOLOGI TEKNIKMEKANIKA BATUAN

DISUSUN OLEH :YANSYAH OKTRIONO PUTRA12.2010.1.00125

Jurusan Teknik GeologiFakultas Teknologi Mineral dan KelautanInstitut Teknologi Adhi Tama Surabaya.2013

i

BAB IMEKANIKA BATUAN DAN BATUAN

1.1. Definisi Mekanika Batuan

A. Menurut TalobreMekanika Batuan adalah sebuah teknik dan juga sains yang tujuaanya adalah mempelajari perilaku ( behaviour ) batuan di tempat asalnya untuk dapat mengendalikan pekerjaan pekerjaan yang di buat pada batuan tersebut ( seperti penggalian bawah tanah dan lainnya.Sehingga mekanika batuan tidak sama dengan ilmu geologi yang didefinisikan oleh talobre sebagai sains deskriptif yang mengidentifikasi batuan dan mempelajari sejarah batuan.

B. Menurut CoatesMekanika adalah ilmu yang mempelajari efek dari gaya atau tekanan pada sebuah benda misal : percepatan, kecepatan dan perpindahan.Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari efek dari pada gaya terhadap batuan

C. Menurut para Insinyur Mekanika batuan adalah suatu analisis dari pada beban atau gaya yang dikenakan pada batuan. Analisis dari dampak dalam yang dinyatakan dalam tegangan ( stress ), regangan (strain) atau energi yang di simpan. Analisis akibat dari dampak dalam tersebut, yaitu rekahan ( fracture ), aliran atau deformasi dari batuan.

D. Menurut US National Committen On Rock Mechanics (1984)Mekanika Batuan adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari perilaku ( behaviour ) batuan baik secara teoritis maupun terapan, merupakan cabang dari ilmu mekanika yang berkenaan dengan sikap batuan terhadap medan medan gaya pada lingkungannya.E. Menurut BudavariMekanika Batuan adalah ilmu yang mempelajari mekanika perpindahan padatan untuk menentukan distribusi gaya gaya dalam dan deformasi akibat gaya luar pada suatu benda padat.

F. Menurut Hudson dan HarrisonMekanika Batuan adalah ilmu yang mempelajari reaksi batuan yang apabila padanya dikenai suatu gangguan. Dalam hal ini material alam, ilmu ini berlaku untuk masalah deformasi suatu struktur geologi, seperti : lipatan, patahan dan rekahan berkembang begitu tegangan terjadi pada batuan selama proses geologi.

G. Secara UmumMekanika Batuan adalah ilmu yang mempelajari sifat dan perilaku batuan bila terhadapnya dikenakan gaya atau tekanan.

1.2. Definisi Batuan

Berdasarkan definisi tentang batuan dalam geologi teknik terbagi menjadi dua definisi anggapan, yang terbagi atas menurut pandangan disiplin ilmu Sipil dan Geologi. Hal tersebut di karenakan karena bidang geologi teknik merupakan kombinasi rekayasa atas perpaduan antara disiplin ilmu teknik sipil dan teknik geologi.

1.2.1. Definisi Batuan Menurut Tijauan GeologiBatuan adalah agregat padat dari mineral, atau kumpulan yang terbentuk secara alami yang tersusun oleh butiran mineral, gelas, material organik yang terubah, dan kombinasi semua komponen tersebut. Secara umum, batuan terbagi menjadi tiga, yaitu :1.Batuan beku(igneous rock)Merupakan batuan yang terbentuk atas proses pendinginan magma secara langsung, batuan beku ini memiliki susunan komposisi massa kristal mineral yang saling berhubungan dengan proses terbentuknya batuan.2.Batuan Sediment(sediment rock)Merupakan batuan hasil litifikasi bahan rombakan batuan hasil sedimentasi yang mengalami proses sedimentasi dan pembatuan (Klastik non klastik). Batuan ini juga terbentuk oleh proses kimia (sedimentasi kimiawi) yang kemudian menjadi batuan sedimen.3.Batuan Metamorf(metamorphic rock)Merupakan batuan yang berasal dari genesa suatu batuan asal yang mengalami perubahan tekstur dan komposisi mineral pada fase padat sebagai akibat perubahan kondisi fisika (tekanan, temperatur, tekanan dan temperatur).

Gambar 1.1. Siklus batuan

Siklus batuan dimulai dari magma yang mengalami pendinginan dan menjadi Batuan Beku, setelah itu Batuan Beku mengalami pelapukan dan berubah menjadi material-material sedimen, material sedimen tersebut mengalami lithifikasi menjadi Batuan Sedimen, sementara itu jika Batuan Beku dan Batuan sedimen jika mendapatkan tekanan dan suhu yang tinggi akan berubah menjadi Batuan Metamorf. Batuan Metamorf dan Batuan sedimen akan berubah menjadi material sedimen jika mengalami pelapukan, dan khusus untuk batuan metamorf akan kembali menjadi magma, jika mengalami peleburan.

1.2.2. Definisi Batuan Menurut Tijauan Teknik Sipila. Istilah batuan hanya untuk formasi yang keras dan padat dari kulit bumi.b. Batuan adalah suatu bahan yang keras dan koheren atau yang telah terkonsolidasi dan tidak dapat digali dengan cara biasa.

1.3. Sifat BatuanSifat batuan yang sebenarnya di alam adalah :

1.3.1. Heterogena. Jenis mineral pembentuk batuan yang berbeda.b. Ukuran dan bentuk partikel/butir berbeda di dalam batuan.c. Ukuran, bentuk, dan penyebaran void berbeda di dalam batuan.

1.3.2. DiskontinuMassa batuan di alam tidak kontinu (diskontinu) karena adanya bidang- bidang lemah (crack, joint, fault, fissure) di mana kekerapan, perluasan dan orientasi dari bidang bidang lemah tersebut tidak kontinu.

1.3.3. AnisotropKarena sifat batuan yang heterogen, diskontinu, anisotrop maka untukdapat menghitung secara matematis misalnya sebuah lubang bukaan yangdisekitarnya terdiri dari batuan D1, D2, D3, diasumsikan batuan ekivalenD' sebagai pengganti batuan D1, D2, D3 yang mempunyai sifat homogen,kontinu dan isotrop.

1.4. Ciri Mekanika BatuanA. Dalam ukuran besar, solid dan massa batuan yang kuat/keras, maka batuan dapat dianggap kontinu.B. Bagaimanapun juga karena keadaan alamiah dan lingkungan geologi, maka batuan tidak kontinu (diskontinu) karena adanya kekar, fissure, schistosity, crack, cavities dan diskontinuitas lainnya. Untuk kondisi tertentu, dapat dikatakan bahwa mekanika batuan adalah mekanika diskontinu atau mekanika dari struktur batuan.C. Secara mekanika, batuan adalah sistem "multiple body".D. Analisis mekanika tanah dilakukan pada bidang, sedang analisis mekanika batuan dilakukan pada bidang dan ruang.E. Mekanika batuan dikembangkan secara terpisah dari mekanika tanah,F. Mekanika batuan banyak menggunakan metoda: Teori Elastisitas, Teori Plastisitas, Analisa batuan, sistem struktur batuan secara eksperimen.

BAB IIANALISA TEGASAN (STRESS)

2.1. Tegasan (Stress) Pada BatuanKonsep dasar tegasan adalah Gaya dan Vektor.

Hukum Newton II : F = Ma

Satuan dari gaya : Kg m/s2 =Newton (N)

Dyne = gram cm/s2

N =..dynes

a.Gaya : besaran vektor yang memiliki arah dan besaran

b.Dua atah gaya yang bekerja yang menghasilkan arah gaya utamanya.

Gambar 1.2. Gaya besaran vektor Macam-macam gaya :

(A) Balance

(B) Torque

(C) Static Equilibrium

(D) Dynamic Equilibrium

Gambar 1.3. Macam macam gaya

Stress adalah Gaya yang bekerja persatuan luas.

= F/A

A = area, F=Newton (N),

Stress units = Psi, Pascal (Pa) [ bar (105 Pa)]

Stress pada Dua Dimensi

Gambar 1.4. Tipe jenis stress (normal stress, shear stress, dan stress)

2.2. Stress Ellipsoid

a) Triaxial stress

b) Principal planes of the ellipsoid

Gambar 1.5. Bentuk stress elipsoid.

Principal Stress:

1 > 3

x, z = Surface Stress

GEOLOGI TEKNIK MEKANIKA BATUAN | 1

Principal Stress:

s1 > s2 > s3

Stress Tensor Notation111213

2223

= 21

3233

31

12 = 21, 13 = 31,

23 = 32

Gambar 1.6. Bentuk konvensi dari stress tensor.

2.3. Dasar Persamaan Stress

Prinsip Stress:

1 > 2 > 3

Semua sumbu stress yang saling tegak lurus

Shearstressare zero in the

direction ofprincipal stress

N=1+3+1 3cos 2

22

N=13sin 2

2

Gambar 1.7. Sumbu prinsip stress.

2.4. Hubungan di Balik Stress dan Strain

Menggunakan evaluasi deformasi batuan Reologi batuan

Menggunakan Apartur Deformasi Triaxial

Mengukur Tingkat Regangan

Kekuatan Duklinitas

BAB IIIANALISA REGANGAN (STRAIN)

3.1. Regangan (Strain) Pada Batuan

Kondisi Awal : Perubahan bentuk akibat stress

= Strain = Regangan

Arah Axial : a =a /a

Arah Lateral : l =l / l

Gambar 1.8. Arah regangan (strain).

V Awal = p x l x t = plt

V Akhir = (p + p) x (l + l) x (t + t)Uji Kuat Tekan p (1 + a) x l (1+ l) x t (1+ l)

p (1 + a) x lt (1+ l)

plt (1 + a)(1+ l) V = plt (1 + a)(1+ l) - plt plt {(1 + a)(1+ l) - 1}

plt {(1 + a)(1+ 2l + l )-1} lt {2l + l + + 2 l + l )}

plt a 2a a = plt (a + 2l )

Regangan Volumetrik :

V /V = a + 2 l

Contoh :

Harga Regangan untuk batuan V -Jatibarang

pada tegangan 150 Mpa adalah (dalam E-5) :

a = 15 l = 0.86

v = a + 2l + l + 2a l + a l 15 + 1 72 + 0 0000074 + 0 00026 + 0 0000000011

1.72 0.0000074 0.00026 0.0000000011

16.72 + 0.0002674011 16.7202674011

Tidak mengalami Deformasi Mengalani Deformasi

ANALISA KINEMATIK

aba

A. Rigid BodyB. Rigid Body

TranslationfRotation

fce

b

edc

abd

C. Original Objectfc

E. Nonrigid Deformation

edby Distortion

ab

ab

fcfc

ed

D. Nonrigid Deformationed

by Dilation(Davis and Reynolds, 1996)

TYPE RENGGANGAN

I

H H

A. Homogeneous strain

B. Inhomogeneous strain

DASAR DARI RUMUS RENGGANGAN

lf = 8 cmExtension (e) = (lf lo)/lo

Lengthening e>0 and shortening e