Geologi Teknik awalnya muncul dan berkembang sebagai bagian dari seni dan ilmu rekayasa dengan memberikan penjabaran dan atribut kepada data-data dan informasi geologi tradisional untuk keperluan pekerjaan rekayasa sipil dan lingkungan.

Geologi Teknik awalnya muncul dan berkembang sebagai bagian dari seni dan ilmu rekayasa dengan memberikan penjabaran dan atribut kepada data-data dan informasi geologi tradisional untuk keperluan pekerjaan rekayasa sipil dan lingkungan.

Tegangan (Stress) adalah gaya (F) yang bekerja dalam suatu satuan luas (A) tertentu bidang permukaan material.

Satuan tegangan adalah kg/cm2, N/m2, Pa, dll.

Tegangan merupakan sebuah kuantitas vektor, dan dapat diurakan secara tipikal ke dalam komponen normal dan paralel (shear) terhadap bidang permukaan material.

Tegangan (stress) dan tekanan (pressure) memiliki kuantitas fisik yang sama, tetapi umumnya digunakan dalam konteks yang berbeda

Tegangan :

Tegangan dalam arah tertentu (directional stress)

Material yang memiliki kuat geser

Semua batuan (termasuk unconsolidaeted materials)

Tekanan :

Tekanan fluida hidrostatik

Material dengan kuat geser yang tidak berarti

Semua fluida atau gasTegangan kompresif dan geser pada bidang X-Y dari bentukan dasar sebuah kubus

Dalam kondisi kesetimbangan, jumlah tegangan yang bekerja di permukaan dan momen gayanya (xy, yx) sama dengan nol

Tegangan normal ( atau n) vektor tegangan yang memiliki arah normal atau tegak lurus dengan bidang permukaan, sedangkan tegangan geser ( atau s) searah atau paralel dengan bidang permukaan

Tegangan normal positif disebut juga sebagai tegangan kompresif atau kompresi (compression), sedangkan tegangan normal negatif disebut tarikan (tension)

Tegangan geser positif memiliki arah berlawanan dengan arah jarum jam dan tegangan geser negatif sebaliknya

Representasi grafis dari kondisi tegangan yang bekerja pada suatu titik dikenal sebagai lingkaran Mohr.

Kondisi beberapa tegangan

Tegangan geser hanya bisa terbentuk bila tegangan-tegangan utama yang bekerja tidak sama

Perbedaan tegangan disebut sebagai simpangan tegangan (deviatoric stress)

Tiga jenis tegangan utama (principle stresses) :

2d3d

3D anatomi tegangan (stress tensor) dapat direpresentasikan dengan matriks Cartesian derajat 2 dengan sembilan komponen (tegangan)

Komponen vektor tegangan normal

xx

yy

zz

Komponen vektor tegangan geser

xy

xz

yx

yz

zx

zy

Keruntuhan geser planar terbentuk dari hasil interaksi tegangan normal pada bidang keruntuhan dan tegangan geser pada sepanjang bidang keruntuhan

Diagram Mohr umumnya merupakan representasi 2-dimensi (pada bidang dimana 2 berada atau dalam hal ini 2 diabaikan)

Sudut merupakan sudut antara tegangan utama terbesar (1) dan tegangan normal

Rekonstruksi selubung keruntuhan melalui uji kompresi triaksial

Perpindahan (Displacement) dan Regangan (Strain) Regangan dapat didefisikan sebagai perubahan posisi relatif partikel-partikel suatu material dalam dua waktu yang berbeda

Istilah perpindahan (displacement) atau deformasi material (material deformation) seringkali digunakan untuk mendefinikan suatu regangan

Deformasi material umunya dicirikan oleh adanya perbedaan posisi titik-titik sebelum dan sesudah belangsungnya deformasi

Regangan dapat direfleksikan oleh :

Perubahan bentuk (shape)

Perubahan volume (dilation)

Rotasi bidang dan garis

Perubahan panjang garis

Kondisi regangan di alam cenderung heterogen (heterogeneous strain) daripada homogen (tranformasi linear)

Regangan tidak memiliki satuan (unitless)

Regangan merupakan konsep dasar dari mekanika kontinu (continuum mechanics) dimana tubuh (material) terdeformasi secara kontinu

Beberapa jenis regangan, reversible (recoverable), permanent, atau kombinasi keduanya

Regangan dapat secara aksial (axial strain) atau sebagai suatu regangan tubuh material (volumetric strain)

Sehingga regangan umumnya dicirikan oleh perubahan volume dan/atau bentuk

Deformasi (Deformation) Perbedaan posisi dari suatu titik tertentu (pada suatu materi) sebelum dan sesudah (material tersebut) terdeformasi.

Sejarah regangan (strain history) dari tahap sebelum dan sesudah terdeformasi.Material dikatakan elastik bila memiliki sifat (fully) reversible strain

Dalam hal ini regangan elastik linear mengikuti Hukum Hooke yaitu tegangan normal proporsional terhadap ekstensi atau regangan aksial

Kondisi pure elastic terbentuk bila seluruh regangan yang terbentuk bersifat reversible

Permanent, non-recoverable strain terbentuk jika tegangan normal melampaui yield point material

Deformasi plastis atau ductile terbentuk jika material tersebut tidak mengalami keruntuhan

Sebagian besar material bumi memiliki perilaku baik elastis maupun plastis

Creep (rayapan) atau viscous deformation terbentuk jika regangan merupakan fungsi dari waktu (time dependent) batuanHomogen (homogeneous)

Kontinu (continuous)

Isotropik (isotropic)

Heterogen (heterogeneous)

Diskontinu (discontinuous)

Anisotropik (anisotropic)

Homogeneous Continuous Isotropic

Heterogeneous Discontinuous Anisotropic

Sifat Fisik atau Dasar Pengujian sifat fisik atau dasar umumnya dilakukan di laboratorium pada contoh batuan segar atau lapuk ringan yang tidak mengalami peretakan untuk mendapatkan pengertian yang baik karakter alami batuan.

Sifat fisik atau dasar meliputi :

hubungan volumeberat (berat jenis, densitas and porositas)

kekerasan (untuk tujuan ekskavasi)

durabilitas dan reaktivitas (untuk kualitas aggregat)

Densitas .. berat per satuan volume batuan.

Densitas alami (bulk/natural)

Densitas jenuh (saturated)

Densitas kering (dry)

Hardness .... skala kererasan relatif batuan.

KekerasanSimbolDeskripsi

Sangat LunakRH-0Sama dengan OH-4 dan OH-5 dan hanya dapat diambil dengan pemboran kering. Contohnya beberapa jenis tuf dan batulempung.

LunakRH-1Dapat digores dengan kuku dan diambil dengan palu geolog serta cepat dibor dengan mata bor widya, misalnya beberapa jenis batupasir, batulanau dan serpih.

Agak LunakRH-2Dapat digores dengan pisau dan cukup baik dibor degnan mata bor widya, contohnya batupasir yang tersemen baik dan batugamping.

Agak KerasRH-3Sukar digores dengan pisau, sukar diambil dengan palu geologi tetapi ujung contoh batu masih mudah dipecahkan dengan palu. Batu masih dapat dibor dengan mata bor widya tetapi kadang-kadang memerlukan matabor intan, contohnya basalt.

KerasRH-4Ujung contoh batu sukar dipecah dengan palu, tak dapat digores dengan pisau dan pemboran memerlukan mata bor intan, contohnya kuarsit.

Sangat KerasRH-5Kemajuan pemboran dengan mata bor intan sangat lambat, contohnya rijang, batuan terslifikasi.

Sifat Indeks Sifat indeks batuan meliputi :

tekanan uniaksial

index beban titik (point load)

kecepatan gelombang sonik

Uji indeks dimaksudkan untuk memperoleh informasi dasar mengenai sifat batuan dalam kaitannya dengan usaha melakukan klasifikasi

Sifat mekanik Banyak metode uji laboratorium yang digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik batuan. Sifat mekanik umumnya digunakan sebagai parameter desain utama dalam pekerjaan rekayasa.

Kuat tekan (compressive strength)

Kuat geser (shear strength)

Kuat tarik (tensile strength)

Perilaku deformasi (deformation behaviour) dll.Kuat Tekan (Compressive Strength)Bisa merupakan kuat tekan uniaksial (UCS), biaksial ataupun triaksial.

Uji tekan uniaksial merupakan uji yang paling tua, sederhana dan praktis untuk mengetahui kuat tekan.

Selain nilai UCS, uji tekan uniaksial juga dilakukan untuk mendapatkan nilai modulus elastisitas dan nisbah Poisson.

Modulus Elastisitas Untuk kebanyakan batuan, kurva tegangan-regangan uniaksial sebelum mengalami keruntuhan umumnya mendekati bentuk linear (=E).

E dikenal sebagai modulus elastisitas (modulus Young) yang mencerminkan kapasitas deformasi batuan atau kekakuannya (stiffness).

Nisbah Poisson merupakan rasio antara regangan lateral (radial/tranversal) dan vertikal (aksial).

Complete stress-strain curves for coal measures rocks in Eastern

Chinas under the uniaxial compressive test (Meng et al., 2006).

Uniaxial compressive test results in Eastern Chinas coal measures

(Peng and Wang, 2001).

Kuat Tekan Triaksial Uji tekan triaksial merupakan merupakan uji yang paling penting untuk mengetahui sifat mekanik batuan.

Tegangan utama terbesar (1) diberikan sepanjang aksis sampel batuan silinder dan tegangan utama terkecil (3) diberikan oleh tekanan fluida pembatas pada permukaan sampel.

Baik UCS dan selubung keruntuhan (failure envelope) dapat diketahui dari pengujian ini.

Kekuatan batuan naik ketika tekanan (fluida) pembatas naik.

Batuan memiliki kekuatan lebih tinggi ketika berada dalam kondisi tegangan 3D.

Modulus elastisitas tidak konstan, melainkan naik ketika tekanan (fluida) pembatas naik.

dalam kaitannya dengan kegiatan REKAYASA, paling tidak harus diidentifikasi :

Variasi tipe dan sifat keteknikan batuan

Distribusi bidang-bidang diskontinuitas

Tegangan alamiah (existing) yang ada

Keterkaitan antara berbagai faktor tersebut di atas sesuai dengan rekayasa yang akan dilaksanakan.Diskontinuitas Batuan Diartikan sebagai segala sesuatu yang membatasi sikuen kontinuitas batuan.

Secara mekanik, diskontinuitas umumnya memiliki kuat tarik kecil atau bahkan nol (zero tensile strength)

Karakterisasi Diskontinuitas Batuan

Rock Quality Designation atau RQD (Deere et al., 1967) merupakan estimasi kuantitatif kualitas massa batuan dari log inti peboran (umumnya untuk NX-size core)

RQD dapat dikatakan sebagai modifikasi dari perolehan inti bor (core recovery)

RQD pada dasarnya mengukur derajat (densitas) diskontinuitas massa batuan.

Bahasa komunikasi antar ahli

Membandingkan (kondisi) massa batuan

Klasifikasi perilaku massa batuan

Kajiam kualitas massa batuan

Kajiam kebutuhan perkuatan (ground support)

Mendapatkan parameter desain awal

Rock Mass Rating (RMR) RMR based on five parameters:

Uniaxial strength, qu

Rock Quality Designation, RQD

Spacing of Discontinuities

Condition of the Discontinuities

Groundwater Conditions

RMR = R1+R2+R3+R4+R5

Adjustment for Joint Orientation relative to construction

Tipe keruntuhan batuan.

Potensi keruntuhan lereng batuan sangat dipengaruhi oleh keberadaan diskontinuitas :

Tegangan kompresif dan geser pada bidang X-Y dari bentukan dasar sebuah kubus

Dalam kondisi kesetimbangan, jumlah tegangan yang bekerja di permukaan dan momen gayanya (xy, yx) sama dengan nol

Rekonstruksi selubung keruntuhan melalui uji kompresi triaksial