MEKANIKA BATUAN

Defenisi

Menurut Talobre Mekanika  batuan  adalah  sebuah  teknik  dan   juga   sains  yang  tujuannya  adalah  mempelajari perilaku (behaviour)  batuan  di  tempat  asalnya untuk dapat mengendalikan  pekerjaan - pekerjaan  yang dibuat pada batuan  tersebut  (seperti  penggalian dibawah tanah dan lain-lainnya).

Menurut Coates, seorang ahli mekanika batuan dari Kanada, Mekanika  adalah  ilmu yang mempelajari efek dari gaya atau tekanan pada sebuah benda.

Mekanika Batuan merupakan ilmu teoritis dan terapan tentang perilaku mekanik batuan, berkaitan dengan respons batuan atas medan gaya dari lingkungan sekitarnya (Deere, D.V., dalam Stagg & Zienkiewicz, 1968)

Ilmu Mekanika Batuan  : Ilmu Pengetahuan teoritik dan terapan : terapan yang mempelajari karakteristik, perilaku dan respons massa batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya disekitarnya,baik krn aktivitas manusia maupun alamiah.

Menurut US National Committee on Rock Mechanics(1964)  dan dimodifikasi (1974):
Mekanika batuan mempelajari antara lain :
• Sifat fisik ; mekanik serta karakteristik massa batuan.
• Berbagai teknik analisis tegangan ; rengangan batuan.
• Prinsip yg menyatakan respons massa batuan thd beban.
• Metodologi yang logis untuk penerapan teori dan terapan; teknik mekanika untuk solusi problem fisik nyata dibidang rekayasa batuan.

 

Sifat massa batuan di alam dan asumsi dasar :

1. Heterogen :
• Mineralogis : jenis mineral pembentuk batuan yang berbeda-beda.
• Butiran padatan :Ukuran dan bentuk berbeda-beda.
• Void : ukuran, bentuk, penyebaran berbeda-beda.

2. Anisotrop :
Mempunyai sifat yang berbeda-beda pada arah yang berbeda.

3. Diskontinu :
Massa batuan selalu memiliki unsur struktur geologi yang mengakibatkannya tidak kontinu seperti karena kekar, sesar, retakan, fissure, bidang perlapisan. Struktur geologi ini cenderung “memperlemah” kondisi massa batuan.

Bidang – bidang rekayasa disiplin mekanika batuan berperan penting dalam :

• Rekayasa pertambangan : penentuan metode penggalian (rock cutting),pemboran &peledakan batuan, stabilitas timbunan overburden, stabilitas timbunan overburden, stabilitas terowongan & lombong(stoping).

• Industri minyak bumi : pemboran oil drilling, rock fracturing.

• Rekayasa sipil : pondasi jembatan & gedung bertingkat, underground storage, tunnel dangkal dan dalam, longsoran lereng batu, pelabuhan, airport, bendungan dsb.

• Lingkungan hidup ; rock fracturing kaitannya dengan migrasi polutan akibat limbah industri.

Interaksi fungsional dalam rekayasa pertambangan. Bertujuan utk mengembangkan suatu skedul produksi & biaya yang berkesinambungan untuk operasi penambangan.

Mekanika batuan mempelajari :

1)  Mekanisme deformasi kristal-kristal mineral yang mengalami tekanan tinggi pada temperatur tinggi

2)  Perilaku triaksial batuan di laboratorium

3)  Stabilitas dinding terowongan, bahkan :

4)  Mekanisme pergerakan-pergerakan kerak bumi sendiri, dalam hal ini jelas geologi berperan, antara lain material-material yang terlibat : 

- masa batuan yang keberadaannya tidak terlepas dari  lingkungan geologi  atau dihasilkan dari lingkungan geologi

- karakter fisiknya, yang merupakan fungsi dari cara terjadinya dan dari semua proses yang terlibat

- stabilitas dinding terowongan, bahkan

- sejarah geologi pada lokasi kejadian


Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Batuan

•Sifat Fisik batuan , misalnya :

  Berat isi ; Specific Gravity , Porositas , Absorbsi , Void ratio.

•Sifat Mekanik Batuan misalnya :

  Kuat tekan , Kuat tarik , Modulus elastisitas, Poisons ratio.

Kedua sifat tersebut dapat ditentukan  di laboratorium , maupun dilapangan ( insitu-test )

 Uji Sifat Mekanik Di Lapangan : 

1.Rock loading test  ( Jacking test )

2.Block Shear test

3.In situ Triaxial compression test 

Uji Sifat Mekanik Di Laboratorium : 

1.Pengujian Kuat Tekan ( Unconfined compressive strength test )

2.Pengujian Kuat Tarik ( Indirect tensile strength test )

3.Point Load test ( tes Franklin )

4.Pengujian Triaxial

5.Punch Shear test

6.Direct box shear strength test

7.Ultrasonic Velocity Test

 

Macam - Macam Penimbangan Contoh Batuan : 

1.Berat contoh batuan asli (Natural)  :  Wn

2.Berat contoh kering ( sesudah dimasukkan dalam oven 90 derajat Celcius selama  24 jam ) :  Wo

3.Berat contoh jenuh ( sesudah direndam dalam air selama  24 jam ) : Ww

4.Berat contoh jenuh + berat air + berat bejana :  Wa

5.Berat contoh jenuh tergantung dalam air + berat air + berat bejana : Wb

6.Berat contoh jenuh dalam air :  Ws  =  ( Wa – Wb )

7.Volume contoh total  = Ww – Ws

8.Volume Contoh tanpa pori-pori  = Wo - Ws

Perencanaan dan Perancangan Tambang

Geologi Mekanika

Pertambangan Batuan

Komponen ; urutan program Mekanika Batuan untuk pertambangan.
• Karakteristik Lokasi Penentuan sifat - sifat hidromekanika dari massa batuan induk yg akan disambung.
• Perumusan model tambang Konseptualisasi data karakterisasi lokasi.
• Analisis Rancangan. Pemilihan & aplikasi metode matematika & Komputasional untuk mengkaji beberapa tata letak dan strategi tambang.
• Pemantauan kinerja batuan, pengukuran respons massa batuan akibat operasi penambangan.
• Analisis Retrospektif Kuantifikasi sifat massa batuan insitu & identifikasi bentuk respon dominan dari struktur tambang.
- Terhadap karakteristik lokasi tidak pernah menghasilkan data yang cukup komprenhensif yang dapat dipakai untuk merencanakan seluruh umur tambang.
- Rancangan tambang adalah proses evolutif dimana respons rekayasa dirumuskan untuk mencerminkan kinerja struktur tambang pada kondisi.