PRESENTASI PRAKTIKUM MEKANIKA BATUAN

PRESENTASIPRAKTIKUM MEKANIKA BATUANDisusun Oleh :FAJAR ANDRIYANI112.11.0102

LABORATORIUM MEKANIKA BATUANPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNOLOGI MINERALUNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN YOGYAKARTA2013PENDAHULUAN2pendahuluanMekanika Batuan adalah ilmu pengetahuan teoritik dan terapan yang mempelajari tentang karakteristik, perilaku, dan respon massa batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya disekitarnya baik karena aktivitas manusia maupun alamiah.Dalam Mekanika Batuan dipelajari sifat-sifat fisik batuan (seperti bobot isi, specific gravity, porositas, void ratio, absorpsi, dan lain-lain), dan juga sifat mekanik batuan (seperti kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas, poissons ratio, kuat geser, dan lain-lain).

Penentuan sifat fisik batuan merupakan pengujian tak merusak (non destructive test), sedangkan pengujian sifat mekanik batuan merupakan pengujian merusak (destructive test) sehingga percontoh batu hancur.Pengujian terhadap batuan yang telah dilakukakan di laboratorium mekanika batuan meliputi :Parameter yang diperoleh, yaitu :Bobot isi asli,Bobot isi kering,Bobot isi jenuh,Berat jenis nyata,Berat jenis semu,Kadar air asli,Kadar air jenuh,Derajat kejenuhan,Porositas,Angka pori.Parameter yang diperoleh, yaitu :Kuat tekan uniaksial,Batas elastik,Modulus elastisitas,Poissonss ratio.

1. Pengujian Sifat Fisik2. Pengujian Kuat Tekan UniaksialParameter yang diperoleh, yaitu :Kuat tarik secara tidak langsung,Kohesi,Sudut geser dalam.Parameter yang diperoleh, yaitu :Kuat geser,Kohesi,Sudut geser dalam.3. Pengujian Kuat Tarik Tidak Langsung4. Pengujian Kuat Geser LangsungParameter yang diperoleh, yaitu :Core recovery,RQD,Kualitas batuan.Parameter yang diperoleh, yaitu :Indeks Point-Load,Kuat tekan uniaksial secara tidak langsung.5. Rock Quality Designation6. Pengujian Beban TitikPENGUJIAN SIFAT FISIKACARA IDASAR TEORISifat fisik batuan yang ditentukan meliputi :

Bobot isi asli =

Bobot isi kering =

Bobot isi jenuh =

Berat jenis semu =

Berat jenis nyata =

Kadar air asli =

Kadar air jenuh =

Derajat kejenuhan =

Porositas =

Angka pori =

Keterangan :Wn = Berat perconto asli (natural)Wo= Berat perconto kering (setelah dioven selama 24 jam dengan temperatur 90C)Ww= Berat perconto jenuh (setelah dijenuhkan selama 24 jam)Ws= Berat perconto jenuh yang tergantung dalam air Wo Ws= Volume perconto tanpa pori-poriWw Ws= Volume perconto totaln= porositasPELAKSANAAN PRAKTIKUMTUJUAN PRAKTIKUMPengujian sifat fisik ini adalah suatu cara pengujian yang bertujuan untuk mengetahui :Bobot isi asli,Bobot isi kering,Bobot isi jenuh,Berat jenis nyata,Berat jenis semu,Kadar air asli,Kadar air jenuh,Derajat kejenuhan,Porositas,Angka pori.PROSEDUR PRAKTIKUMProsedur praktikum yang dilakukan, yaitu :Siapkan tiga buah perconto (A, B, dan C) dan timbang berat asli (Wn).Jenuhkan perconto didalam desikator, dengan cara :Pada bibir dan tepi desikator diberi vaselin.Perconto dimasukkan dan ditutup, isap dengan pompa vacum selama 15 menit. Kemudian rendam sepertiga perconto dan isap lagi selama 5 menit. Lanjutkan terus sampai perconto terendam seluruhnya kemudian biarkan selama 24 jam.Keluarkan perconto dan timbang berat jenuh (Ww).Timbang perconto dalam posisi tergantung didalam air dan didapat berat tergantung (Ws).Masukkan perconto kedalam oven selama 24 jam dengan temperatur 90C, kemudian timbang dan didapat berat kering (Wo).Hitung sifat-sifat fisik dengan menggunakan persamaan yang ada.ALAT DAN BAHANAlat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut :Neraca Ohauss,Desikator,Oven,Perconto batuan (A, B, dan C).APLIKASIAplikasi sifat-sifat fisik ini dalam dunia pertambangan adalah :Perencanaan tambang,Pengolahan bahan galian.ACARA II

PENGUJIAN KUAT TEKAN UNIAKSIALDASAR TEORIKuat tekan uniaksial yaitu besarnya tegangan yang dapat ditahan oleh batuan sebelum batuan tersebut pecah akibat gaya tekan satu sumbu.

Penyebaran tegangan didalam perconto secara teoritis adalah searah dengan gaya yang bekerja, namun kenyataannya tidak searah karena adanya pengaruh plat penekan diatas dan dibawah perconto, sehingga pecahan tidak berbentuk lurus tetapi konis (cone).

Nilai kuat tekan uniaksial didapat dari persamaan berikut :

c

Ukuran perconto batuan akan berpengaruh pada harga kuat tekan.

Untuk pengujian kuat tekan, perbandingan panjang (l) terhadap diameter (D) perconto adalah 2 2,5. (2,0 < l/D < 2,5).

Jika l/D < 2, misalnya l/D = 1, maka kondisi tegangan triaksial akan saling bertemu sehingga harga kuat tekan yang diperoleh lebih besar dari harga ssungguhnya.

Pengaruh ukuran perconto adalah makin besar l/D maka harga kuat tekan makin kecil.

Menurut ASTM (American Standard for Testing Materials) :c (l/D = 1) = c / 0,778 + 0,222/(l/D)

Menurut Protodiakonov :c (l/D = 2) = 8c / 7 + 2/(l/D)Regangan

Pada saat perconto batuan yang diuji menerima beban yang meningkat secara teratur, maka kondisi perconto batuan cenderung mengalami perubahan bentuk. Perubahan bentuk ini akan terjadi dalam arah lateral (d) dan aksial (l), sehingga perconto batuan secara langsung mengalami perubahan bentuk secara volumetrik.Regangan lateralRegangan lateral merupakan perubahan bentuk arah lateral terhadap diameter.l = d / dRegangan aksialRegangan aksial merupakan perubahan bentuk arah aksial terhadap tinggi.a = l / lRegangan volumetrikRegangan volumetrik merupakan perubahan bentuk secara volumetrik.v = a + 2 lDari nilai-nilai regangan tersebut oleh Bieniawski ditentukan sebagai dasar untuk menyatakan gambaran tahap utama dari kelakuan batuan, yang digambarkan dalam suatu grafik hubungan antara tegangan aksial dengan regangan aksial, regangan lateral, serta regangan volumetrik. Dan dari grafik tersebut dapat ditentukan sifat mekanik batuan, yaitu kuat tekan uniaksial, batas elastik, modulus Young, dan poissons ratio.Batas Elastik (E) Batas elastik diukur pada saat grafik regangan aksial meninggalkan keadaan linier pada suatu titik tertentu.

Modulus Young (Eavg)Modulus Young ditentukan sebagai perbandingan antara selisih harga tegangan aksial () dengan selisih regangan aksial (a), yang diambil pada perbandingan tertentu pada grafik regangan aksial dihitung pada rata-rata kemiringan kurva dalam kondisi linier, atau bagian linier yang terbesar.Eavg =

Poissons Ratio (v)Poissons ratio merupakan perbandingan antara regangan lateral dengan regangan aksial pada kondisi tegangan sebesar I (diukur saat regangan volumetrik berubah arah dan diproyeksikan tegak lurus sumbu tegangan aksial). Melalui titik tersebut buat garis tegak lurus sumbu tegangan aksial sehingga memotong kurva regangan aksial dan lateral, kemudian diproyeksikan tegak lurus sumbu regangan aksial dan lateral dan didapat ai dan li.V = li aiPELAKSANAAN PRAKTIKUMTUJUAN PRAKTIKUMPengujian kuat tekan uniaksial adalah suatu cara pengujian sifat mekanik batuan yang bertujuan untuk mengetahui :Kuat tekan uniaksial (c),Batas elastik (E),Modulus Young rata-rata ( Eavg),Poissons ratio pada tegangan i (v).PROSEDUR PRAKTIKUM

Siapkan tiga buah perconto yang berbentuk silinder (A, B, dan C).Ukur tinggi dan diameter perconto dengan menggunakan jangka sorong.Letakkan perconto A pada mesin kuat tekan uniaksial, kemudian pasangkan 2 buah dial gauge lateral dan 1 buah dial gauge aksial dengan koreksi 4 6.Putar engkolnya secara perlahan dan lakukan pembacaan pada setiap 2 strip alat pengukur gaya.Lakukan hal yang sama untuk perconto B dan C.Kemudian lakukan pengolahan data.ALAT DAN BAHANAlat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :Jangka sorong,Tiga buah dial gauge,Kacamata,Mesin kuat tekan uniaksial,Tiga buah perconto (A, B, dan C).APLIKASIAplikasi pengujian kuat tekan uniaksial dalam dunia pertambangan adalah :Digunakan untuk rancangan peledakan,Digunakan untuk analisis kemantapan lereng,Digunakan untuk rancangan pilar. PENGUJIAN KUAT TARIKACARA III

DASAR TEORIPengujian ini disebut pengujian kuat tarik tak langsung karena menggunakan alat mesin uji kuat tekan.

Perconto yang digunakan berbentuk silinder dengan perbandingan antara tinggi dan diameter perconto adalah 0,5 1,0.

Perconto ditekan dari arah samping, sehingga pada mesin tekan kedudukannya adalah horizontal dan penekanan dilakukan dari atas bawah.

Gunakan lingkaran Mohr dengan menggabungkan hasil uji kuat tekan uniaksial dengan kuat tarik pada suatu kurva tegangan regangan. Selanjutnya tarik garis yang menyinggung kedua lingkaran Mohr tersebut. Sehingga dapat ditentukan harga kohesi dan sudut geser dalam.PELAKSANAAN PRAKTIKUMTUJUAN PRAKTIKUMTujuan dari Praktikum Pengujian Kuat Tarik ini adalah untuk mengetahui :Kuat tarik (T),Kohesi,Sudut geser dalam.PROSEDUR PRAKTIKUM

Siapkan 3 buah perconto batuan (A, B, dan C).Ukur tinggi dan diameter perconto dengan menggunakan jangka sorong.Letakkan perconto A pada mesin uji kuat tekan uniaksial secara horizontal.Putar engkol secara perlahan sampai perconto retak.Lakukan pembacaan dial yang menunjukkan besarnya pembebanan yang diberikan pada perconto batuan sampai batuan tersebut retak. Selanjutnya dikonversikan dan lakukan perhitungan.

T

Buat kurva tegangan regangan dengan menggabungkan nilai kuat tekan uniaksial dan nilai kuat tarik. Sehingga dapat didapat harga kohesi dan sudut geser dalam.

ALAT DAN BAHANAlat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut :Jangka sorong,Mesin uji kuat tekan uniaksial,Dial gauge,Tiga buah perconto batuan (A, B, dan C).APLIKASIAplikasi pengujian kuat tekan ini, khususnya dalam dunia pertambangan antara lain berkaitan dengan hampir seluruh rancangan penggalian baik dipermukaan maupun dibawah tanah, rancangan peledakan, lereng penggalian, lubang bukaan, dan lain sebagainya.PENGUJIAN KUAT GESER LANGSUNGACARA IVDASAR TEORIDalam pengujian ini, perconto dibebani pada arah vertikal kemudian digeser secara horizontal. Beban pada arah vertikal akan menimbulkann tegangan normal sedangkan gaya untuk menggeser akan menimbulkan tegangan geser.

Pembebanan baik pada arah vertikal maupun horizontal dilakukan secara hidrolik dan besarnya pembebanan dapat diketahui pada manometer yang terdapat pada masing-masing pompa tekan.Sifat mekanik batuan sangatlah berpengaruh terhadap ketahanan batuan akibat suatu gaya yang mengenainya. Faktor-faktor yang mempengaruhi kuat geser langsung, yaitu :1. Tegangan Geser r = dengan Sr = Keterangan :r= Tegangan geser sisaA= Luas bidang geserSr= Harga gaya geser selama pergeseran majuSr= Harga gaya geser selama pergeseran mundur

2. Tegangan Normaln =

Keterangan :n= Tegangan normalFn= Gaya normalA= Luas bidang geser

PELAKSANAAN PRAKTIKUMTUJUAN PRAKTIKUMTujuan dari praktikum pengujian kuat geser langsung ini bertujuan untuk mengetahui besarnya nilai tegangan normal, tegangan geser residu, harga kohesi, dan sudut geser dalam baik puncak (peak) maupun sisa (residu).PROSEDUR PRAKTIKUM

Prosedur praktikum yang dilakukan adalah :Perconto yang berbentuk prisma diletakkan pada shear box.Dial gauge dipasang dan gaya normal dipertahankan dengan pompa hidraulik.Pada beban normal, diusahakan tetap pada posisi strip yang ditentukan.Pastikan dial gauge menunjuk pada angka 0 (nol).Untuk posisi maju dan mundur pompa beban geser perlahan dan lihat pada dial gauge sampai satu kali putaran penuh.Baca manometer gaya geser.Begitu seterusnya sampai data terisi penuh atau pembacaannya konstan.Apabila ada koreksi, pembacaan dikurangi koreksi terlebih dahulu.ALAT DAN BAHANAlat dan bahan yang digunakan adalah :Portable shear box,Dua buah pompa tekan dilengkapi manometer, satu untuk beban normal dan satu untuk beban geser.Alat pencetak perconto batu, dilengkapi dengan pemegang uji.Dial gauge.APLIKASIAplikasi pengujian kuat geser langsung dalam dunia pertambangan yaitu dalam analisis kemantapan lereng dan pembuatan terowongan.ACARA VROCK QUALITY DESIGNATIONDASAR TEORIRQD (Rock Quality Designation) yaitu klasifikasi massa batuan berdasarkan kualitas inti bor (core) hasil pemboran inti (core drilling).

RQD adalah modifikasi persentase perolehan inti bor (core) yang utuh dengan panjang 100 mm (10 cm) atau lebih.

RQD dipakai dalam sistem klasifikasi Rock Load (Terzaghi), Rock Structure Rating System (Wickham dkk), Rock Mass Rating System (Bieniawski), Q-System (Barton dkk).

Untuk menentukan RQD, ISRM (International Society for Rock Mechanics) menyarankan ukuran inti bor paling tidak berdiameter 54 mm (NX), yang dibor dengan menggunakan double-tube core barrels.41Menurut Deere (1968), adapun hubungan antara RQD dengan kualitas batuan adalah sebagai berikut :RQD (%)KUALITAS BATUAN< 25Sangat jelek25 50Jelek50 75Sedang75 90Baik90 - 100Sangat baikCore Recovery

RQD

Pierst dan Hudson (1976) mengestimasi RQD berdasar frekuensi kekar (diskontinuitas).

RQD = 100 e-0,1 (0,1 + 1)

Spasi kekar rata-rata (x) = L / N

Frekuensi kekar () = N / L

Keterangan : N= Jumlah kekar L= Panjang scanline

PELAKSANAAN PRAKTIKUMTUJUAN PRAKTIKUMTujuan dari praktikum tentang RQD (Rock Quality Designation) ini adalah untuh mengetahui :Core recovery,RQD,Kualitas batuan.PROSEDUR PRAKTIKUM

Prosedur praktikum yang dilakukan adalah sebgai berikut :Ambil core box, amati inti bor didalamnya. Jika tidak berurutan, lakukan pemindahan supaya posisi core berurutan.Ambil salah satu potongan inti bor dan ukur diameternya menggunakan jangka sorong.Ambil potongan inti bor secara berurutan dan ukur panjangnya menggunakan jangka sorong atau penggaris.Lakukan pengolahan data.ALAT DAN BAHANAlat dan bahan yang digunakan yaitu :Inti bor yang ditempatkan dalam core box,Jangka sorong,Penggaris.APLIKASIAplikasi penentuan RQD (Rock Quality Designation) dalam dunia pertambangan adalah untuk menentukan kualitas batuan sehingga dapat digunakan untuk pembuatan terowongan dan untuk sistem penyanggaan.PENGUJIAN BEBAN TITIKACARA VIDASAR TEORIPengujian beban titik (Point-Load test) diterapkan pada perconto yang berbentuk silinder maupun bongkah batuan yang bentuknya tak beraturan, tetapi disarankan bentuk silinder dengan diameter 50 mm atau NX (54 mm).

Pembebanan dilakukan diantara dua buah konis, dimana ujung konis akan menekan perconto yang diuji pada satu arah garis lurus.

Terdapat tiga variasi pengujian, yaitu diameteral test, aksial test, dan irregular lump test, yang mana pemilihannya bergantung pada geometri perconto yang diuji.Indeks point-load test dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

Untuk perconto batuan yang ukurannya tidak 5 cm, maka faktor koreksinya adalah :F = (D / 50)0,45Sehingga nilai kuat tekan uniaksialnya dapat diperkirakan dengan persamaan :c = 23 IsKeterangan :Is= Indeks point-load testF= Faktor koreksiP= BebanD= Diameterc= Kuat tekan uniaksial

PELAKSANAAN PRAKTIKUMTUJUAN PRAKTIKUMTujuan praktikum pengujian beban titik ini adalah sebagai berikut :Untuk mengetahui besarnya indeks point-load test,Untuk mengetahui nilai kuat tekan uniaksial secara tidak langsung.

PROSEDUR PRAKTIKUMProsedur praktikum yang dilakukan adalah sebagai berikut :Siapkan tiga buah perconto yang mana dua diantaranya berbentuk silinder dan yang satunya tak beraturan, relatif pipih dengan tebal 5 cm.Letakkan perconto A pada mesin uji beban titik secara horizontal, namun 1 perconto silinder diletakkan secara horizontal.Ukur jarak antar dua konus penekan menggunakan jangka sorong.Naikkan konis bagian bawah hingga perconto batuan pecah.Baca besarnya beban saat perconto pecah dengan membaca manometer.Lakukan pengolahan data.ALAT DAN BAHANAlat dan bahan yang digunakan yaitu :Mesin uji beban titik,Jangka sorong,Perconto batuan yang terdiri dari 2 buah perconto berbentuk silinder dan 1 buah perconto berbentuk tak beraturan.

aplikasiAplikasi dari pengujian kuat tekan menggunakan pengujian beban titik (point-load test) adalah untuk analisa kemantapan lereng.