TEORI MENGENAI PEMBENTUKAN REKAHAN

PADA BATUAN

Banyak teori yang dikemukakan untuk menjelaskan terjadinya kekandasan pada batuan bila mengalami suatu gaya tekanan,Terutama :

Dalam hal pembentukan rekahan-rekahan gerus / shear fractures dan hubungannya dengan besarnya sudut yang mereka bentuk

Di alam , 2 gejala tegasan :

• Tekanan dan• Tarikan

– dibawah suatu tarikan (tension), batuan patah melalui bidang-bidang patahan yang tegaklurus arah tegasan (tensile stress),

– dibawah suatu tekanan, maka tiap bidang , kecuali bidang yang 3 akan membentuk poros-poros tegasan, dalam benda itu akan dipengaruhi oleh :

• tegasan normal• Tegasan geser (shering stress)

TEGASAN-TEGASAN GESER

• Tegasan-tegasan geser secara teoritis besarnya akan maksimum pada bidang-bidang yang membuat sudut 450 dengan poros tegasan utama terbesar dan terkecil, dan berpotongan pada poros menengah,

• Tetapi dalam kenyataannya sudut antara 2 rekahan geser itu besarnya kurang dari 900

Sumbu tegasan

Pada dasarnya pada batuan akan menghasilkan 3 macam rekahan

disebabkan tekanan

1. Pecah melalui 2 bidang yang saling berpotongan (shear plane), dimana sudut perpotongannya yang terkecil mengapit poros utama tegasan , yang terbesar mengapit poros tegasan minimal, poros menengah searah dengan perpotongan 2 bidang

Extension fractures/Tension Gashes/ Cleavage fractures

2. Tekanan akan menimbulkan gaya tegangan pada bidang-bidang tegaklurus arah tekanan, timbul pecah/rupture melalui bidang-bidang P & Q, sedangkan R tegaklurus padanya, rekahan yang timbul disebut extension fractures/cleavage fractures/tension gashes

Di alam biasanya membentuk gash veins

Release fracture

3. Kalau tekanan P menjadi berkurang, atau hilang sama sekali, maka pecahan akan terbentuk lagi, tetapi melalui bidang-bidang pecah yang tegaklurus pada P dan rekahan yang demikian disebut release fractures

Teori Mohr_Coulombtentang pembentukan shear fractures

• Bila suatu tegasan tekanan (direct sress) dikenakan pada suatu batuan, maka rekahan geser (shearing stress) akan terjadi dengan arah yang sejajar dengan 2 bidang dimana tegasan gesernya bekerja paling maksimal, dan pada saat yang sama tegasan normal adalah paling kecil. Bidang-bidang tersebut akan saling berpotongan melalui garis-garis sejajar dengan σ2 sudut lancipnya selalu akan dibagi 2 oleh σ1

Gambar Bidang Geser

Perhatikan Gambar - B di atas:

σ1 : tekanan yang dibebankan pada batuan, σ2 & σ3 = 0A – C = uraian gaya

Cos θ = τ/ σ , τ = σ1 cos θ

Sin θ = σ/ σ1 σ = σ1 sin θSin θ = AD/ AC AC = AD/ sin θ

Jika pada gambar ada ukuran luas , maka AC = 1/sin θ

Pada gambar :

• σ1 : tekanan yang dibebankan pada batuan σ2 & σ3 = 0

• A – C = uraian gaya

• Cos θ = τ/ σ , τ = σ1 cos θ

• Sin θ = σ/ σ1 σ = σ1 sin θ

• Sin θ = AD/ AC AC = AD/ sin θ

Jika pada gambar ada ukuran luas , maka AC = 1/sin θ

Komponen Normal σ gaya / satuan luas

• σ/ σ1, AD/ AC• σ/ AC = σ1 sin θ

1/sin θ

σ = σ1 sin2θ

Komponen τ = gaya / satuan luas• τ / AC = σ1 cos θ

1/sin θ

τ = σ1 cosθsinθ

Secara singkat

• Kekandasan batuan akan terjadi bila : tegasan geser dapat melampaui Kohesi + daya tahan– τ = (τ0 + σ tan φ)

– Dimana : τ = tegasan geser total

Pergeseran pada bidang geser ini hanya mungkin terjadi bila tahanan dalamnya dapat dilampaui, ini berarti bahwa patahan tidak akan terjadi pada bidang-bidang yang membuat sudut 450, tetapi pada suatu bidang dimana terdapat perbandingan yang paling besar antara komponen geser (τ), tahanan dalam dan persenyawaan molekul (kekuatan bahan)

Sudut yang dibuat antara σ dan bidang geser , adalah

θ = ± (450 - ½ Ø),

Ø = angle of internal friction (sudut geser dalam batuan).

dimana Ø = ± 100-500, untuk batuan , tetapi biasanya antara Ø = ± 300-400

Kalau kita perhatikan arah daripada komponen normal (σ), maka komponen ini akan berfungsi lebih meningkatkan baik tahanan dalam maupun kekuatan batuan, maka dengan demikian geseran akan lebih mudah terjadi pada bidang-bidang yang membuat sudut kurang dari 450 dengan σ1, karena dalam hal demikian tegasan normal akan menjadi lebih kecil.

Tabel

(θ)a (σ = σ1 sin2θ)b (τ = σ1 cosθsinθ)

00 0,0000 0,0000

100 0,3000 0,1710

200 0,1165 0,3214

300 0,2500 0,4330

400 0,4130 0,4925

450 0,5000 0,5000

500 0,5870 0,4925

600 0,7500 0,4330

700 0,8832 0,3214

800 0,9700 0,1710

900 1,0000 0,0000