Minggu, 17 Desember 2017

laporan mekanika batuan

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dunia pertambangan sekarang mempunyai peranan penting dalam perkembangan negara di dunia, karena semua hasil yang di peroleh dalam kegiatan penambangan sangat bermanfaat. Semua sektor atau bidang membutuhkan semua bahan yang diperoleh dari hasil kegiatan penambangan, dimulai dari bidang ekonomi, pertahanan dan keamanan. Dan ini berarti dunia pertambangan tidak bisa
dipandang sebelah mata.

Penambangan merupakan suatu kegiatan mengambil bahan galian yang terdapat didalam bumi yang bersifat ekonomis sehingga bahan galian tersebut dapat dimanfaatkan dan digunakan untuk kepentingan manusia banyak melalui suatu tahapan proses yang menjadikan bahan galian tersebut menjadi bahan yang siap pakai bagi kepentingan umat manusia.

Pertambangan di negara kita ini, Indonesia juga penting dalam membangun negeri. Baik itu membangun sumber daya manusianya, infrastruktur dan lain-lainnya. Hal ini dimulai dari membaiknya taraf hidup masyarakat maupun daerah tempat adanya penambangan, juga terbukanya lowongan pekerjaan buat orang banyak.

Mekanika batuan banyak sekali aplikasinya di dunia pertambangan dan bisa dibilang sangat berguna karena mekanika batuan banyak sekali di dunia pertambangan di pergunakan. Contohnya adalah seperti untuk geoteknik, peledakan batuan (Rock Blasting), pembuatan jenjang terowongan bawah tanah dan lain-lainnya

Mekanika batuan juga sangat berhubungan dengan tambang terbuka ataupun tambang bawah tanah. Karena semua bahan–bahan galian tersebut menempel ataupun berada di dalam batuan itu sendiri. Oleh karena itu diperlukan suatu cara dan teknik bagaimana memisahkan bahan galian tersebut dari batuan-batuan yang tidak ekonomis.

Karena batuan memiliki sifat–sifat yang berbeda pada tiap jenisnya (diskontinu dan anisotrop), maka dalam hal ini dibutuhkan ilmu mekanika batuan. Dimana fungsi daripada mekanika batuan tersebut adalah mempelajari bagaimana sifat, cara dan teknik agar proses kegiatan penambangan tidak terganggu.




















BAB II
DASAR TEORI


2.1. Dasar Teori

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)

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
4. Mekanisme pergerakan-pergerakan kerak bumi sendiri, dalam hal ini jelas
geologi berperan, antara lain material-material yang terlibat:
a. masa batuan yang keberadaannya tidak terlepas dari lingkungan
geologi atau dihasilkan dari lingkungan geologi
b. karakter fisiknya, yang merupakan fungsi dari cara terjadinya dan dari semua proses yang terlibat
c. stabilitas dinding terowongan, bahkan
d. sejarah geologi pada lokasi kejadian

Litologi suatu batuan memberikan acuan tentang mineraloginya, tekstur,
kemas yang mengarahkan kepada klasifikasi yang dapat diterima ; (lithology = ilmu tentang batuan). Pentingnya klasifikasi yang dapat diterima meliputi jenis batuan, mineralogy, tekstur, fabric (kemas) —> deskriptif terminologi —> sistem klasifikasi yang dapat diterima, misalnya: oolitic limestone, bituminous shale.

2.2. Prinsip Dasar Mekanika Batuan

Mengenal dan menafsirkan tentang asal-usul dan mekanisme pembentukan suatu struktur geologi akan menjadi lebih mudah apabila kita memahami prinsip-prinsip dasar mekanika batuan, yaitu tentang konsep gaya (force), tegasan (stress), tarikan (strain) dan faktor-faktor lainnya yang
mempengaruhi karakter suatu materi atau bahan.

1. Gaya (Force)

Gaya merupakan suatu vektor yang dapat merubah gerak dan arah pergerakan suatu benda. Gaya dapat bekerja secara seimbang terhadap suatu benda (seperti gaya gravitasi dan elektromagnetik) atau bekerja hanya pada bagian tertentu dari suatu benda (misalnya gaya-gaya yang bekerja di sepanjang suatu sesar di permukaan bumi).

2. Tekanan Litostatik

Tekanan yang terjadi pada suatu benda yang berada di dalam air dikenal sebagai tekanan hidrostatik. Tekanan hidrostatik yang dialami oleh suatu benda yang berada di dalam air adalah berbanding lurus dengan berat volume air yang bergerak ke atas atau volume air yang dipindahkannya. Sebagaimana tekanan hidrostatik suatu benda yang
berada di dalam air, maka batuan yang terdapat di dalam bumi juga mendapat tekanan yang sama seperti benda yang berada dalam air, akan tetapi tekanannya jauh lebih besar ketimbang benda yang ada di dalam air, dan hal ini disebabkan karena batuan yang berada di dalam bumi mendapat tekanan yang sangat besar yang dikenal dengan tekanan litostatik.
3. Tegasan (Stress forces)
Tegasan adalah gaya yang bekerja pada suatu luasan permukaan dari suatu benda. Tegasan juga dapat didefinisikan sebagai suatu kondisi yang terjadi pada batuan sebagai respon dari gaya-gaya yang berasal dari luar.

4. Gaya Tarikan (Tensional Forces)
Gaya Tegangan merupakan gaya yang dihasilkan oleh tegasan dan melibatkan perubahan panjang, bentuk (distortion) atau dilatasi (dilation) atau ketiga-tiganya. Bila terdapat perubahan tekanan litostatik, suatu benda (homogen) akan berubah volumenya (dilatasi) tetapi bukan bentuknya. Misalnya, batuan gabro akan mengembang bila gaya


2.3. Sifat Fisik Batuan

1. Porositas

Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori (yaitu volume yang ditempati oleh fluida) terhadap volume total batuan. Ada dua jenis porositas yaitu porositas antar butir dan porositas rekahan.

2. Kecepatan Aliran Fluida

Kecepatan aliran darcy atau flux velocity (v) adalah laju alir rata-rata volume flux per satuan luas penampang di media berpori. Sedangkan kecepatan rata-rata fluida yang melalui media berpori dikenal sebagai interstitial velocity (u)


3. Permeabilitas

Permeabilitas adalah parameter yang memvisualisasikan kemudahan suatu fluida untuk mengalir pada media berpori. Parameter ini dihubungkan dengan kecepatan alir fluida oleh hukum Darcy seperti di bawah ini

Permeabilitas mempunyai arah, dimana ke arah x dan y biasanya mempunyai permeabilitas lebih besar dari pada ke arah z. Sistem ini disebut anisotropic. Apabila permeabilitas tersebut seragam ke arah horizontal maupun vertikal disebut sistem isotropik. Satuan permeabilitas adalah m2. Pada umumnya pada reservoir panasbumi, permeabilitas vertikal berkisar antara 10-14 m2, dengan permeabilitas horizontal dapat mencapai 10 kali lebih besar dari permeabilitas vertikalnya (sekitar 10-13 m2). Satuan permeabilitas yang umum digunakan didunia perminyakan adalah Darcy (1 Darcy = 10-12 m2).

4. Densitas Batuan

Densitas batuan dari batuan berpori adalah perbandingan antara berat terhadap volume (rata-rata dari material tersebut). Densitas spesifik adalah perbandingan antara densitas material tersebut terhadap densitas air pada tekanan dan temperatur yangnormal, yaitu kurang lebih 103 kg/m3.

Batuan mempunyai sifat-sifat tertentu yang perlu diketahui,dalam mekanika batuan dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu :

a. Sifat fisik batuan seperti bobot isi ”Spesific Gravity” porositas dan
absorbsi ”Void Ratio”.
b. Sifat mekanika batuan seperti kuat tekan, kuat tarik, modulus
elastisitas, ”Poisson `s Ratio”


2.4   Genesa Batu Kapur
Batu kapur merupakan salah satu mineral industri yang banyak digunakan oleh sektor industri ataupun konstruksi dan pertanian, antara lain untuk bahan bangunan, batu bangunan bahan penstabil jalan raya, pengapuran untuk pertanian dll.

Stabilitas politik yang baik Indonesia telah memacu pengembangan sektor industri, konstruksi dan pertanian ketingkat yang lebih baik. Perkembangan ini secara tidak langsung memperlihatkan adanya peningkatan kebutuhan akan bahan baku dan penolong bagi perkembangan sektor industri yang merupakan industri hilir. Berdasarkan pertimbangan tersebut diperkirakan prospek pasar untuk komoditas pasar cukup cerah.

            A. Mula Jadi (Asal Mula)
Batu Kapur dapat terjadi dengan beberapa cara yaitu secara organik secara mekanik atau secara kimia sebagian batu kapur dialam terjadi secara organik. Jenis ini berasal dari pengembangan cangkang atau rumah kerang dan siput. Untuk batu kapur yang terjadi secara mekanik sebetulnya bahannya tidak jauh beda dengan batu kapur secara organik yang membedakannya adalah terjadinya perombakan dari bahan batu kapur tersebut kemudian terbawa oleh arus dan biasanya diendapkan tidak jauh dari tempat semula. Sedangkan yang terjadi secara kimia jenis batu kapur yang terjadi dalam kondisi iklim dan suasana lingkungan tertentu dalam air laut ataupun air tawar.



B. Mineralogi

Batu Kapur dan dolomit merupakan batuan karbonat utama yang banyak digunakan diindustri Aragonit yang berkomposisi kimia sama dengan Kalsit (CaCO3) tetapi berbeda dengan struktur kristalnya, merupakan mineral metas table karena pada kurun waktu tertentu dapat berubah menjadi Kalsit. Karena sifat fisika mineral-mineral karbonat hampir sama satu sama lain, maka tidak mudah untuk mengidentifikasinya.

C. Identifikasi Batugamping
Batugamping merupakan salah satu golongan batuan sedimen yang paling banyak jumlahnya. Batugamping itu sendiri terdiri dari batugamping non-klastik dan batugamping klastik. Batugamping non-klastik, merupakan koloni dari binatang laut antara lain dari Coelentrata, Moluska, Protozoa dan Foraminifera atau batugamping ini sering jyga disebut batugamping Koral karena penyusun utamanya adalah Koral. Batu gamping Klastik, merupakan hasil rombakan jenis batugamping non-klastik melalui proses erosi oleh air, transportasi, sortasi, dan terakhir sedimentasi.selama proses tersebut banyak mineral-mineral lain yang terikut yang merupakan pengotor, sehingga sering kita jumpai adanya variasi warna dari batugamping itu sendiri. Seperti warna putih susu, abu-abu muda, abu-abu tua, coklat, merah bahkan hitam. Secara kimia batu gamping terdiri atas Kalsium karbonat (CaCO3). Dialam tidak jarang pula dijumpai batu gamping magnesium. Kadar magnesium yang tinggi mengubah batu gamping dolomitan dengan komposisi kimia CaCO3MgCO3.



Adapun sifat dari batugamping adalah sebagai berikut :
a.      Warna : Putih,putih kecoklatan, dan putih keabuan
b.     Kilap : Kaca, dan tanah
c.      Goresan : Putih sampai putih keabuan
d.     Bidang belahan : Tidak teratur
e.      Pecahan : Uneven
f.      Kekerasan : 2,7 – 3,4 skala mohs
g.     Berat Jenis : 2,387 Ton/m3 h. Tenacity : Keras, Kompak, sebagian berongga.

2.5.  Manfaat Batu Kapur
Adapun pemanfaatan dari kapur diantaranya adalah :
·       bahan bangunan bahan bangunan yang dimaksud adalah kapur yang dipergunakan untuk plester,adukan pasangan bata, pembuatan semen tras ataupun semen merah.
·       Bahan penstabilan jalan raya Pemaklaian kapur dalam bidang pemantapan fondasi jalan raya termasuk rawa yang dilaluinya. Kapur ini berfungsi untuk mengurangi plastisitas, mengurangi ppenyusutan dan pemuaian fondasi jalan raya.
·       Sebagai pembasmi hama Sebagai warangan timbal (PbAsO3) dan warangan kalsium (CaAsO3) atau sebagai serbuk belerang untuk disemprotkan.
·       Bahan pupuk dan insektisida dalam pertanian Apabila ditaburkan untuk menetralkan tanah asam yang relatife tidak banyak air, sebagai pupuk untuk menambah unsur kalsium yang berkurang akibat panen, erosi serta untuk menggemburkan tanah. Kapur ini juga dipergunakan sebagai disinfektan pada kandang unggas, dalam pembuatan kompos dan sebagainya.
·       Penjernihan air Dalam penjernihan pelunakan air untuk industri , kapur dipergunakan bersama-sama dengan soda abu dalam proses yang dinamakan dengan proses kapur soda.

2.6   Rumus – Rumus Yang Digunakan Dalam Praktikum
a.      Bobot Isi Asli             
b.     Bobot Isi Kering    
c.      Bobot Isi Jenuh       
d.     Berat Jenis Semu      
e.      Berat Jenis Semu
f.      Berat Jenis Sejati
g.     Kadar Isi Asli
h.     Saturated Water
i.       Derajat Kejenuhan
j.       Porositas
k.     Void Ratio






BAB III
PELAKSANAAN PRATIKUM

3.1  Tujuan Praktikum
Adapun tujuan praktikum mekanika batuan ini adalah:
1. Melatih ketrampilan mahasiswa untuk melakukan preparasi sampel uji batuan.
2. Melatih ketrampilan mahasiswa untuk melakukan uji sifat fisik batuan
3. Melatih ketrampilan mahasiswa untuk melakukan uji kuat tekan sample batuan
4. Melatih ketrampilan mahasiswa untuk melakukan uji kuat tarik tidak langsung
3.2 Manfaat Praktikum

1. Memberikan pehamanan tentang ilmu mekanika batuan terutama mengenai sifat fisik batuan dan sifat mekanik batuan dalam skala laboratorium.
2. Memperoleh data dan gambaran di dalam pengujian sifat fisik dan sifat fisik mekanik batuan sehingga dapat menerapkan konstruksi bidang rekayasa pertambangan yang baik dan aman berdasarkan kaidah mekanika batuan.







3.3   Tempat dan Waktu Praktikum

1       Tempat pelaksanaan praktikum ini dilaksanakan di laboratorium teknik sipil Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya (ITATS)
2       Waktu Hari/Tanggal:
1.     Jumat, 16 Oktober 2015
2.     Sabtu, 17 Oktober 2015
3.     Minggu, 18 Oktober 2015
3.     Jam : 08 : 30 WIB – 11 : 30 WIB ( setiap hari praktikum )

3.4    Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam praktikum ini, yaitu :
·       Oven, digunakan untuk mengeringkan batu gamping.
·       Penggaris, untuk mengukur panjang, tinggi dan lebar awal sampel.
·       Timbangan, untuk menimbang berat awal,berat setelah di oven, dan berat setelah direndam.


·       Bak/baskom besar, untuk merendam sampel.
·       Direct shear, digunakan untuk menguji kekuatan geser sampel batu gamping




·       Tes tekan beton, digunakan untuk menguji kekuatan beton
·       Krikil dan besi panjang, digunakan untuk mengganjal beton pada saat uji tekan agar tetap pada posisi tengah.
·       Alat tulis, digunakan mencatat kegiatan selama praktikum termasuk hasil praktikum.

3.5   Material
Material yang digunakan dalam praktikum ini, yaitu:
·       Beton
·       Batu Kapur


3.6    Langkah Praktikum
A.    Pengujian Lab Sifat Fisik Batuan
·       Menimbang berat awal batu kapur sehingga mendapatkan berat kering normal.
·       Memasukkan batu ke dalam oven selama 24 jam.
·       Mengeluarkan batu dari oven, menghitung volume batu sampel.
·       Kemudian menimbang berat keringnya.
·       Merendam batu kedalam bak berisi air hingga gelembung-gelembung dari batuan tidak keluar lagi.
·       Mengeluarkan batu dari rendaman, memasukkan batu kedalam wadah tabung yang terkait di timbangan, wadah yang berisi batu tersebut dimasukkan kedalam bak berisi air untuk menimbang berat batu didalam air.
·       Kemudian mengeluarkan batu dan menaruh di kolam berisi air selama 60 menit.
·       Mengangkat batu dan menimbang berat jenuh air.
·       Melakukan perhitungan dengan rumus-rumus, kemudian merata-rata kedua sampel.

B.    Pengujian Lab Sifat Mekanik Batuan
Pengujian Geser Batuan
·       Menyiapkan 3 sample batu kapur dengan ketebalan 2cm dan berdiameter 6,2cm.
·       Memasukkan sampel ke alat pengujian ( Direct Shear )
·       Menutup batu dan menekan penutup, lalu memberi beban pertama 2kg, kemudian memutar pedal hingga terasa ada perlawanan balik dari batu sampel dan memutar pedal disertai membaca dial setiap naik 20.
·       Membaca dial hingga tidak bisa naik, itu pertanda bahwa batu sudah pecah.
·       Menambahkan beban 4kg untuk sampel ke dua. Melakukan pengujian sama dengan sampel pertama. Begitupula dengan sampel ke tiga, menambahkan beban hingga 8kg. Kemudian melakukan tahap pengujian seperti sampel pertama.
·       Setelah semua data dari sampel batu kapur diperoleh, selanjutnya adalah melakukan perhitungan.

Pengujian Kuat Tekan
·       Menimbang sampel batu yang berdiameter 15cm dan tinggi 30cm.
·       Memasukkan sampel kedalam mesin pressing tester.
·       Memasukkan besi dan kerikil untuk mengganjal sampel batuan agar tidak goyang dan tepat di posisi tengah.
·       Menyalakan mesin pressing tester, melihat pada dial hingga jarum tidak bisa naik lagi, dan itu pertanda sampel sudah pecah atau retak.
·       Mencatat angka yang telah ditunjukkan jarum dial pada akhir sebelum jarum turun.
·       Menghitung data yang telah diketahui, menghitung rata-rata tegangan kuat tekan dari ke dua sampel batu.

C.    Pengujian Kuat Tarik
·       Menimbang sampel batu yang berdiameter 15cm dan tinggi 30cm.
·       Memasukkan sampel kedalam mesin pull tester.
·       Memasukkan besi dan kerikil untuk mengganjal sampel batuan agar tidak goyang dan tepat di posisi tengah.
·       Menyalakan mesin pull tester, melihat pada dial hingga jarum tidak bisa naik lagi, dan itu pertanda sampel sudah pecah atau retak.
·       Mencatat angka yang telah ditunjukkan jarum dial pada akhir sebelum jarum turun.
·       Menghitung data yang telah diketahui, menghitung rata-rata tegangan kuat tekan dari ke dua sampel batu.




           











BAB IV
PERHITUNGAN DAN ANALISIS DATA
SIFAT FISIK BATUAN HASIL UJI LABORATORIUM

4.1  Data sifat fisik batuan
No
(gram)
Berat kering Normal
(gram)
Berat kering Oven
(gram)
Berat dalam
air
(gram)
Berat jenuh air
1
2990
2985
1755
3665
2
2880
2820
1750
3530

4.2  Perhitungan sifat fisik batuan:

1.     Bobot isi asli (natural density)
Data 1

            Data 2
2.     Bobot isi kering (dry density)
Data 1 

Data 2

3.     Bobot isi Jenuh (saturated density)
Data 1

Data 2

4.     Berat jenis Semu (apparent specific grafity)
Data 1

Data 2


5.     Berat Jenis Sejati (true specific gravity)
Data 1

Data 2

6.     Kadar Air Asli (Natural water content)
Data 1

Data 2

7.     Saturated Water content (absorption)
            Data 1

Data 2

8.     Derajat Kejenuhan
Data 1

Data 2

9.     Porositas,n
Data 1

Data 2

10.  Void ratio,e
Data 1

            Data 2








Rata – Rata :
1.     Bobot Isi Batuan (Natural Density)                  = 1,7535 Kg/Cm3
2.     Bobot Isi Kering (Dry Density)                         = 1,732 Kg/Cm3
3.     Bobot Isi Jenuh (Saturated Density)                 = 2,151 Kg/Cm3
4.     Berat Jenis Semu (Apparent Spesific Density)  = 1,732 Kg/Cm3
5.     Berat Jenis Sejati (True Specific Density)         = 2,99 Kg/Cm3
6.     Kadar Air Asli (Natural Water Content)          = 0,0115
7.     Absorpsi (Saturated Water Content)                 = 0,235
8.     Derajat Kejenuhan                                             = 0,0475
9.     Porosias, n                                                         = 0,415
10.  Void Ratio, e                                                      = 0,712












BAB V
PERHITUNGAN DAN ANALISIS DATA MEKANIK BATUAN HASIL UJI LABORATORIUM

Data Perhitungan di lab
5.1 Tes kuat tekan dan kuat Tarik
NO
KUAT TARIK
BERAT
KUAT TEKAN
BERAT
6
120
11975
310
11835
7
160
12897
470
12470

5.2 Tes Direct
Ketetapan
PEMBACAAN DIAL
Beban 1
Beban 2
Beban 3
20
12
19
30
20
19
55
60
20
25
69
63
20
30
84
84
20
35
91
119
20
70
94
150
20
85
100
200
20

105
223
20

114

20

119

20

120

20

134

20

136


5.3     Perhitungan Direct Shear

V
Pembacaan kalibrasi
H
(A= 30.18 Kg/Cm2)
Ʈ (H/A)
Kg/Cm2
2
85
85 x 0.89 = 75.65
2 : 30.18 = 0.066
75.65 : 30.18 = 2.51
4
136
136 x 0.89 = 121.04
4 : 30.18 = 0.132
121.04 : 30.18 = 4.01
8
223
223 x 0.89 = 198.47
8 : 30.18 = 0.265
198.47 : 30.18 = 6.58

Keterangan :
Kalibrasi = 0,89
H = pembacaan dial kalibrasi




Perhitungan Kuat Tarik
1.     Data Kuat Tarik 1
 =   =  = 0,679
2.     Data Kuat Tarik 2
 =   =  = 0,906
Perhitungan Kuat Tekan

1.     Data Kuat Tekan 1
σ Tekan =  =  =  = 0,109
2.     Data Kuat Tekan 2
σ Tekan =  =  =  = 0,166











BAB VI
PENUTUP

6.1   Kesimpulan
Pada Praktikum MEKANIKA BATUAN untuk menentukan sifat fisik dan mekanik yang di lakukan di laboratorium Jurusan Teknik Sipil ITATS, didapatkan hasil perhitungan sifat fisik dan mekanika Batuan, Antara lain :

A.    Sifat Fisik Batuan
1.     Bobot Isi Batuan (Natural Density)                  = 1,591 Kg/Cm3
2.     Bobot Isi Kering (Dry Density)                         = 1,581 Kg/Cm3
3.     Bobot Isi Jenuh (Saturated Density)                 = 1,950 Kg/Cm3
4.     Berat Jenis Semu (Apparent Spesific Density)  = 1,573
5.     Berat Jenis Sejati (True Specific Density)         = 2,530
6.     Kadar Air Asli (Natural Water Content)          = 0,011
7.     Absorpsi (Saturated Water Content)                 = 0,239
8.     Derajat Kejenuhan                                             = 0,459
9.     Porosias, n                                                         = 0,377
10.  Void Ratio, e                                                      = 0,606

B.    Sifat Mekanik Batuan
1.     Uji Kuat Tarik (Indirect Tensile Strength Test) = 0,79925
2.     Uji Kuat Tekan (Unconfined Compressive Strength Test) = 0,13
3.     Uji Direct Shear        C= 0,15453
                                    = 4,3667



laporan mekanika batuan

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dunia pertambangan sekarang mempunyai peranan penting dalam perkembangan negara di dunia, k...