21 05 2009

DEFINISI BATUAN

Berbagai definisi dari batuan sebagai objek dari mekanika batuan telah diberikan oleh para ahli dari berbagai disiplin ilmu yang saling berhubungan

1.1.1.  MENURUT PARA GEOLOGIWAN

  1. Batuan adalah susunan mineral dan  bahan  organis yang bersatu membentuk kulit bumi.
  2. Batuan adalah semua material yang membentuk kulit bumi yang dibagi atas :

-  batuan yang terkonsolidasi (consolidated rock),

-  batuan yang tidak terkonsolidasi (unconsolidated rock).

1.1.2.  MENURUT PARA AHLI TEKNIK SIPIL KHUSUSNYA AHLI GEOTEKNIK

  1. Istilah  batuan  hanya  untuk formasi yang keras dan padat dari kulit bumi.
  2. Batuan adalah   suatu  bahan  yang  keras  dan   koheren atau yang telah terkonsolidasi dan tidak dapat  digali dengan cara biasa, misalnya dengan cangkul dan belincong.

1.1.3.  MENURUT TALOBRE

Menurut Talobre, orang yang pertama kali memperkenalkan Mekanika Batuan di Perancis pada tahun 1948, batuan  adalah  material  yang  membentuk kulit bumi termasuk fluida yang berada didalamnya (seperti air, minyak dan lain-lain).

1.1.4.  MENURUT ASTM

Batuan adalah suatu bahan yang terdiri dari mineral padat (solid) berupa  massa  yang  berukuran besar ataupun berupa fragmen-fragmen.

1.1.5.  SECARA UMUM

Batuan adalah campuran dari satu atau  lebih  mineral yang berbeda, tidak mempunyai komposisi kimia tetap.

Dari definisi diatas dapat disimpulkan bahwa batuan tidak sama dengan tanah. Tanah dikenal sebagai material yang “mobile“, rapuh dan letaknya dekat dengan permukaan bumi.

1.2. KOMPOSISI BATUAN

Kulit  bumi, 99 % dari beratnya  terdiri dari 8 unsur : O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, dan H.

Komposisi dominan dari kulit bumi tersebut adalah :

SiO2 =   59,8 %                                    FeO       =   3,39 %

A12O  =  14,9 %                                     Na2O     =   3,25 %

CaO   =    4,9 %                                     K2O       =   2,98 %

MgO   =    3,7 %                                     Fe2O3 =   2,69 %

H2O       =  2,02 %

Batuan  terdiri  dari  bagian  yang  padat  baik  berupa  kristal  maupun yang tidak mempunyai bentuk tertentu dan bagian  kosong  seperti pori-pori, fissure, crack, joint, dll.

1.3. DEFINISI MEKANIKA BATUAN

Definisi  Mekanika  Batuan telah diberikan oleh beberapa ahli  atau  komisi-komisi  yang bergerak di bidang ilmu­-ilmu tersebut.

1.3.1.  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).

Untuk  mencapai  tujuan  tersebut,   Mekanika  Batuan  merupakan gabungan dari :

Teori + pengalaman + pekerjaan/pengujian di laboratorium + pengujian in-situ.

sehingga  mekanika  batuan  tidak  sama  dengan ilmu geologi yang  didefinisikan  oleh  Talobre  sebagai  sains  deskriptif  yang  mengidentifikasi batuan dan mempelajari sejarah dari batuan.

Demikian juga mekanika batuan tidak sama dengan ilmu geologi terapan. Ilmu geologi  terapan  banyak mengemukakan problem-problem  yang  paling sering  dihadapi  oleh  para  geologiwan di  proyek-proyek  seperti proyek bendungan, terowongan. Dengan mencari analogi-analogi, terutama dari proyek-proyek yang sudah dikerjakan dapat menyelesaikan kesulitan-kesulitan  yang  dihadapi  pada  proyek yang sedang dikerjakan. Meskipun penyelesaian ini masih secara empiris dan kualitatif.

1.3.2.  MENURUT  COATES

Menurut Coates, seorang ahli mekanika batuan dari Kanada :

  1. Mekanika  adalah  ilmu yang mempelajari efek dari gaya atau tekanan pada sebuah benda.

Efek ini bermacam-macam, misalnya percepatan, kecepatan, perpindahan.

  1. Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari efek dari pada gaya terhadap batuan.

Efek utama yang menarik bagi para geologiwan adalah perubahan bentuk.

Para ahli geofisika tertarik pada aspek dinamis dari  pada  perubahan  volume  dan  bentuk yaitu gelombang seismik.

Bagi para insinyur, mekanika batuan adalah :

-     analisis dari pada beban atau gaya yang dikenakan pada batuan,

-     analisis dari dampak dalam yang dinyatakan dalam tegangan (stress), regangan (strain) atau enersi yang disimpan,

-     analisis akibat dari dampak dalam tersebut, yaitu rekahan (fracture), aliran atau deformasi dari batuan.

1.3.3.  MENURUT US NATIONAL COMMITTEE ON ROCK MECHANICS (1984)

Mekanika   batuan  adalah   ilmu  pengetahuan  yang  mempelajari tentang perilaku ( behavior ) batuan baik secara teoritis maupun  terapan,  merupakan cabang dari ilmu mekanika yang berkenaan dengan sikap  batuan terhadap medan – medan gaya pada lingkungannya.

1.3.4.  MENURUT BUDAVARI

Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari mekanika perpindahan padatan untuk menentukan distribusi gaya-gaya dalam dan deformasi akibat gaya luar pada suatu benda padat. Hampir semua mekanika perpindahan benda padat didasarkan atas teori kontinum. Konsep kontinum adalaf fiksi matematik yang tergantung pada struktur molekul material yang digantikan oleh suatu bidang kontinum yang perilaku matematiknya identik dengan media aslinya.

Material ekivalennya dianggap homogen, mempunyai sifat-sifat mekanik yang sama pada semua titik. Penyederhanaannya adalah bahwa semua sifat mekaniknya sama ke semua arah pada suatu titik di dalam suatu batuan

1.3.5.  MENURUT HUDSON DAN HARRISON

Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari reaksi batuan yang apabila padanya dikenai suatu gangguan. Dalam hal material alam, ilmu ini berlaku untuk masalah deformasi suatu struktur geologi, seperti bagaimana lipatan, patahan, dan rekahan berkembang begitu tegangan terjadi pada batuan selama proses geologi.

Beberapa tipe rekayasa yang melibatkan mekanika batuan adalah pekerjaan sipil, tambang, dan perminyakan.

Topik utama mekanika batuan adalah batuan utuh, struktur batuan, tegangan, aliran air, dan rekayasa, yang ditulis secara diagonal dari kiri atas ke kanan bawah pada Gambar 1. Garis ini sering disebut sebagai diagonal utama. Semua kotak lainnya menunjukkan interaksi antara satu dengan lainnya.

1.3.6.  SECARA UMUM

Mekanika   batuan  adalah  ilmu   yang   mempelajari   sifat dan perilaku batuan bila terhadapnya dikenakan gaya atau tekanan.

1.4. SIFAT BATUAN

Sifat batuan yang sebenarnya di alam adalah :

1.4.1.  HETEROGEN

  1. Jenis mineral pembentuk batuan yang berbeda.
  2. Ukuran dan bentuk partikel/butir berbeda di dalam batuan.
  3. Ukuran, bentuk, dan penyebaran void berbeda di dalam batuan.

1.4.2.  DISKONTINU

Massa batuan di alam tidak kontinu (diskontinu) karena adanya bidang-bidang lemah (crack, joint, fault,  fissure) di mana kekerapan, perluasan  dan  orientasi dari bidang-bidang lemah tersebut tidak kontinu.

1.4.3.  ANISOTROP

Karena sifat batuan yang heterogen, diskontinu, anisotrope maka untuk dapat menghitung secara matematis misalnya sebuah lubang bukaan yang  disekitarnya terdiri dari  batuan  B1,  B2,  B3,  diasumsikan  batuan  ekivalen  B’ sebagai pengganti batuan  B1,  B2,  B3  yang  mempunyai sifat homogen, kontinu dan isotrop

BEBERAPA CIRI DARI MEKANIKA BATUAN

  1. Dalam ukuran besar, solid dan massa batuan yang kuat/keras, maka batuan dapat dianggap kontinu.
  2. Bagaimanapun juga karena keadaan alamiah dan lingkungan geologi, maka batuan tidak kontinu (diskontinu) karena adanya kekar, fissure, schistosity, crack, cavities dan diskontinuitas lainnya. Untuk kondisi tertentu, dapat dikatakan bahwa mekanika batuan adalah mekanika diskontinu atau mekanika dari struktur batuan.
  3. Secara  mekanika,  batuan  adalah  sistem  “multiple  body” (Gambar 3).
  4. Analisis mekanika tanah dilakukan pada bidang, sedang analisis mekanika  batuan  dilakukan  pada  bidang dan ruang.
  5. Mekanika batuan dikembangkan secara terpisah dari mekanika tanah, tetapi  ada  beberapa  yang  tumpang tindih.
  6. Mekanika batuan banyak menggunakan :

-        teori elastisitas,

-        teori plastisitas,

-        dan mempelajari batuan, sistem  struktur  batuan secara eksperimen.

Adapun persoalan di dalam mekanika batuan antara lain :

  1. Bagaimana reaksi  dari  batuan  ketika  diambil  untuk dipergunakan ?
  2. Berapa dan bagaimana besarnya daya dukung (bearing capacity) dari batuan dipermukaan dan pada berbagai kedalaman untuk menerima berbagai beban ?
  3. Bagaimana kekuatan geser batuan ?
  4. Bagaimana sikap batuan di bawah beban dinamis ?
  5. Bagaimana  pengaruh  gempa  pada  sistem  fondasi di dalam batuan ?
  6. Bagaimana nilai modulus elastisitas dan Poisson’s ratio dari batuan ?
  1. Bagaimana  pengaruh  dari  bidang-bidang  lemah (kekar, bidang perlapisan,  schistosity, retakan, rongga dan diskontinuitas lainnya) pada batuan  terhadap kekuatannya ?
  2. Metoda pengujian laboratorium apa saja yang paling mendekati kenyataan   untuk mengetahui kekuatan fondasi atau sifat batuan dalam mendukung massa batuan ?
  3. Bagaimana memperhitungkan  kekar  dan  sesar  dalam  perencanaan pekerjaan di dalam batuan ?
  4. Bagaimana menanggulangi deformasi yang diakibatkan oleh perbedaan yang bersifat perlahan­lahan (creep) pada batuan ?
  5. Hukum apa saja yang menyangkut  aliran plastik (plastic flow) dari  batuan ?
  6. Bagaimana  pengaruh “anisotrope”  terhadap distribusi tegangan dalam batuan ?

m.  Bagaimana korelasi dari hasil-hasil pengujian kekuatan batuan yang telah dilakukan di lapangan dan di laboratorium dalam menyiapkan percontoh batuan ?

  1. Bagaimana  metoda  pengujian  yang  akan  dilaksanakan  yang  sesuai dengan kondisi lapangan terhadap sifat-sifat batuannya ?
  2. Bagaimana  mekanisme  keruntuhan / kehancuran  dari  batuan  (failure  of rock) ?
  3. Dapatkah keadaan tegangan di dalam massa batuan dihitung  secara  tepat, atau bahkan dapat diukur ?
  4. Faktor-faktor apa    saja    yang     menyangkut     perencanaan  kemiringan  lareng  dari  suatu  massa  batuan ?
  5. Apakah  roof  bolting pada  atap  sebuah  lubang  bukaan  di  bawah  tanah sudah aman sehingga lubang tersebut  dapat  digunakan  sebagai  instalasi yang permanen ?







Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.