materi

1. 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.
Mekanika Batuan merupakan ilmu pengetahuan yang
secara teori maupun pada prakteknya membahas tentang
perilaku mekanis batuan termasuk di dalamnya membahas
tentang berbagai metoda perancangan perilaku batuan yang
sesuai dengan disiplin ilmu teknik yang diperlukan
Mekanika batuan adalah salah cabang disiplin ilmu
geomekanika. Mekanika batuan merupakan ilmu yang
mempelajari sifat-sifat mekanik batuan dan massa batuan.
Hal ini menyebabkan mekanika batuan memiliki peran yang
dominan dalam operasi penambangan, seperti pekerjaan
penerowongan, pemboran, penggalian, peledakan dan
pekerjaan lainnya. Sehingga untuk mengetahui sifat mekanik
batuan dan massa batuan dilakukan berbagai macam uji coba
baik itu dilaboratorium maupun dilapangan langsung atau
secara insitu. Untuk mengetahui sifat mekanik batuan
dilakukan beberapa percobaan seperti uji kuat tekan
uniaksial, uji kuat tarik, uji triaksial dan uji tegangan insitu.
Mekanika batuan sendiri mempunyai karakteris tik
mekanik yang diperoleh dari penelitian ini adalah kuat tekan
batuan (σt), kuat tarik batuan (σc ), Modulus Young (E),
Nisbah Poisson (v), selubung kekuatan batuan (strength
envelope), kuat geser (τ), kohesi (C), dan sudut geser dalam
(φ). Masing-masing karakter mekanik batuan tersebut
diperoleh dari uji yang berbeda. Kuat tekan batuan dan
Modulus Young diperoleh dari uji kuat tekan uniaksial.
Pada penelitian ini nilai kuat tekan batuan dan Modulus
Young diambil dari nilai rata-rata hasil pengujian lima
contoh batuan. Untuk kuat tarik batuan diperoleh dari uji
kuat tarik tak langsung (Brazillian test). Sama dengan uji
kuat tekan uniaksial, uji kuat tarik tak langsung
menggunakan lima contoh batuan untuk memperoleh kuat
tarik rata-rata. Sedangkan selubung kekuatan batuan, kuat
geser, kohesi, dan sudut geser dalam diperoleh dari pengujian
triaksial konvensional dan multitahap. Selain mengamati
sifat mekanik atau dinamik dari batuan dalam praktikum ini
juga akan diamati sifat fisik batuan tersebut, dengan
mengamati bobot dan masa jenisnya dalam beberapa
keadaan.
Perilaku batuan ada 2 yaitu perilaku batuan statik yang
terdiri dari elastik, plastik dan elastoplastik dan perilaku
batuan Dinamik yang terdiri dari viskous (Newtonian), visko-elastik
(Maxwell),firmo viscous (Kelvin) dan kompleks
(Burger).
PERILAKU BATUAN STATIK
 Batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda pada
saat menerima beban. Perilaku ini dapat ditentukan
dengan pengujian di laboratorium yaitu dengan
pengujian kuat tekan, statik artinya diam. Jadi, yang
dimaksud dengan perilaku batuan statik adalah
batuan yang mempunyai sifat atau perilaku yang
diam.
 Perilaku batuan Statik memiliki 3 jenis yaitu :
a. Elastik adalah perilaku batuan apabila tidak ada
deformasi permanen pada saat tegangan
dihilangkan (dibuat nol).
b. Plastik adalah Plastik sempurna → tidak terjadi
deformasi, jika  < 0. Terjadi deformasi
permanen jika  = 0, tidak mampu menyangga
 > 0.
c. Elasto Plastik adalah Perilaku plastik batuan dapat
dicirikan dengan adanya deformasi (regangan)
permanen yang besar sebelum batuan runtuh atau
hancur (failure).
Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Batuan
Batuan mempunyai sifat-sifat tertentu yang dapat
dikelompokkan menjadi dua, yaitu :
1. Sifat fisik batuan, seperti : berat isi, specific gravity,
porositas, void ratio, kadar air dan derajat
kejenuhan.
2. Sifat mekanik batuan, seperti : kuat tekan, kuat
tarik, modulus elastisitas dan rasio Poisson.
PERILAKU BATUAN
1. Statik → elastik
plastik
elastoplastik
2. Dinamik viskous (Newtonian)
visko-elastik (Maxwell)
firmo viscous (Kelvin)
kompleks (Burger)
Deformasi karena ada
1. Intensitas beban (tegangan)
2. Perilaku material
Perilaku batuan yang dapat diamati :
1. Kurva tegangan-regangan ( -  )
2. Kurva regangan – waktu ( - t ) → tetap
3. Kurva relaxation ( - t ) →  tetap
→ tidak terjadi deformasi permanen saat tegangan dibuat nol.
- Reversible → ditekan/ditarik, kembali keposisi
semula
- Non-reversible → ditekan/ditarik, tidak kembali
keposisi
Semula
Beberapa jenis batuan beku mendekati perilaku elastik :
Perilaku plastik
1. Plastik sempurna → tidak terjadi deformasi, jika  <
0.
terjadi deformasi permanen jika  = 0,
tidak mampu menyangga  > 0.

2. Perilaku Elasto – Plastik
Pada level tegangan tertentu
→ elastik linier
Pada 0 → plastik → hancur
Perilaku batuan ideal menurut Obert. L (1967)
Tahapan :
1. Tahap awal dikenai gaya → kurva landai non linier
2. Menjadi linier sampai batas elastik E
3. Terbentuk fracture baru dengan perambatan stabil →
kurva tetap linier
4. Batas elastik terlewati → fracture takstabil /kurva
tidak linier → hancur
5. Titik hancur c menyatakan kekuatan batuan
KLASIFIKASI MASSA BATUAN
1. Latar Belakang
Di dalam geoteknik, klasifikasi massa batuan yang pertama
diperkenalkan sekitar 60 tahun yang lalu yang ditujukan untuk
terowongan dengan penyanggaan menggunakan penyangga
baja. Kemudian klasifikasi dikembangkan untuk penyangga
non-baja untuk terowongan, lereng, dan pondasi. 3 pendekatan
desain yang biasa digunakan untuk penggalian pada batuan
yaitu: analitik, observasi, dan empirik. Salah satu yang paling
banyak digunakan adalah pendekatan desain dengan
menggunakan metode empiric.
Klasifikasi massa batuan dikembangkan untuk mengatasi
permasalahan yang timbul di lapangan secara cepat dan tidak
ditujukan untuk mengganti studi analitik, observasi lapangan,
pengukuran, dan engineering judgement.
Tujuan dari klasifikasi massa batuan adalah untuk:
• Mengidentifikasi parameter-parameter yang mempengaruhi
kelakuan/sifat massa batuan.
• Membagi massa batuan ke dalam kelompok-kelompok yang
mempunyai kesamaan sifat dan kualitas.
• Menyediakan pengertian dasar mengenai sifat karakteristik
setiap kelas massa batuan.
• Menghubungkan berdasarkan pengalaman kondisi massa
batuan di suatu tempat dengan kondisi massa batuan di tempat
lain.
• Memperoleh data kuantitatif dan acuan untuk desain teknik.
• Menyediakan dasar acuan untuk komuniukasi antara
geologist dan engineer.
Keuntungan dari digunakannya klasifikasi massa batuan:
• Meningkatkan kualitas penyelidikan lapangan berdasarkan
data masukan sebagai parameter klasifikasi.
• Menyediakan informasi kuantitatif untuk tujuan desain.
• Memungkinkan kebijakan teknik yang lebih baik dan
komunikasi yang lebih efektif pada suatu proyek.
Dikarenakan kompleknya suatu massa batuan, beberapa
penelitian berusaha untuk mencari hubungan antara desain
galian batu dengan parameter massa batuan. Banyak dari
metode-metode tersebut telah dimodifikasi oleh yang lainnya
dan sekarang banyak digunakan untuk penelitian awal atau
bahkan untuk desain akhir. Beberapa klasifikasi massa batuan
yang dikenal saat ini adalah:
1. Metode klasifikasi beban batuan (rock load)
2. Klasifikasi stand-up time
3. Rock Quality Designation (RQD)
4. Rock Structure Rating (RSR)
5. Rock Mass Rating (RMR)
6. Q-system

3. 2. Metode klasifikasi beban batuan (rock load)
Metode ini diperkenalkan oleh Karl von Terzaghi pada tahun
1946. Merupakan metode pertama yang cukup rasional yang
mengevaluasi beban batuan untuk desain terowongan dengan
penyangga baja. Metode ini telah dipakai secara berhasil di
Amerika selama kurun waktu 50 tahun. Akan tetapi pada saat
ini metode ini sudah tidak cocok lagi dimana banyak sekali
terowongan saat ini yang dibangun dengan menggunakan
penyangga beton dan rockbolts.
3. Klasifikasi Stand-up time
Metode ini diperkenalkan oleh Laufer pada 1958. Dasar dari
metode ini adalah bahwa dengan bertambahnya span
terowongan akan menyebabkan berkurangnya waktu
berdirinya terowongan tersebut tanpa penyanggaan. Metode
ini sangat berpengaruh terhadap perkembangan klasifikasi
massa batuan selanjutnya. Faktor-faktor yang berpengaruh
terhadap stand-up time adalah: arah sumbu terowongan,
bentuk potongan melintang, metode penggalian, dan metode
penyanggaan.
4. Rock Quality Designation (RQD)
RQD dikembangkan pada tahun 1964 oleh Deere. Metode
ini didasarkan pada penghitungan persentase inti terambil
yang mempunyai panjang 10 cm atau lebih. Dalam hal ini, inti
terambil yang lunak atau tidak keras tidak perlu dihitung
walaupun mempunyai panjang lebih dari 10cm. Diameter inti
optimal yaitu 47.5mm. Nilai RQD ini dapat pula dipakai
untuk memperkirakan penyanggaan terowongan. Saat ini
RQD sebagai parameter standar dalam pemerian inti
pemboran dan merupakan salah satu parameter dalam
penentuan klasifikasi massa batuan RMR dan Q-system
RQD didefinisikan sebagai persentasi dari perolehan inti
bor (core) yang secara tidak langsung didasarkan pada jumlah
bidang lemah dan jumlah bagian yang lunak dari massa
batuan yang diamati dari ini bor (core).
Berdasarkan nilai RQD massa batuan diklasifikasikan sebagai:
RQD Kualitas massa batuan
< 25% Sangat jelek
25 – 50% Jelek
50 – 75% Sedang
75 – 90% Baik
90 – 100% Sangat baik
a. Metode Langsung
Dalam menghitung nilai RQD, metode langsung digunakan
apabila core logs tersedia.
b. Metode Tidak Langsung
Dalam menghitung nilai RQD, metode tidak langsung
digunakan apabila core logs tidak tersedia.
Pertimbangan RQD mengabaikan mechanical fracture
yaitu fracture yang dibuat secara sengaja atau tidak selama
kegiatan pengeboran atau pengukuran (Hoek, dkk. 1995).
Nilai RQD ini dapat pula dipakai untuk memperkirakan
penyanggaan terowongan. Saat ini RQD sebagai parameter
standar dalam pemerian inti pemboran dan merupakan salah
satu parameter dalam penentuan klasifikasi massa batuan
RMR.
Data Masukan Rock Quality Designation (Rqd)
Data masukan untuk Rock Quality Designation (RQD)
berupa panjang inti bor (core) sepanjang pengeboran (core
run) diukur langsung di lapangan bersamaan dengan kegiatan
core orienting dilakukan. Pengukuran dilakukan sesaat setelah
inti bor (core) dikeluarkan dari core barrel.
sedangkan teknik pengukuran RQD yang dipergunakan adalah
teknik pengukuran RQD yang diusulkan oleh Call &
Nicholas, Inc (CNI).
Data masukan untuk perhitungan RQD adalah inti bor
(core) yang memiliki panjang lebih besar dari dua kali
diameter dan panjang total perolehan (core recovery) inti bor
(core) dalam satu interval (run) pengeboran.
Penentuan Nilai Rock Quality Designation (Rqd)
Nilai RQD ditentukan untuk setiap interval (run)
pengeboran.pengeboran dilakukan dengan interval (run) 3 m
dengan menggunakan mata bor berdiameter 61.11 mm.
Walaupun metode penghitungan dengan RQD ini sangat
mudah dan cepat, akan tetapi metode ini tidak memperhitung
factor orientasi bidang diskontinu, material pengisi, dll,
sehingga metode ini kurang dapat menggambarkan keadaan
massa batuan yang sebenarnya.
Kegunaan Rock Quality Designation (Rqd)
a. Teknik Pertambangan
- Studi perencanaan: pelaksanaan pembukaan tambang
dan lain sebagainya
b. Teknik Sipil
- Terowongan dan lain sebagainya
- Fondasi bendungan
5. Rock Structure Rating (RSR)
RSR diperkenalkan pertama kali oleh Wickam, Tiedemann
dan Skinner pada tahun 1972 di AS. Konsep ini merupakan
metode kuantitatif untuk menggambarkan kualitas suatu
massa batuan dan menentukan jenis penyanggaan di
terowongan. Motode ini merupakan metode pertama untuk
menentukan klasifikasi massa batuan yang komplit setelah
diperkenalkannya klasifikasi massa batuan oleh Terzaghi
1946.
Konsep RSR ini selangkah lebih maju dibandingkan konsep-konsep
yang ada sebelumnya. Pada konsep RSR terdapat
klasifikasi kuantitatif dibandingkan dengan Terzaghi yang
hanya klasifikasi kulitatif saja. Pada RSR ini juga terdapat
cukup banyak parameter yang terlibat jika dibandingkan
dengan RQD yang hanya melibatkan kualitas inti terambil dari
hasil pemboran saja. Pada RSR ini juga terdapat klasifikasi
yang mempunyai data masukan dan data keluaran yang
lengkap tidak seperti Lauffer yang hanya menyajikan data
keluaran yang berupa stand-up time dan span.
RSR merupakan penjumlahan rating dari parameter-parameter
pembentuknya yang terdiri dari 2 katagori umum, yaitu:
• Parameter geoteknik; jenis batuan, pola kekar, arah kekar,
jenis bidang lemah, sesar, geseran, dan lipatan, sifat material;
pelapukan, dan alterasi.
• Parameter konstruksi; ukuran terowongan, arah penggalian,
metode penggalian
RSR merupakan metode yang cukup baik untuk menentukan
penyanggaan dengan penyangga baja tetapi tidak
direkomendasikan untuk menentukan penyanggaan dengan
penyangga rock bolt dan beton.
RSR merupakan metode yang cukup baik untuk menentukan
penyanggaan dengan penyangga baja tetapi tidak
direkomendasikan untuk menentukan penyanggaan dengan
penyangga rock bolt dan beton.
Pada RSR terdapat cukup banyak parameter yang terlibat
jika dibandingkan dengan konsep lainnya. Pada RSR ini juga

4. terdapat klasifikasi yang mempunyai data masukan dan data
keluaran yang lengkap tidak seperti Lauffer yang hanya
menyajikan data keluaran yang berupa stand-up time dan
span. RSR merupakan penjumlahan rating dari parameter-parameter
pembentuknya yang terdiri dari dua katagori umum,
yaitu:
a. Parameter geoteknik; jenis batuan, pola kekar, arah kekar,
jenis bidang lemah, sesar, geseran, danlipatan, sifat
material; pelapukan, dan alterasi.
b. Parameter konstruksi; ukuran terowongan, arah
penggalian, metode penggalian.
6. Rock Mass Rating (RMR)
Bieniawski (1976) mempublikasikan suatu klasifikasi massa
batuan yang disebut Klasifikasi Geomekanika atau lebih
dikenal dengan Rock Mass Rating (RMR). Setelah bertahun-tahun,
klasifikasi massa batuan ini telah mengalami
penyesuaian dikarenakan adanya penambahan data masukan
sehingga Bieniawski membuat perubahan nilai rating pada
parameter yang digunakan untuk penilaian klasifikasi massa
batuan tersebut. Pada penelitian ini, klasifikasi massa batuan
yang digunakan adalah klasifikasi massa batuan versi tahun
1989 (Bieniawski, 1989). 6 Parameter yang digunakan dalam
klasifikasi massa batuan menggunakan Sistim RMR yaitu:
1. Kuat tekan uniaxial batuan utuh.
2. Rock Quality Designatian (RQD).
3. Spasi bidang dikontinyu.
4. Kondisi bidang diskontinyu.
5. Kondisi air tanah.
6. Orientasi/arah bidang diskontinyu.
Pada penggunaan sistim klasifikasi ini, massa batuan dibagi
kedalam daerah struktural yang memiliki kesamaan sifat
berdasarkan 6 parameter di atas dan klasifikasi massa batuan
untuk setiap daerah tersebut dibuat terpisah. Batas dari daerah
struktur tersebut biasanya disesuaikan dengan kenampakan
perubahan struktur geologi seperti patahan, perubahan
kerapatan kekar, dan perubahan jenis batuan. RMR ini dapat
digunakan untuk terowongan. lereng, dan pondasi.
7. Q-system
Q-system diperkenalkan oleh Barton et al pada tahun 1974.
Nilai Q didefinisikan sebagai:
Dimana:
RQD adalah Rock Quality Designation
Jn adalah jumlah set kekar
Jr adalah nilai kekasaran kekar
Ja adalah nilai alterasi kekar
Jw adalah faktor air tanah
SRF adalah faktor berkurangnya tegangan
• RQD/Jn merepresentasikan struktur massa batuan
• Jr/Ja merepresentasikan kekasaran dan karakteritik gesekan
diantara bidang kekar stsu material pengisi
• Jw/SRF merepresentasikan tegangan aktif yang bekerja
• Berdasarkan nilai Q kemudian dapat ditentukan jenis
penyanggaan yang dibutuhkan untuk terowongan.
RMI
RMI didasarkan pada, parameter geologi didefinisikan
dengan baik. Metode yang ada untuk deskripsi bidang
singkapan, serta logging core drill dan pengukuran geofisika,
telah disempurnakan. RMI dapat diterapkan dalam berbagai
jenis teknik batuan dengan penyesuaian untuk fitur yang
berkaitan dengan proyek tertentu atau pemanfaatan batuan.
Tujuan utama dari sistem RMI (indeks Massa batuan)
adalah untuk meningkatkan input data dan penggunaannya
dalam rekayasa batuan. RMI memanfaatkan parameter yang
melekat dalam massa batuan yang digabungkan untuk
mengekspresikan indeks kekuatan relatif massa batuan.
Indeks Massa batuan, RMI, telah dikembangkan
untuk mengkarakterisasi kekuatan massa batuan untuk tujuan
konstruksi. Suatu hal yang penting adalah untuk menggunakan
parameter di RMI, yang memiliki signifikansi terbesar di
bidang teknik.
RMI hanya berlaku pada parameter intrinsik dari
massa batuan
RMI memanfaatkan parameter input berikut: kuat
tekan utuh batuan, Volume blok, dan karakteristik bersama
seperti yang diberikan oleh kekerasan, perubahan dan ukuran.
Manfaat Dan Kekurangan Dari RMI
Beberapa manfaat dari sistem RMI adalah:
- RMI akan memberikan perbaikan yang signifikan
dalam penggunaan input data geologi. Terutama yang
dicapai oleh penggunaan sistematis parameter
didefinisikan dengan baik di mana karakter tiga
dimensi massa batuan diwakili oleh volume blok.
- RMI dapat dengan mudah digunakan untuk perkiraan
kasar ketika informasi terbatas pada kondisi tanah
yang tersedia. Misalnya, dalam tahap awal sebuah
proyek di mana perkiraan kasar yang cukup, eq. (2a)
dapat diterapkan.
- The RMI cocok untuk perbandingan dan pertukaran
pengetahuan antara lokasi yang berbeda. Dengan cara
ini dapat berkontribusi untuk meningkatkan
komunikasi antara orang-orang yang terlibat dalam
rekayasa batuan dan desain.
- RMI menawarkan platform yang cocok untuk
penilaian teknik. RMI adalah parameter umum yang
mencirikan kekuatan yang melekat pada massa
batuan, dan dapat diterapkan dalam rekayasa sebagai
kualitas untuk bahan bangunan ini. RMI terdiri dari
volume blok nyata dan sendi umum parameter untuk
massa batuan, yang mudah untuk
menghubungkannya dengan kondisi lapangan. Hal ini
penting dalam aplikasi penilaian rekayasa.
- Sistem RMI mencakup spektrum yang luas dari
variasi massa batuan, oleh karena itu memiliki
kemungkinan untuk aplikasi yang lebih luas dari
pada klasifikasi massa batuan dan karakterisasi
sistem lain saat ini.
Kemungkinan Aplikasi Dari RMI
Tujuan utama selama pengembangan RMI telah bekerja
di luar sistem praktis untuk mengkarakterisasi massa batuan
yang berlaku untuk rekayasa batuan dan desain. Bila
diterapkan, nilai RMI atau parameter yang disesuaikan untuk
fitur lokal penting untuk tujuan rekayasa