Penekanan uniaksial terhadap contoh batuan selinder merupakan uji sifat mekanik yang
paling umum digunakan. Uji kuat tekan uniaksial dilakukan untuk menentukan kuat
tekan batuan (σt ), Modulus Young (E), Nisbah Poisson (v) , dan kurva
tegangan-regangan. Contoh batuan berbentuk silinder ditekan atau dibebani
sampai runtuh. Perbandingan antara tinggi dan diameter contoh silinder yang
umum digunakan adalah 2 sampai 2,5 dengan luas permukaan pembebanan yang datar,
halus dan paralel tegak lurus terhadap sumbu aksis contoh batuan. Dari hasil
pengujian akan didapat beberapa data seperti:
a. Kuat Tekan Batuan (σc)
Tujuan utama
uji kuat tekan uniaksial adalah untuk mendapatkan nilai kuat tekan dari contoh
batuan. Harga tegangan pada saat contoh batuan hancur didefinisikan sebagai
kuat tekan uniaksial batuan dan diberikan oleh hubungan :
Keterangan
:
σc = Kuat tekan uniaksial batuan (MPa)
F = Gaya yang bekerja pada saat contoh batuan
hancur (kN)
A
= Luas penampang awal contoh batuan yang tegak lurus arah gaya (mm)
b. Modulus Young ( E )
Modulus Young atau modulus elastisitas merupakan faktor
penting dalam mengevaluasi deformasi batuan pada kondisi pembebanan yang
bervariasi. Nilai modulus elastisitas batuan bervariasi dari satu contoh batuan
dari satu daerah geologi ke daerah geologi lainnya karena adanya perbedaan
dalam hal formasi batuan dan genesa atau mineral pembentuknya. Modulus
elastisitas dipengaruhi oleh tipe batuan, porositas, ukuran partikel, dan
kandungan air. Modulus elastisitas akan lebih besar nilainya apabila diukur tegak
lurus perlapisan daripada diukur sejajar arah perlapisan (Jumikis, 1979).
Modulus elastisitas dihitung dari perbandingan antara
tegangan aksial dengan regangan aksial. Modul elastisitas dapat ditentukan
berdasarkan persamaan :
Keterangan:
E
= Modulus elastisitas (MPa)
Δσ.
= Perubahan tegangan (MPa)
Δεa
= Perubahan regangan aksial (%)
b.
Nisbah Poisson ( Poisson Ratio )
Nisbah
Poisson didefinisikan sebagai perbandingan negatif antara regangan lateral dan
regangan aksial. Nisbah Poisson menunjukkan adanya pemanjangan ke arah lateral
(lateral expansion) akibat adanya tegangan dalam arah aksial. Sifat mekanik ini
dapat ditentukan dengan persamaan:
Keterangan:
V
= Nisbah Poisson
ε
l = regangan lateral (%)
εa=
regangan aksial (%)
2. Uji Kuat Tarik Tak Langsung (
Brazilian Test )
Sifat
mekanik batuan yang diperoleh dari uji ini adalah kuat tarik batuan (σt).
Ada
dua metode yang dapat dipergunakan untuk mengetahui kuat tarik contoh batuan di
laboratorium, yaitu metode kuat tarik langsung dan metode kuat tarik tak
langsung. Metode kuat tarik tak langsung merupakan uji yang paling sering
digunakan. Hal ini disebabkan uji ini lebih mudah dan murah
daripada uji kuat tarik langsung. Salah satu uji kuat tarik tak langsung adalah
Brazilian test.
Pada uji brazilian, kuat tarik batuan dapat ditentukan
berdasarkan persamaan:
Keterangan :
σt
= Kuat tarik batuan (MPa)
F
= Gaya maksimum yang dapat ditahan batuan (KN)
D
= Diameter contoh batuan (mm)
L
= Tebal batuan (mm)
3. Uji Kecepatan Rambat Gelombang
Ultrasonik
Uji kecepatan rambat gelombang ultrasonik dilakukan untuk
menentukan cepat rambat gelombang ultrasonik yang merambat melalui contoh
batuan. Pada uji ini, waktu tempuh gelombang primer yang merambat melalui
contoh batuan diukur dengan menggunakan Portable Unit Non-destructive Digital
Indicated Tester (PUNDIT). Kecepatan rambat gelombang primer ditentukan melalui
persamaan 2.5.
Keterangan:
L
= panjang contoh batuan yang diuji (m)
Vt=
waktu tempuh gelombang ultrasonik primer (detik)
tp
= cepat rambat primer atau tekan (m/detik)
4. Pengujian Point Load ( Point Load
Test )
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan ( strength
) dari percontoh batu secara tidak langsung dilapangan. Percontoh batuan dapat
berbentuk silinder.
Peralatan yang digunakan mudah dibawa-bawa, tidak begitu
besar dan cukup ringan. Pengujian cepat, sehingga dapat diketahui kekuatan
datuan dilapangan, sebelum pengujian dilaboratorium dilakukan.
Dari pengujian ini didapat :
Dimana :
Is
= Point load strength index ( Index Franklin )
P
= Beban maksimum sampai percontoh pecah
D
= Jarak antara dua konus penekan
Hubungan antara index franklin (Is) dengan kuat tekan (σt)
menurut BIENIAWSKI sebagai berikut:
σc = 18 – 23 Is untuk diameter percontoh = 50 mm.
Jika Is = 1 MPa maka index tersebut tidak lagi mempunyai arti sehingga
disarankan untuk menggunakan pengujian lain dalam penentuan kekuatan ( strength
) batuan.
5.
Direct
Box Shear Strength Test
Hal
yang perlu dicatat pada proses ini
adalah
Tegangan
normal
Tegangan
geser
Percobaan
dilakukan dengan tiga sampel tanah dilakukan pecobaan seperti diatas. Nilai
sudut geser dan kohesi dicari secara grafis berdasrkan hukum Coulumb:
6. Uji triaxial
Tujuan utama uji triaksial adalah untuk menentukan kekuatan
batuan padakondisi pembebanan triaksial melalui persamaan kriteria keruntuhan.
Kriteria keruntuhan yang sering digunakan dalam pengolahan data uji triaksial
adalah criteria Mohr-Coulomb. Hasil pengujian triaksial kemudian diplot kedalam
kurva Mohr- Coulomb sehingga dapat ditentukan parameter-parameter kekuatan
batuan sebagai berikut:
·
Strength
envelope (kurva intrinsik)
·
Kuat
geser (Shear strength)
·
Kohesi
(C)
·
Sudut
geser dalam (φ)
Pada pengujian triaksial, contoh batuan dimasukkan kedalam
sel triaksial, diberi tekanan pemampatan (σ3), dan dibebani secara
aksial (σ1), sampai runtuh. Pada uji ini, tegangan menengah
dianggap sama dengan tekanan pemampatan (σ3= σ1).
http://admirerofsecret.blogspot.com/2012/05/sifat-mekanik-batuan.html
0 Comments
