Bab III Geoteknik Mpd 2015

7/21/2019 Bab III Geoteknik Mpd 2015

http://slidepdf.com/reader/full/bab-iii-geoteknik-mpd-2015 1/19

BAB III

GEOTEKNIK

Geoteknik adalah bidang kajian rekayasa kebumian yang berkonsentrasi

pada aplikasi teknologi teknik sipil untuk kontruksi yang melibatkan material

alam yang terdapat pada atau dekat dengan permukaan bumi. Geoteknik tambang

merupakan aplikasi dari rekayasa geoteknik pada kegiatan tambang terbuka dan

tambang bawah tanah. Aplikasi geoteknik melibatkan disiplin ilmu Mekanika

Tanah, Mekanika Batuan, Geologi, dan Hidrologi. Melalui geoteknik tambang

diharapkan rancangan suatu tambang baik tambang terbuka maupun tambang

bawah tanah perlu dilakukan analisis terhadap kestabilan yang terjadi karena

proses penggalian dan penimbunan, sehingga dapat memberikan kontribusi

terhadap rancangan yang aman dan ekonomis.

Kegiatan penambangan baik di permukaan maupun di bawah tanah

seringkali dihadapkan pada problemproblem stabilitas struktur dan in!rastruktur

tambang yang jika dirunut akan bersumber pada problem geoteknik. Beberapa

contoh problem geoteknik yang dikemukakan pada tambang terbuka diantaranya

adalah "

#ereng penambangan runtuh $produksi terganggu atau terhenti, kemungkinan

ada korban%

&alan tambang longsor $pengangkutan terganggu atau terhenti, produksi

terganggu%

Gangguan air tambang $penggalian terganggu%.

'ata geoteknik utama yang diperlukan untuk perancangan tambang terbuka

meliputi"

Kondisi geologi

Kondisi hidrologi dan hidrogeologi

(i!at !isik $bobot isi, berat jenis, kadar air, porositas, void ratio, batas Atterberg

kadangkadang diperlukan untuk material tanah%



)arameter kekuatan geser $kuat geser, kohesi, dan sudut geser dalam%

'aya dukung atau Californian Bearing Ratio " untuk rancangan pondasi, jalan

angkut.

)arameter geoteknik di atas diperoleh melalui penyelidikan baik di lapangan

maupun di laboratorium $lihat gambar *.+.%.

Gambar *.+.

)enyelidikan Geoteknik untuk ancangan Tambang Terbuka

PENYELIDIKAN GEOTEKNIK UNTUK RANCANGAN TAMBANG TERBUKA

G-/0(0KA H0'#G0 1

H0'G-#G0

)-M-TAA2G-#G0

Sampling Karakteristik

Akui!er

G

-

#

0(

T

0

K

(

-

0(

M

0

K

)-2G3&0A2

#ABAT03M

(i!at /isik

Kuat Tekan 3niaksial

3ji Geser #angsung4p

4s

-d

R

E

S

I

S

T

I

V

I

T

Y



Tujuan dalam perancangan geoteknik tambang adalah bahwa dalam

merancang suatu tambang baik tambang terbuka perlu dilakukan analisis terhadap

kestabilan yang terjadi karena proses penggalian atau penimbunan, sehingga

dapat memberikan kontribusi terhadap rancangan yang aman dan ekonomis.

3.1. Kajian Geoteknik

)eranan geoteknik dalam perancangan tambang ialah melakukan

pendekatan kepada kondisi massa tanah dan batuan yang kompleks dengan

menggunakan teknik teknik dan instrumeninstrumen yang tersedia dalam

rekayasa geoteknik, sehingga si!atsi!at dan perilaku massa tanah dan batuan telah

diketahui dan dikuasai sebelum membangun suatu struktur $bisa lereng,

terowongan, sumuran, dll% pada massa tanah dan batuan tersebut. )rogram

penyelidikan ini akan terdiri dari penyelidikan di lapangan termasuk percontoan

$ sampling %, penyelidikan di laboratorium, dan komputasi serta analisis stabilitas

struktur, sehingga dengan program penyelidikan geoteknik lengkap, terpadu, tepat

man!aat dan tepat sasaran, akan dihasilkan parameter masukan rancangan yang

bermutu baik dan lengkap sehingga hasil rancangannya pun akan dapat diterima

$acceptable% dan dapat diterapkan $applicable% di lapangan.

Tujuan utama dilakukannya penelitian atau penyelidikan geoteknik dalam

suatu proyek pertambangan adalah untuk "

Memperoleh data kuantitati! kondisi geologi, hidrologi, hidrogeologi, si!at

!isik, dan si!at mekanik

Mengetahui karakteristik massa batuan atau tanah sebagai dasar perancangan

penambangan

Menyusun suatu klasi!ikasi dan berbagai tipe urutan stratigra!i batuan atap atau

lantai, dan untuk mengkaji stabilitas relati!nya di bawah tegangan terinduksi

akibat penambangan

Mengembangkan rancangan lereng yang stabil $untuk tambang terbuka% atau

rancangan jalan masuk atau pilar $untuk tambang bawah tanah% untuk

penambangan yang akan datang berdasarkan analitis sensiti5itas terhadap

kondisi geoteknik dari strata atau kedalaman overburden.'ata geoteknik

diambil sejak dilakukan penelitian di lapangan maupun pada saat pengujian di



laboratorium. 3ntuk itu lembar pengukuran harus sudah disiapkan terlebih

dahulu sebelum berangkat ke lapangan.

Adapun penelitian yang dilaksanakan selanjutnya meliputi karakteristik

massa batuan dan analisis geomekanik, yaitu "

(i!at !isik dan mekanik batuan

)engukuran discontinue.

)enyelidikan geologi untuk karakteristik lokasi meliputi litologi, struktur

batuan, dan kedudukan bahan galian. Analisis geomekanik diawali dengan

pengujian si!at !isik dan mekanik batuan serta klasi!ikasi massa batuan.

3ntuk mensimulasikan kondisi lubang bukaan, pertama diperlukan

pengetahuan tentang kondisi geologis dari daerah yang akan ditambang.(elanjutnya harus diketahui pula karakteristik geomekanik massa batuan di daerah

tersebut.

*.+.+. Hasil 3ji #apangan

)engukuran arah kemiringan $ strike atau dip direction% pada bidang

ketidakmenerusan di lapangan dilakukan pada beberapa lokasi dari berbagai sisi

dari bahan galian yang akan ditambang agar data yang diambil menjadi data yang

cukup representati!. )engambilan data strike6dip diambil pada 7 lokasi, yaitu

Tabel *.+.

'ata Dip dan Dip Direction







Area tersebut memiliki nilai umum Dip sebesar *89 dan Dip Direction

sebesar 8:;9. Berdasarkan data tersebut kemudian dilakukan analisis kemantapan

lereng dengan program Dips. 'ari hasil analisis yang telah dilakukan, daerah yang

akan ditambang memiliki potensi longsoran baji.

Gambar *.<.

)otensi #ongsoran Topling dengan Dip *<9 dan Dip Direction **;9 pada )rogram

Dips

*.+.8. Hasil 3ji #aboratorium

Aspek yang diperlukan sebagai pertimbangan dalam menentukan

parameter geomekanik antara lain si!at !isik dan si!at mekanik dari tanah maupun

batuan. )engambilan data di laboratorium dilakukan dengan melakukan pengujian



untuk mendapatkan data si!at !isik dan mekanik batuan. Macam uji yang

dilakukan adalah uji si!at !isik, uji kuat tekan, dan uji kuat geser.

)engujian si!at !isik dan si!at mekanik dilakukan dengan mengambil

sampel dari lapangan. )engujian dilakukan di laboratorium Mekanika Batuan

3)2 =4eteran> ?ogyakarta. Berikut data hasil pengujian si!at !isik yang telah

dilakukan pada perconto batuan yang telah diambil "

&enis Batuan " Breksi Andesit

#okasi " 'usun )anduo, 'esa Hargorejo, , Kecamatan Kokap,

Kabupaten Kulonprogo.

Hari, Tanggal 3ji " Kamis, 8; &uni 8;+<

'iuji oleh " Kelompok 7

Tabel *.<.

Hasil )engujian (i!at /isik

No. Parameter !i"at #i$ik% Per&onto

+. Berat Asli $gr% 8@,

8. Berat &enuh $gr% *+*

*. Berat Tergantung $gr% +<,*<7. Berat Kering $gr% 8,+

<. Bobot 0si Asli $gr6cmC% 8,**

. Bobot 0si &enuh $gr6cmC% 8,87

:. Bobot 0si Kering $gr6cmC% 8,7<

. Apparent S 8,87

@. True S 8,7

+;. Kadar Air Asli $D% *,:

++. Kadar Air &enuh $D% @,7

+8. 'erajat Kejenuhan $D% *@,:

+*. )orositas $D% 8+,;:

+7. Void Ratio ;,8:

)engujian kuat tekan juga dilakukan pada conto yang telah diambil di

lokasi yang akan ditambang. Eonto batuan yang diambil mewakili pada daerah

daerah yang berbeda. Hal ini dilakukan agar hasil pengujian dapat mewakilisecara

keseluruhan. )engujian dilakukan dengan menggunakan mesin uji kuat tekan.



Tabel *..

)erhitungan )engujian Kuat Tekan 3niaksial

Data Yan' Di(a)at Dari Gra"ik

Kuat Tekan 3niaksial $ϭE% +@,7* M)a

Batas -lastis $ϭ-% +8M)a

!odulus Young $Fa5g% +;;; M)a

"oisson Ratio $ %ѵ ;,;<8*

)engujian yang dilakukan berikutnya yaitu pengujian kuat geser. )ada

pengujian kuat geser diperoleh nilai tegangan normal, tegangan geser residu,

kohesi, dan sudut geser dalam $ lihat tabel *.: dan tabel *. %

Tabel *.:.

)erhitungan )engujian Kuat Geser

Per&onto

Bat*an

Te'an'an Norma+

k',&m-%

Te'an'an Ge$er Re$i(*

k',&m-%

;+ ,@: <8.8:@

;8 +8,7 <.8+

;* +,:+ <.7

Tabel *..

Hasil )engujian Kuat Geser

!i"at Mekanika Bat*an a$i+

Kohesi $c% # kg6cm8 77,*

(udut geser dalam $$ %, 9 7,*

*.+.*. Analisis Kemantapan #erengMasalah kemantapan lereng di dalam suatu pekerjaan yang melibatkan

kegiatan penggalian maupun penimbunan merupakan masalah yang penting,

karena ini menyangkut masalah keselamatan pekerja, peralatan serta manusia dan

bangunan yang berada di sekitar lereng tersebut.

Berdasarkan data hasil pengujian kuat tekan uniaksial $c%, maka sebagian

besar material di lokasi penelitian termasuk batuan yang mempunyai kuat tekan



+@,7* M)a. 'ari hasil tersebut kemungkinan bentuk longsoran yang terjadi

adalah longsoran baji.

Analisis kemantapan lereng dilakukan bertujuan untuk menentukan

geometri lereng yang mantap dalam bentuk tinggi dan sudut kemiringan lereng.

'ata masukan yang digunakan untuk analisis ini adalah keadaan topogra!i,

struktur geologi berupa perlapisan batuan, si!at !isik dan mekanik dari batuan

pembentuk lereng. 'ari analisis kemantapan lereng yang dilakukan diketahui

bahwa jenis longsoran yang potensial terjadi pada daerah penambangan

khususnya pada bahan galian andesit adalah longsoran baji.

Adapun analisis kinematika kemantapan lereng adalah sebagai berikut "

#ongsoran baji

(yarat terjadinya longsoran baji "

+. I J I ! , dimana J kemiringan bidang lemah, ! sudut geser dalam

dan kemiringan lereng.

8. )erbedaan maksimal jurus $ strike% dan kekar $ %oint % dengan sudut lereng

$ slope% adalah *;;.

Analisis perhitungan !aktor keamanan lereng adalah sebagai berikut "

Gambar *.<.

Geometri #ongsoran Baji

/K penggerak ga&aTotal

pena'an ga&aTotal =

LLLL.LLL..$umus

*.+.%



/K p(

ptg ( cA

ψ

φ ψ

sin

cos+=

LLLLLLLLLL $umus *.8.%

Ns O A P H LLLLLL..$umus *.7.%.

Keterangan "

/K !aktor keamanan

E kohesi

A dasar wilayah blok

H tinggi lereng

Q! kemiringan lereng

Q) kemiringan bidang luncur

Ns densitas jenuh batuan.

beban blok per meter

• Q! @; .

• Q) **,: .

• R 7,*o.

'ari hasil analisis manual, maka didapatkan !aktor keamanan dari jenjang/02 tunggal sedangkan untuk jenjang keseluruhan keseluruhan sebesar /02

sehingga jenjang dapat dikatakan aman.

Keterangan "

• /aktor Keamanan I + $Aman%

• /aktor Keamanan + $Kritis%

• /aktor Keamanan S + $Tidak Aman%.

*.+.7. (istem Klasi!ikasi Massa Batuan

Massa batuan adalah suatu susunan blokblok material batuan yang

dipisahkan oleh berbagai tipe ketidakmenerusan geologis seperti kekar, sesar,

bidang perlapisan, dan sebagainya. Kondisi tersebut sangat berpengaruh pada

pekerjaan penerowongan. leh karena itu, dalam rekayasa batuan, si!atsi!at

teknis dari massa batuan maupun material batuan $intack rock% itu sendiri harus

diperhitungkan.



(uatu sistem klasi!ikasi massa batuan dalam aplikasinya untuk rekayasa

batuan mempunyai tujuan untuk "

+% Mengelompokkan jenis massa batuan berdasarkan kesamaan perilakunya

8% (ebagai dasar untuk dapat memahami karakteristik tiaptiap kelas*% Memberikan data kuantitati! untuk rancangan rekayasa batuan

7% (ebagai dasar yang diterima secara luas untuk komunikasi diantara para

perancang dan ahli rekayasa batuan.

Batuan Andesit di 'usun Kalibuko +, Gunungrego, dan Tegiri + ini mempunyai

klasi!ikasi massa batuan sebagai berikut "

' $D%

' $ock uality 'esignation% adalah modi!ikasi persentase perolehan inti

pemboran yang utuh dengan panjang +;; mm atau lebih. )almstrom $+@8%

mengusulkan jika tidak tersedia inti, maka ' dapat diperkirakan dari jumlah

kekarkekar $joints% per meter.

2ilai ' $D% dihitung dengan rumus "

RD 4% 5 166e76.18 6.1891%

5 166e76.1:603 6.1:60391%

5 ;<0<=

'engan " U jumlah kekar per meter,

di lapangan terdapat lima buah kekar setiap meternya.

'ari data yang diperoleh maka didapatkan RD 5 ;<.<=4.

(pasi rekahan ;,* m

(angat kasar, tidak menerus, tidak ada pemisahan, dinding batu tidak lapuk

Air tanah pada kekar nilainya kering.

*.+.<. Metode -mpirik

Metode empirik adalah metode rancangan berdasarkan analisis statistik,

yaitu melalui pendekatan empirik dari banyak pekerjaan serupa sebelumnya.

)endekatan empirik yang paling baik ialah klasi!ikasi massa batuan, contohnya

adalah Klasi!ikasi Rock !ass Rating dan Slope !ass Rating .

Klasi!ikasi Rock !ass Rating $M klasi!ikasi Geomekanika% dibuat

pertama kali oleh Bieniawski $+@:*%. (istem klasi!ikasi ini telah dimodi!ikasi

beberapa kali, terakhir pada tahun +@@. Modi!ikasi selalu dengan data yang baru



agar dapat digunakan untuk berbagai kepentingan dan disesuaikan dengan standar

internasional.

Klasi!ikasi massa batuan Rock !ass Rating menggunakan parameter

berikut ini $lihat tabel *.:.% "

$+% Kuat tekan uniaksial dari material batuan

$8% Rock )ualit& Designation $'%

$*% (pasi ketidakmenerusan

$7% Kondisi rekahan, meliputi " kekasaran $roughness%, lebar celah $aperture%, dan

ketebalan bahan pemisah atau pengisi celah $*idt' filled atau gouge%, tingkat

pelapukan $weathered% dan kemenerusan kekar atau terminasi $eOtension%

$<% Kondisi air tanah

$% rientasi ketidakmenerusan.

Terkait dengan materi yang dibahas, yaitu lereng, maka parameter keenam

tersebut disesuaikan untuk keperluan analisis kestabilan lereng seperti yang

dikemukakan oleh omana $+@<%.

Tabel *.@..

)arameter Klasi!ikasi dan )embobotannya dalam (istem M

Parameter !e+an' Ni+ai

+

Kuat

Tekan

Batuan

3tuh

)#0 $Mpa%I +;

7 +; 8 7 + 83ntuk kuat

tekan perlu

3E(

3E( $Mpa% I 8<; +;; 8<; <; V +;; 8< <; <8< +<S

+

Bobot +, +- . / - + 0

8' $ D % @; +;; :< @; <; V :< 8< <; S 8<

Bobot -0 +. +1 2 1

*

&arak 'iskontinuiti $m% I8 ;. V 8 ;.8 ;. ;.; ;.8 S;.;

Bobot -0 +, +0 2 ,

7 Kondisi 'iskontinuiti (angat

kasar, tidak

menerus,

tidak ada

pemisahan,

dinding

batu tidak

Agak

kasar,

pemisahan

+mm,

dinding

agak lapuk

Agak

kasar,

pemisahan

S+mm,

dinding

sangat

lapuk

(lickensid

ed6tebal

gouge

S<mm,

atau

pemisahan

+<mm,

Gouge

lunak, tebal

I<mm,

atau

pemisahan

I<mm,

menerus



lapuk menerus

Bobot 10 -, -0 +0 0

Parameter !e+an' Ni+ai

<

Air

tanah

pada

kekar

Aliran6+;m

panjang

tunnel

$liter6menit%

2one S +; +; 8< 8< +8< I +8<

Tek. Air pada

kekar6Maks

teg utama

$Kpa%

; S ;.+ ;.+V;.8 ;.8 V ;.< I;.<

Kondisi

3mumKering #embab Basah Menetes Mengalir

Bobot +, +0 . / 0

'ari pembobotan menurut RMR System $lihat tabel *.:.%, maka didapat deskripsi

kelas massa batuan Bienia>$ki0 1;=30 1;=;% adalah termasuk ke+a$ II. Adapun

spesi!ikasinya adalah sebagai berikut "

Tabel *.+;.

)embobotan R!R S&stem

No. K+a$i"ika$i Ni+ai Pem?o?otan

+ Kekuatan Batuan

$M)a%+@,7* 8

8 ' $D% @.: 8;

* (pasi ekahan

$m% ;,* +<

7 Kondisi ekahan (angat kasar, tidak menerus, tidak ada

pemisahan, dinding batu tidak lapuk

*;

< Air Tanah )ada

Kekar Kering +<

Bobot Total <-

Tabel *.++.

'eskripsi Batuan Berdasarkan R!R S&stem

Bo?ot Ke+a$ De$kri)$i Bat*an Stand-up time

3an%utan Tabel 1454



+

+;;0

Kohesi massa batuan " I7;;

(udut geser dalam massa batuan " I7<

bulan untuk span

m

Klasi!ikasi Slope !ass Rating $(M% dibuat oleh omana $+@<%. (M

adalah merupakan modi!ikasi Rock !ass Rating $M% yang tujuannya untuk

menyertakan bobot pengatur orientasi kekar sebagai !aktor koreksi $/% terhadap

M. /aktor koreksi dimaksud terdiri dari * $tiga% macam yang diidenti!ikasi

menjadi /+, /8, dan /* $lihat Tabel *.+;.%.

(elain itu untuk melihat potensi kelongsoran terhadap kemantapan lereng

$Tabel *.+*%, omana menekankan diskripsi detail karakteristik struktur geologi,

terutama kekar. 'engan demikian, parameter Slope !ass Rating $(M%selengkapnya adalah meliputi "

+. Rock !ass Rating $M%, yaitu " bobot massa batuan $bobot total M%

8. rientasi $dip dan dip direction% bidang lemah atau kekar

*. rientasi $dip dan dip direction% jenjang atau lereng

7. Metode penggalian yang digunakan dalam pembentukan lereng.

Tabel *.+8.

Bobot )engatur Kekar untuk /+, /8, dan /* $MA2A, +@;%

Kasus Kriteria /aktor (angat Menguntungkan (edang Tidak (angat Tidak



Koreksimenguntun

gkanmenguntungkan menguntungkan

)

T)6T

j V s

jV s +;9 Bobot 6+

I *;W

;.+<

*; 8;9

;.7;

8; V +;W

;.:;

+; <9

;.<

S <W

+.;;

)

)

T

Xj

Bobot 6-

Bobot 6-

S 8;9

;,+<

+

8; *;9

;,7;

+

*; *<9

;.:;

+

*< 7;9

;,<

1

I 7<9$dip

mayor%

+.;;

+

KasusKriteria /aktor

Koreksi

(angat

menguntug

kan

Menguntungkan (edangTidak

menguntungkan

(angat Tidak

menguntungkan

)

T

)6T

Jj V Js

Jj Y Js

Bobot 61

I +;9

S +;;9

;

+; ;9

++; +8;9

;9

I +8;9

8<

6 @ 716%

7

726

S $+;9%

;

j arah kemiringan kekar Jj kemiringan kekar ) #ongsoran bidang

s arah kemiringan lereng Js kemiringan lereng T #ongsoran toppling

Keteranga "

#ongsoran Bidang

3ntuk memperoleh =Bobot Total (M> $yang mencerminkan tingkatkemantapan lereng%, dide!inisikan dalam persamaan umum sebagai berikut "

!MR 5 RMR 9 #1 : #- : #3% 9 #/

'engan "

M Bobot Rock !ass Rating $Bobot Total M%, $Tabel *.++.%.

/+, /8, dan /* Bobot kriteria !aktor koreksi $Tabel *.+;.% yang dihitung

berdasarkan paralelisme antara orientasi lereng dengan orientasi

kekar.



/7 Bobot pengatur metode penggalian, diberikan atau ditetapkan

dengan nilai sebagai berikut $omana, +@<, +@@+% "

a. #ereng alamiah " +<

b. )eledakan persplitting " +;

c. )eledakan smoot' "

d. )eledakan normal " ;

e. )eledakan buruk "

!. )enggalian mekanis " ;.

'ari data yang diperoleh didapat hasil perhitungan (M, yaitu sebagai

berikut

Tabel *.+*.Hasil )erhitungan (M

#ongsoran Bidang

Arah #ereng /+ /8 /* /7 (M

#ereng + ;,: ; +; 26

Klasi!ikasi (M pada batuan andesit di 'usun Gunung ego, 'esa

Kalirejo adalah sebagai berikut "

Tabel *.+7.

Hasil Klasi!ikasi (M

#ongsoran Bidang

Arah #ereng (M Kelas

#ereng <; 000

Adapun klasi!ikasi Slope !ass Rating $(M% untuk menentukan tingkat

kemantapan lereng dan kelongsorannya, seperti yang terlihat di tabel *.+*.

3.-. Meto(e Pem?on'karan



Kriteria penggalian ditentukan berdasarkan indeks kekuatan batuan yang

diusulkan oleh /ranklin, dkk $+@:+%. Klasi!ikasi massa batuan berdasarkan dua

parameter yaitu "

a. 6racture Inde7, dipakai sebagai ukuran karakteristik diskontinu dan

dide!inisikan sebagai jarak ratarata fracture dalam sepanjang bor inti atau

massa batuan

b. "oint 3oad Inde7 $)#0%

Hasil dari pengukuran scanline pada batuan didapatkan fracture inde7 ;,*m

dan "oint 3oad Inde7 +,: M)a, ditentukan berdasarkan c 8*0s

Keterangan "

c kuat tekan uniaksial0s point load inde74

(ehingga metode pembongkaran yang dapat dipakai adalah dengan

metode peledakan seperti terlihat pada gambar *..

Gambar *..

Kriteria 0ndeks Kekuatan Batuan $/ranklin, dkk. +@:+%



Gambar *.@.

Gra!ik Kriteria Kemampugaruan $ )etti!er 1 /ookes, +@@7 %

Bab III Geoteknik Mpd 2015

Documents