MODUL PRAKTIKUM MEKANIKA BATUAN ( TA2005)

1

MODUL

PRAKTIKUM MEKANIKA BATUAN

( TA2005)

LABORATORIUM GEOMEKANIKA DAN PERALATAN TAMBANG

FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2021

2

Laboratorium Geomekanika

Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan

Institut Teknologi Bandung

Prosedur Kerja

No Dokumen: SOP TA 2005-1

TOPIK: Uji Sifat Fisik Contoh Batuan

TUJUAN:

Untuk mendapatkan sifat-sifat fisik batuan di laboratorium dengan peralatan yang tersedia

CAKUPAN:

Bobot isi asli (natural density); Bobot isi kering (dry density); Bobot isi jenuh (saturated density); Berat jenis semu (apparent specific gravity); Berat jenis sejati (true specific gravity); Kadar air asli (natural

water content); Kadar air jenuh (saturated water content); Derajat kejenuhan (degree of saturation);

Porositas dan Void ratio.

PENANGGUNG JAWAB:

Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan

PERALATAN:

Alat Gambar

1. Timbangan

2. Oven

3. Desikator dan pompa

4. Bak air

5. Air

3

PROSEDUR :

Langkah Kerja Catatan

1. Siapkan contoh batuan yang akan dipreparasi

2. Penimbangan berat contoh batuan natural: Wn.

3. Kemudian contoh batuan dimasukkan ke dalam desikator.

4. Persiapan:

• Desikator dibersihkan kemudian bibir dan bibir tutupnya

diolesi vaselin.

• Contoh batuan dimasukkan ke dalam desikator dengan hati-

hati.

5. Isi desikator dengan air hingga penuh dan udara dalam desikator

dihisap dengan bantuan pompa vakum sampai tidak ada

gelembung udara yang keluar dari contoh batuan.

6. Penimbangan berat contoh batuan jenuh : Ww, (setelah contoh

batuan dijenuhkan dengan air di dalam desikator yang hampa

udara selama 24 jam).

7. Penimbangan berat contoh batuan jenuh tergantung di dalam air :

Ws.

8. Penimbangan berat contoh batuan kering : Wo, (setelah contoh

batuan dikeringkan di dalam oven selama 24 jam pada temperatur

oven + 105oC)

PERHITUNGAN :

1. natural density = Wn / ( Ww-Ws )

2. dry density = Wo / ( Ww-Ws )

3. saturated density = Ww / ( Ww-Ws )

4. apparent specific gravity = Wo / ( Ww-Ws ) per bobot isi air

5. true specific gravity = Wo / ( Wo-Ws ) per bobot isi air

6. natural water content = [( Wn-Wo ) / Wo]x 100 %

7. saturated water content = [( Ww-Wo ) / Wo] x 100 %

8. degree of saturation = [( Wn-Wo ) / ( Ww-Wo )] x 100 %

9. porositas (n) = [( Ww-Wo ) / (Ww-Ws )] x 100 %

10. void ratio (e) = n / ( 1-n )

Glosari :

Pustaka:

Rai, M.A., Kramadibrata, S., Wattimena, R.K., TA 2005 Mekanika Batuan hal. 68-70

4




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Sifat Dinamik Batuan (Sonic Velocity Test)

TUJUAN:

• Untuk mengukur cepat rambat gelombang ultrasonik pada contoh batuan yang biasanya dilakukan

sebelum uji UCS.

• Untuk menentukan modulus elastisitas dinamik (E)

CAKUPAN:

Cepat rambat gelombang ultrasonik, modulus elastisitas dinamik (E)

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar

1. Portable Unit Non-destructive Digital Indicated

Tester (PUNDIT)

2. Jangka sorong

3. Pasta / gemuk

sampel

batuan

pundit

PUNDIT

5

PROSEDUR :


1. Mempersiapkan alat uji yaitu Portable Unit Non-destructive

Digital Indicated Tester (PUNDIT)

2. Lakukan pengkoreksian / kalibrasi waktu perambatan pada

PUNDIT

a) Lumasi permukaan dan bawah material kalibrasi agar seluruh

permukaan mengalami kontak yang merata dengan transducer. b) Tempatkan material yang sudah diketahui waktu perambatan

gelombang sekundernya diantara transducer.

3. Mengukur waktu perambatan gelombang sekunder contoh batuan.

Lumasi permukaan atas dan bawah contoh batuan agar seluruh

permukaan mengalami kontak yang merata dengan transducer.

4. Tempatkan contoh batuan diantara transducer.

5. Berikan beban rendah pada transducer penerima.

6. Hidupkan PUNDIT dan catat waktu perambatan gelombang

sekunder pada display (μ sec).

PERHITUNGAN :

1. Kecepatan rambat gelombang primer (Vp)

(m/s)

= Waktu yang dibutuhkan gelombang primer untuk merambat

sepanjang contoh (detik)

L = Panjang contoh (m)

2. Kecepatan rambat gelombang sekunder (Vs)

(m/s)

= Waktu yang dibutuhkan gelombang sekunder untuk

merambat sepanjang contoh (detik)

L = Panjang contoh (m)

Pelaksanaan Uji Ultrasonic Velocity

6

3. Modulus kekakuan dinamik (modulus geser) G

2. sVG =

ρ = Massa per satuan volume

4. Nisbah Poisson (ν)

2

2

22

21

−

−

=

p

s

p

s

V

V

V

V

5. Modulus young dinamik

E = 2.(1+ ν) G (kg/cm2)

6. Konstanta Lame

)2.(22

sp VV −=

7. Modulus Ruah

)43(3

22

sp VVK −=

(kg/cm2)

Glosari :

Pustaka:


7




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Kuat Tekan (Unconfined Compressive Strength / UCS Test)

TUJUAN:

Untuk menentukan Unconfined Compressive Strength (UCS), Young’s Modulus, dan Poison Ratio.

CAKUPAN:

Nilai UCS, Modulus Young, dan Poison Ratio

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar

1. Mesin tekan “Control”

2. Dial gauge

3. Jangka sorong

4. Stop watch

8

F

Plat tekan Dial gauge pengukuran lateral Dial gauge pengukuran

aksial sampel batuan

F

Uji Kuat Tekan

PROSEDUR:


1. Gunakan safety glasses dan safety shoes

2. Siapkan formulir data jika pengambilan data dilakukan secara

manual.

3. Contoh uji harus memenuhi syarat L/D = 2

4. Lakukan persiapan alat mesin tekan, letakkan contoh batuan di pusat

antara plat atas dan plat bawah mesin tekan. Contoh batuan

diletakkan dengan permukaan bawah menempel pada plat bawah.

5. Pada mesin tekan dipasang tiga buah dial gauge untuk mengukur deformasi aksial, lateral 1 dan lateral 2.

6. Pompa dihidupkan, sehingga oli yang bertekanan tinggi akan masuk

ke dalam silinder. Piston dalam silinder bergerak ke bawah sampai permukaan contoh batuan menyentuh plat tekan bagian atas. Karena

kedua permukaan contoh batuan telah menyentuh plat tekan

menyebabkan kenaikan piston terhambat sehingga gaya di dalam

contoh batuan meningkat. Besarnya gaya yang ada di dalam contoh batuan ini ditransmisikan ke sistem alat pengukur gaya. Matikan

pompa.

7. Atur jarum penunjuk pada ketiga dial gauge pada posisi nol.

8. Hidupkan kembali pompa dan mulai lakukan pembacaan gaya setiap

interval 2 kN hingga terjadi failure dan dicatat proses pembebanan

deformasi aksial dan lateralnya.

9. Alat pengukur gaya terdiri dari dua buah jarum penunjuk yaitu jarum hitam dan jarum merah. Jarum hitam menunjukkan gaya di

dalam contoh batuan, sedangkan jarum merah digerakkan oleh

jarum hitam. Bila contoh batuan hancur (failure) gaya di dalam

contoh batuan berkurang, jarum hitam akan bergerak kembali ke nol dan jarum merah tertinggal pada skala terakhir yang ditunjukkan

jarum hitam. Maka gaya maksimum yang mampu ditahan oleh

contoh batuan akan ditunjukkan oleh jarum merah.

10. Matikan motor dan catat juga lamanya waktu percobaan. Lakukan

cara yang sama untuk contoh batuan yang lain.

9

PERHITUNGAN :

1. Kuat tekan (c) = Ffailure / A

2. Batas Elastik (E)

3. Modulus Young : E = /

4. Poisson’s ratio : = l / a pada tegangan 1

GLOSARI

Pustaka:


σyp

σcc

10




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Kuat Tarik Tak Langsung (Brazilian test)

TUJUAN:

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kuat tarik (tensile strength) dari percontoh batu berbentuk

silinder secara tak langsung.

CAKUPAN:

Mengetahui nilai kuat tarik (tensile strength) tak langsung dari batu yang diuji

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar


2. Dial Gauge

3. Jangka sorong

4. Stop watch

11

P P

2R

H

Uji Kuat Tarik Tak Langsung

PROSEDUR:


1. Gunakan safety glasses dan safety shoes


manual.

3. Siapkan contoh batuan dengan ukuran dimensi panjang = setengah

kali diameter ( L = ½ D)

4. Lakukan persiapan mesin tekan. Letakkan contoh batuan di pusat

antara plat atas dan plat bawah mesin tekan, dengan dinding silinder

menempel pada plat atas dan plat bawah dengan terlebih dahulu

dilapisi kertas karbon untuk pembacaan sudut

5. Pasang dial gauge untuk mengukur deformasi aksial.

6. Hidupkan mesin tekan sehingga contoh batuan menyentuh plat

tekan bagian atas.

7. Lakukan pembacaan penambahan gaya setiap interval 1 kN atau 2

kN dan catat proses pembebanan deformasi aksial sampai contoh batuan pecah dan jarum hitam akan bergerak kembali ke nol.

PERHITUNGAN :

Kuat tarik : t = DT

F

2

dimana : t = Kuat tarik (MPa)

F = gaya saat contoh batuan failure (N)

D = diameter (mm)

T = tebal (mm)

GLOSARI

Pustaka:


12




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)

TUJUAN:

Untuk mengetahui kuat geser batuan, harga kohesi dan sudut geser dalam baik puncak (peak), semu

(apparent) atau sisa dari batuan pada tegangan normal tertentu

CAKUPAN:

garis kuat geser Coulomb, kohesi (C), sudut gesek dalam (), kuat geser (MPa)

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar

1. direct shear box apparatus test

2. jangka sorong

3. Stopwatch

13

F normal

F geser F geser

Uji Geser Langsung

PROSEDUR:


1. Gunakan peralatan safety google dan safety shoes yang diperlukan.

2. Contoh batuan diletakkan dalam suatu cetakan beton dengan

perbandingan tertentu sehingga merupakan suatu kesatuan dengan

beton tersebut

3. Letakkan contoh batuan yang telah berada dalam cetakkan beton ke

dalam alat shear box.

4. Pasang dial gauge untuk mengukur perpindahan pada arah

pergeseran. Atur pada posisi nol.

5. Berikan gaya normal menggunakan bandul dengan berat tertentu.

6. Berikan gaya geser dengan besar tertentu menggunakan mesin

direct shear otomatis.

7. Lakukan pembacaan pertambahan gaya setiap interval deformasi

sebesar 0,5 mm. Lakukan tegangan geser mencapai puncak (kondisi peak).

8. Setelah contoh patah, berikan gaya yang berlawanan arah dengan

gaya yang sebelumnya sampai tegangan gesernya mencapai puncak

(kondisi residual).

9. Selama pemberian gaya, lakukan pula pembacaan gaya setiap

interval deformasi sebesar 0,5 mm.

PERHITUNGAN :

1. Penentuan Beban Normal (Fn)

Beban normal ditentukan berdasarkan berat overburden,

sesuai dengan kedalaman setiap contoh batuan. - Berat Overburden

Ph = .g.h (Pa)

Keterangan : = Bobot Isi Jenuh (kg/m3)

G = 10 m/s2

H = kedalaman (m)

- Beban Normal (Fn) Fn = Ph x A

Keterangan : Fn = Beban normal (N)

A = Luas contoh batuan (m2)

14

2. Penentuan

a. Garis kuat geser Coulomb

b. Kuat geser (shear strength)

c. Sudut geser dalam ()

d. Kohesi (C)

Kurva Kuat geser

= n tan 42,6 + 1,56

R2 = 0,94

= n tan 34,6 + 0,96

R2 = 0,77

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tegangan Normal (MPa)

Te

ga

ng

an

Ge

ser

(MP

a)

GLOSARI

Pustaka:


15




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Point Load

TUJUAN:

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan dari sampel batuan secara tidak langsung di lapangan.

Sampel batuan dapat berbentuk silinder atau tidak beraturan

CAKUPAN:

Mencari nilai Point Load Index / Indeks Franklin (Is)

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar

1. Point Load tester

2. Jangka sorong

16

PROSEDUR:


1. Gunakan peralatan safety shoes dan safety google

yang diperlukan

2. Contoh batuan yang disarankan untuk pengujian ini

adalah berbentuk silinder dengan diameter = 50 mm.

3. Tempatkan contoh batuan di antara konus penekan.

4. Atur kedua konus dengan menggunakan pompa

hidraulik sampai contoh batuan dalam keadaan

terjepit oleh kedua konus penekan.

5. Kalibrasi alat pengukur beban dalam keadaan nol,

kemudian set dalam keadaan peak.

6. Ukur jarak antara kedua konus penekan sebelum

pengujian.

7. Tambah tekanan konus pada contoh batuan secara

konstan sampai batuan failure.

8. Catat beban maksimum saat contoh batuan failure

dan ukur jarak antar kedua konus penekan setelah

pengujian.

PERHITUNGAN :

1. Indeks Point Load

Is = P/De2

Keterangan :

Is = Point load strength index (Index Franklin)

dengan diameter 50 mm

P = Beban maksimum sampai contoh batuan

failure

De = Jarak antar konus penekan

2. Kuat Tekan

c = 18 ~ 23 Is

GLOSARI

Pustaka:


17




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Triaksial

TUJUAN:

Dari hasil pengujian triaksial dapat dibuat kurva Mohr Coulomb sehingga dapat ditentukan:

1. kurva intrinsik (Strength envelope)

2. Kuat geser (shear strength)

3. Sudut gesek dalam ()

4. Kohesi (C)

CAKUPAN:

Kurva Mohr Coulomb, Strength envelope, kuat geser, sudut gesek dalam, dan kohesi

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar


2. Sel triaksial

18

3. Dial gauge

4. Jangka sorong

5. Stop watch

6. Karet ban

Mekanisme Sel Triaksial

PROSEDUR:


1. Gunakan peralatan safety shoes dan safety google yang

diperlukan

2. Contoh batuan yang digunakan berdimensi panjang = dua kali

diameter

3. Contoh batuan dimasukkan ke dalam selubung karet kemudian

ditutup pada kedua ujungnya dengat plat, lalu diletakkan ke

dalam sel triaksial dan ditutup. Di dalam sel triaksial ini akan dipompakan oli bertekanan dari pompa hidraulik untuk

memberikan tekanan pengungkungan.

4. Letakkan sel triaksial yang berisi contoh batuan di pusat antara plat atas dan plat bawah mesin tekan. Contoh batuan diletakkan

dengan permukaan bawah menempel pada plat bawah.

5. Pada alat mesin tekan dipasang dial gauge untuk mengukur

deformasi aksial.

Keterangan :

1. Sliding seal

2. Silinder penekan

3. Indikator muatan fluida (oli)

4. Fluida (oli)

5. Lubang keluar masuk udara

6. Klem

7. Selubung karet ban

8. Contoh batu uji

9. Seal pada dudukan sel

10. Baut

11. Lubang keluar masuk fluida oli

12. Ultrasonik transmitter

13. Ultrasonik receiver

14. Pipa stainless steel

15. Kabel ke ultrasonik transmitter

16. Kabel ke ultrasonik receiver

19

6. Hidupkan mesin tekan sehingga sel triaksial menyentuh plat

tekan bagian atas. Matikan mesin.

7. Atur jarum penunjuk dial gauge pada posisi nol.

8. Oli dipompakan ke dalam sel triaksial dengan menggunakan pompa hidrolik sampai pada tekanan tertentu (tekanan

pengukungan 1 = σ3 x 1). Pada saat yang bersamaan, hidupkan

kembali mesin tekan dan mulai lakukan pembacaan gaya setiap interval tertentu (2 kN atau 1 kN) hingga terjadi failure .

9. Catat deformasi aksial pada setiap pembacaan gaya selama

proses pembebanan.

10. Bila contoh batuan hancur (failure) yang ditunjukkan oleh jarum

hitam yang bergerak kembali ke nol, matikan motor dan catat

juga lamanya waktu percobaan.

11. Lakukan prosedur yang sama untuk contoh batuan ke-2 dan ke-

3, tetapi dengan tekanan pengukungan yang berbeda (σ3 x 2 dan

σ3 x 3).

GLOSARI

Pustaka:


20




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Cerchar

TUJUAN:

Menentukan tingkat abrasivitas batuan dengan menggunakan uji gores Cerchar.

CAKUPAN:

Menentukan abrasivitas batuan beku dengan ukuran butiran halus sampai sedang (skala Went Worth)

menggunakan uji gores Cerchar yang akan menghasilkan Indeks Abrasivitas CERCHAR (IAC).

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar

1. Batang besi-baja berdiameter 1 cm, dengan panjang 10 cm,

mempunyai kuat tarik kurang lebih 200 kg/mm2, salah satu

ujungnya dibentuk runcing dengan sudut 90° kemudian

diperkeras (case hardening) hingga memiliki kekerasan

Rockwell 54 sampai 56

2. Ragum penjepit contoh batuan dengan beban 7 kg

3. Jangka sorong

21

4. Mikroskop yang dilengkapi garis skala dengan ketelitian

minimum 0,01 mm.

5. Kaca pembesar yang dilengkapi garis skala dengan ketelitian

minimum 0,01 mm.

PROSEDUR:


8. Siapkan contoh batuan dengan permukaan segar yang hendak

digores dengan diameter minimum 5 cm dan tebal setengah

diameter. Untuk batuan lunak, kandungan air alamiah harus

dipertahankan sampai pengujian dilakukan.

9. Jepit contoh batuan pada ragum dengan baik.

10. Masukkan batang besi baja ke lubang penjepit, kencangkan baut

penjepit, kemudian sentuhkan ujung batang besi baja pada

permukaan contoh batuan.

- Uji gores untuk batuan

homogen dianjurkan untuk

menggunakan dua atau tiga

batang besi baja.

- Uji gores untuk batuan

berbutir kasar atau heterogen,

dianjurkan untuk

menggunakan tiga sampai

lima batang besi baja.

- Gunakan batang besi baja

untuk setiap penggoresan.

11. Tarik tuas penarik agar batang besi baja menggores permukaan

contoh batuan sepanjang 10 mm.

12. Angkat batang besi baja setelah melakukan penggoresan dan

letakkan pada suatu posisi agar tidak tergoreskan kembali.

13. Keluarkan batang besi baja dari lubang penjepit kemudian amati

dengan mikroskop atau kaca pembesar dan ukur lebar batang besi

22

baja yang tergores W, (lihat Gambar 4-3). Lakukan pengukuran ini

sebanyak 4 kali dengan memutarkan batang besi baja setiap sudut

900.

PERHITUNGAN :

Hitung lebar rata-rata ujung batang besi baja yang tergores (W) dengan satuan 0,1 mm yang

merupakan IAC (Tabel 4-1).

Tabel 4-1. Klasifikasi abrasivitas menurut IAC

IAC

(0.1 mm)

DESKRIPSI

0.3 - 0.5 Abrasif kecil

0.5 - 1.0 Agak abrasif

1.0 - 2.0 Medium abrasif-abrasif

2.0 - 4.0 Sangat abrasif

> 4.0 Paling abrasif

Lebar ujung batang besi baja yang sudah digoreskan

23

GLOSARI

REFERENSI

Link :

http://bit.ly/referensimodulbab4_1

Standard Test Method for Laboratory

Determination of Abrasiveness of Rock

Using the CERCHAR Method,

American Section of the International

Association for Testing Materials

(ASTM)

http://bit.ly/referensimodulbab4_2 Alber M.; Yaralı O.; Dahl F.; Bruland

A.; Kasling H.; Michalakopoulos T.N.;

Cardu M.; Hagan P.; Aydın H.;

Ozarslan A. (2014). ISRM Suggested

Method for Determining the Abrasivity

of Rock by the CERCHAR Abrasivity

Test. In: ROCK MECHANICS AND

ROCK ENGINEERING, pp. 261-266. -

ISSN 0723-2632

http://bit.ly/referensimodulbab4_3 C.D.Arthur. (1996) The determination

of rock material properties to predict

the performance of machine excavation

in tunnels. United Kingdom, The

Geological Society

24




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Schimazek

TUJUAN:

Menentukan tingkat abrasivitas batuan dengan uji Schimazek.

DEFINISI:

Abrasivitas batuan adalah sifat batuan untuk mengikis material lain jika terjadi proses gesekan, goresan,

dan gosokan dengan material tersebut.

PRINSIP:

Abrasivitas batuan sedimen dan batuan utuh yang tidak homogen, dengan distribusi butiran kasar dapat

ditentukan dengan menggunakan sayatan tipis dan uji kuat tarik tak langsung yang dikenal dengan uji

Schimazek. Pada uji ini dihasilkan Faktor Abrasivitas Schimazek (FAS).

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar

1. Mesin tekan untuk uji kuat tarik tak langsung atau Brazilian

tensile test

2. Mesin potong batu untuk pembuatan sayatan tipis

25

3. Mikroskop untuk menganalisa sayatan tipis

PROSEDUR:


14. Periksa homogenitas,

perlapisan dan tingkat pelapukan.

Bila ukuran butir halus dan terdistribusi merata, dilakukan

juga uji abrasivitas batuan dengan uji gores.

15. Siapkan contoh batuan segar

untuk uji kuat tarik tak langsung

a. Bila dalam contoh batuan dijumpai perlapisan agar lakukan

uji kuat tarik tak langsung tegak lurus dan searah dengan

perlapisan. Nilai kuat tarik tak langsung adalah rata-rata

dari kedua uji tersebut.

b. Bila contoh batuan sangat lapuk lakukan uji kuat tarik tak

langsung lebih dari satu kali.

16. Lakukan analisis sayatan

tipis untuk mendapatkan distribusi

ukuran butir dan komposisi mineral

seperti contoh pada Tabel 5-1 dan

5-2.

a. Pemeriksaan sayatan tipis dianjurkan untuk menggunakan

Swift point counter dan motorized stage.

b. Pemeriksaan distribusi butir dilakukan dengan mengacu

kepada skala Udden & Wentworth, dalam tujuan

mendapatkan ukuran butir rata-rata mineral keras seperti

contoh pada Tabel 5-1.

c. Jumlah pengamatan sayatan tipis untuk identifikasi mineral

dilakukan sekurang-kurangnya 6 kali, seperti contoh pada

Tabel 5-2.

17. Hitung kandungan volume

mineral keras relatif terhadap

kuarsa, dengan menggunakan

skala kekerasan Rosival (Tabel

5-2 dan 5-3).

26

PERHITUNGAN :

Kuat Tarik (σt)

Kuat tarik : t = DT

F

2

dimana : t = Kuat tarik ( MPa )

F = gaya saat contoh batuan failure ( N )

D = diameter ( mm )

T = tebal ( mm )

Faktor Abrasivitas Schimazek (FAS)

FAS = td.V

100 ( N/mm)

dimana : σt = kuat tarik tak langsung (MPa).

d = ukuran butir rata-rata mineral keras (mm).

V= kandungan volume mineral keras relatif terhadap kuarsa

menurut skala kekerasan Rosival %.

Penentuan Tingkat Abrasivitas

Klasifikasi abrasivitas batuan menurut FAS dibagi ke dalam 8 kelas

seperti tampak pada Tabel 5-4.

27

Tabel

Tabel 5-1. Contoh hasil pengamatan distribusi ukuran butir dari sayatan tipis

Fraksi % volume % Kumulatif

Kerakal 1 1

Kerikil 3 4

Sangat kasar 18 22

Kasar 37 59

Sedang 35 93

Halus 6 99

Sangat halus 1 100

Tabel 5-2. Contoh hasil pengamatan komposisi mineral dari sayatan tipis batu gamping

Pengamatan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mineral % % % % % % % % % % Rata

rata

Skala

Rosival

Volume

%

a b c d e f g H i j k l m n

Kuarsa 65 75 60 60 70 60 75 65 75 55 66 1.0 66

Felspar 5 10 5 15 5 10 5 5 10 15 8.5 0.3 2.7

Silika keras 5 - 10 - 5 10 5 5 - - 4 0.3 1.2

Lempung 10 10 20 10 15 10 5 10 - 20 11 0.04 0.44

Karbonat 10 - - 5 - 5 5 - 5 - 3 0.03 0.09

Mat.Organik 5 - 5 5 - 5 - 5 5 10 4 0 1.5

Mat.Vulkanik - 5 - 5 5 - 5 10 5 - 3 0.5 1.5

Total 71.9

28

Tabel 5-3. Skala Kekerasan Rosival

Mineral Skala

Talk 0,000

Gipsum 0,002

Kalsit 0,018

Kaolin 0,030

Karbonat 0,030

Kalsit 0,038

Apatit 0,040

Fluorit 0,042

Apatit 0,054

Limonite 0,190

Ortoklas 0,190

Silika keras 0,300

Orthoklas/Felspar 0,308

Material volkanik 0,500

Hematit 0,800

Kuarsa 1,000

Topaz 1,458

Korundum 8,333

Intan 1166

Tabel 5-4. Klasifikasi Faktor Abrasifitas Schimazek ( FAS )

FAS (N/mm) Keterangan FAS (N/mm) Keterangan

< 0,01 Tidak abrasif 0,5 - 1,0 Abrasif

0,01 - 0,05 Sedikit abrasif 1,0 - 2,5 Sangat abrasif

0,05 - 0,1 Agak abrasif 2,5 - 4,0 Super abrasif

0,1 - 0,5 Cukup abrasif > 4,0 Ultra abrasif

29

GLOSARI

30




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Baji

TUJUAN:

Untuk menentukan kemampugalian (diggability) alat gali mekanik yang menggunakan jenis gigi tipe baji

pipih (wedge).

CAKUPAN:

Tahanan Gali Gigi Alat Gali, Keausan Gigi Gali dan Penetrasi Gali Alat Gali.

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar

1. Dongkrak hidraulik 50 kN

2. Piston

31

3. Biji besi baja (dengan kekerasan Rockwell 55 - 56, dan

sudut α = 340)

4. Contoh batu

5. Kotak berisi pasir

6. Jangka Sorong

Gambar 6-1. Peralatan uji baji

32

Keterangan :

1. Normal Force 5. Wedge

2. Load Cell (Cutting Force) 6. Penetrasi Gigi Alat Gali

3. Drag Pick 7. Piston

4. Tahanan Gali 8. Sample Bentuk Kubus

PERSYARATAN CONTOH :

1. Merupakan sebuah batuan lunak.

2. Contoh batuan berbentuk kubus dengan ukuran (15 x 15 x 15) cm3.

3. Silinder hasil pengeboran inti dengan ukuran panjang sama dengan diameter

4. Tidak terdapat retakan sepanjang contoh batuan yang akan digores gigi gali

PROSEDUR:


1. Gunakan safety glasses dan safety shoes.

2. Siapkan formulir data jika pengambilan data dilakukan

secara manual.

3. Siapkan kotak berisi pasir kemudian letakkan di atas pelat

landasan kerangka besi baja yang terpasang horisontal,

dan ratakan permukaan pasir.

4. Letakkan contoh batuan di atas permukaan pasir tepat di

bawah baji besi baja.

Contoh berbentuk silinder diletakkan dengan posisi tegak.

Contoh berbentuk kubus batuan yang berlapis atau yang

diduga bersifat tidak isotrop perlu diuji terhadap ketiga

arah bidang perlapisan, seperti pada Gambar 6-2.

L

H

T

F

Gambar 6-2

5. Turunkan perlahan-lahan pasak besi baja dengan pompa

hidrolik sampai tepat menyentuh bagian tengah

permukaan contoh batuan.

6. Atur kedua jarum manometer pada posisi beban 0 kN.

33

7. Tingkatkan beban pasak secara per-lahan-lahan hingga

contoh batuan terbelah.

8. Baca dan catat beban maksimum pada saat batuan

terbelah atau pada saat gerak piston telah mencapai

maksimum.

9. Ukur dengan jangka sorong kedalaman penetrasi (t cm)

jika contoh batuan pengujian tidak sampai terbelah.

(Gambar 6-3).

Jika contoh batuan pengujian terbelah, ukur panjang (L

cm) dan kedalaman (T cm) dari belahan yang terjadi di

sepanjang permukaan batuan pengujian (Gambar 6-4).

Hitung luas penampang belahan, A = ( L x T ) cm2.

Gambar 6-3

Gambar 6-4

PERHITUNGAN :

a. Tahanan gali per satuan panjang,

FL = F/L

b. Tahanan gali per satuan luas,

FA = F/A

Keterangan :

• FL adalah Tahanan gali per satuan

panjang, N / cm.

• FA adalah Tahanan gali per satuan luas, N

/ cm2.

• F adalah Beban belah, N.

• L adalah Panjang total bagian yang terbelah, cm.

• A adalah Luas total bagian yang terbelah, cm2.

34

Koreksi terhadap tahanan gali persatuan luas (FAc) perlu

diberikan jika ukuran contoh batuan berbentuk kubus

maupun silinder berbeda dengan yang disarankan.

FAc =

3

255

Acx FA

• AC = luas belahan contoh yang diuji (cm2)

GLOSARI

35




Prosedur Kerja


TOPIK: Uji Keterpotongan

TUJUAN:

Untuk menentukan Energi Spesifik Batuan

CAKUPAN:

Energi Potong, Keausan Gigi Gali dan Energi Spesifik Batuan

PENANGGUNG JAWAB:


PERALATAN:

Alat Gambar

1. Mesin srap (shaping machine)

2. Gigi Gali (drag pick)

36

4. Sel Beban (load cell)

5. Indikator Digital

6. Pompa Hidrolik Elektrik

7. Timbangan 200 gr

37

PERSYARATAN CONTOH :

1. Contoh batuan berbentuk persegi (25 x 10 x 10) cm atau silinder (diameter min 54 mm)

2. Panjang contoh antara 25-30 cm

3. Tidak terdapat retakan sepanjang contoh batuan yang akan digores gigi gali

PROSEDUR:


1. Gunakan safety glasses dan safety shoes.


manual.

3. Lakukan persiapan alat mesin skrap, letakkan contoh batuan

dengan posisi horizontal pada ragum mesin skrap.

4. Lakukan persiapan alat mesin skrap, letakkan contoh batuan

dengan posisi horizontal pada ragum mesin skrap. Jepit contoh

38

batuan pada ragum.

5. Timbang gigi gali sebelum pengujian (Wb) dan sesudah pengujian

(Wa).

6. Tempelkan gigi gali pada posisi untuk pengujian.

7. Buat goresan dengan gigi gali dan rekam gaya potong

horisontal dan vertikal selama penggoresan dengan kedalaman

goresan 5 mm yang terbaca pada loadcell.

8. Kembalikan gigi gali pada posisi semula.

9. Lepas jepitan pada ragum dan putar contoh batuan sebesar 900

selanjutnya dijepit kembali pada ragum.

10. Lakukan kembali langkah butir a sampai dengan g sebanyak 4

kali penggoresan untuk satu contoh batuan.

11. Hitung volume lubang hasil goresan.

PERHITUNGAN :

Penentuan nilai energi spesifik (ES) dari uji keterpotongan

dilakukan dengan cara sebagai berikut :

5. Tentukan gaya potong horizontal (FC) rata-rata dan

puncak dari setiap penggoresan untuk setiap sisi contoh

dengan membaca hasil rekaman pada butir Prosedur 7.

6. Tentukan gaya vertikal (Fn) rata-rata dan puncak dari

setiap penggoresan untuk setiap sisi contoh dengan

membaca hasil rekaman pada butir Prosedur 7.

7. Tentukan energi potong (EC) dengan rumus berikut :

EC = FC rata-rata x panjang total penggoresan

8. Tentukan volume hasil penggaruan (VC) dalam m3.

9. Tentukan keausan gigi gali (W0) :

W0 = g/m3

10. Hitung energi spesifik (ES):

ES = MJ/m3

Grafik 7-1. Contoh grafik gaya potong (Fc) terhadap jarak horizontal pada suatu contoh batuan

beton

39

Grafik 7-2. Contoh grafik gaya normal (FN) terhadap jarak horizontal pada suatu contoh batuan

Grafik 7-3. Contoh grafik antara gaya normal (FN) dan gaya potong (Fc) terhadap jarak

horizontal pada suatu contoh batuan beton

40

REFERENSI

bit.ly/referensimodulbab7_1 R.M. Goktan, Gunes Yilmaz.(2015) A new methodology for the

analysis of the relationship between rock brittleness index and drag

pick cutting efficiency. The Journal of The South African Institute of

Mining and Metallurgy

GLOSARI

41




Prosedur Kerja


TOPIK : Uji Keterpotongan Batuan Voest-Alpine

TUJUAN :

Menentukan pengaruh batuan terhadap kinerja roadheader dan tunnel boring machine

CAKUPAN :

Indeks penilaian kinerja roadheader dan tunnel boring machine

PENANGGUNG JAWAB :


PERALATAN:

Alat Gambar

Mesin bor gurdi

Pelat silinder pipih penjepit pin

42

Pin besi-baja

Ragum penjepit contoh uji

Pelat penumpu contoh uji

Load cell tekan 30kN

Pelat penumpu load cell

Regulator

Jangka sorong

PROSEDUR:


1. Siapkan mesin bor gurdi dan sambungkan mesin bor

43

gurdi ke regulator

2. Nyalakan regulator dan mesin gurdi, pantau kecepatan

putaran dengan takometer, lalu lakukan pengaturan

pada regulator hingga kecepatan putaran pada kisaran

764 rpm

3. Matikan mesin bor gurdi dan sambungkan mesin bor

gurdi ke regulator

4. Pasang load cell pada pelat penumpu load cell

5. Pasang pelat penumpu contoh uji di atas load cell

6. Pasang ragum penjepit contoh uji pada pelat penumpu

contoh uji

7. Letakkan dan jepit contoh uji pada ragum penjepit

contoh uji

8. Pasang pin yang akan digunakan ke pelat silinder

pipih penjepit pin

9. Pasang pelat silinder penjepit pin ke lubang penjepit

mata bor pada mesin bor gurdi

10. Pasang beban pada tangan pemutar mata bor pada

mesin bor gurdi dan biarkan pin menekan contoh uji

lalu pastikan bahwa besar pembebanan yang terbaca

pada load cell sebesar 200 N

11. Angkat kembali pin besi-baja sehingga tidak

menyentuh contoh uji

12. Nyalakan regulator dan mesin bor gurdi

13. Biarkan kembali pin menekan contoh uji dengan

pembebanan 200 N selama 5 detik

14. Matikan mesin bor gurdi dan regulator

15. Ambil contoh uji lalu catat kedalaman goresan yang

tercipta pada empat sisi siku-siku dengan

menggunakan jangka sorong

44

Titik pengukuran kedalaman Hasil uji

PERHITUNGAN:

Rata-rata kedalaman dijadikan acuan untuk mengetahui Indeks Keterpotongan Batuan Voest-Alpine

(Tabel 8-1).

Tabel 8.1 Klasifikasi Performa Penggalian TBM dan Roadheader Berdasarkan Indeks Keterpotongan

Batuan Voest-Alpine (Gehring, 1982)

VARCI (mm) Cuttability with TBM Cuttability with Roadheader

< 0.5 Moderate performance Not applicable

0.5 – 0.8 Fair to good performance Applicable only when rock

occurs in thin single layer

0.8 – 1.5 Best range of application Cuttable with heavy machines

and strong conical picks

1.5 – 2.5 Only TBM with discutter Medium weight machine with

conical picks

2.5 – 5.0 Wheels with conical picks, disc

cutters for abrasive rock

Medium and light weight

machines, conical picks / drag

type picks, best range of

application

5.0 – 10.0 Application of TBM only in

shielded version with drag picks

Medium and light weight

machine, slim conical, and drag

type picks

REFERENSI

bit.ly/referensimodulbab8_1 H.Copur, L.Ozdemir, J.Rostam.(2012) Roadheader Applications in

Mining and Tunneling Industries. Colorado, Colorado School of

Mines.

GLOSARI

Documents

MODUL PRAKTIKUM MEKANIKA BATUAN ( TA2005)