HUBUNGAN ANTARA JENIS BATUAN DENGAN SIFAT INDEKS & SIFAT MEKANIK BATUAN

Geologi teknik adalah aplikasi geologi untuk kepentingan keteknikan, yang menjamin pengaruh faktor-faktor geologi terhadap lokasi, desain, konstruksi, pelaksanaan pembangunan dan pemeliharaan hasil kerja keteknikan. (American Geological Institute dalam Attewell & Farmer). Berdasarkan gambar diatas tentulah sangat penting bagi seorang ahli geologi untuk bisa mengenali sifat keteknikan batuan secara baik dan benar karena hasil pengamatan tersebut akan dipertanggungjawabkan untuk keselamatan umat manusia. Sifat keteknikan batuan antara lain adalah sifat indeks dan sifat mekanik.

Korelasi geologi teknik dengan ilmu geologi serta teknik sipil

1.      Sifat indeks batuan

Sifat indeks batuan adalah sifat fisik batuan yang ditentukan oleh jenis dan origin batuan . Sifat indeks dipengaruhi paling utama oleh asal muasal batuan (origin), tekstur batuan dan komposisi mineral. Sifat-sifat indeks tersebut antara lain:

·         Porositas & Permeabilitas

                 Porositas batuan diartikan sebagai perbandingan antara volum rongga-rongga pori terhadap volum total batuan. Bagaimana suatu porositas terbentuk sangat dipengaruhi oleh proses-proses yang dilalui oleh batuan selama masa pembentukannya. Porositas primer pada batuan sedimen klastik dipengaruhi oleh teksturnya. Porositas primer pada batuan beku lebih banyak terbentuk pada lubang-lubang gas batuan vulkanik. Sementara pada batuan metamorf berupa mikro porositas yang terbentuk selama proses rekristalisasi. Porositas sekunder bisa juga terbentuk oleh kekar atau sesar yang disebabkan oleh gaya tektonik.

                 Porositas (terutama yang terbuka) akan mendorong fluida untuk memasukinya dan secara perlahan akan menyebabkan pelapukan. Dengan demikian batuan yang mempunyai porositas dan rekahan lebih besar akan mempunyai kekuatan tahan yang lebih kecil dan sebaliknya. Tabel dibawah menjelaskan beberapa contoh batuan dengan % porositas yang berbeda-beda. Dapat terlihat bahwa batuan beku dan metamorf (segar dan tanpa fracture) mempunyai % porositas yang lebih kecil daripada batuan sedimen. Hal ini tentunya membuktikan bahwa batuan beku dan metamorf dalam keadaan segar dan tanpa fracture merupakan batuan yang baik untuk konstruksi suatu bangunan.

Permeabilitas adalah kemampuan batuan untuk meloloskan air, semakin besar permeabilitas, maka akan mengurangi kekuatan batuan.

·         Void index

Adalah ukuran seberapa besar kekompakan dari material-material penyusun batuan dan seberapa besar fracture yang terbentuk pada batuan akibat kompresi/tekanan selama jutaan tahun. Diagram dibawah menggambarkan hubungan antara void indeks dalam % (sumbu x) dengan besarnya gabungan gaya tekan dan tarik (sumbu y).

 Kesimpulan dari diagram ini adalah semakin kecil nilai void index, maka batuan akan lebih kuat menerima gaya kompresi maupun gaya tarik. Kenaikan nilai void index juga mempengaruhi nilai modulus elastisitas batuan dimana hubungannya adalah berbanding terbalik. Di bawah ini merupakan contoh jenis batuan dengan nilai void index  yang berbeda.

·         Unit berat, Densitas dan Specific gravity

Densitas merupakan perbandingan antara massa dan volume batuan. Densitas menentukan seberapa besar kekuatan yang digunakan untuk menghancurkan batuan. Semakin besar densitas suatu batuan (serta batuan dalam keadaam segar), maka batuan itu akan semakin kuat dan juga sebaliknya. Beberapa contoh densitas antara lain batuserpih 2750 kg/m³, granit 2650 kg/m³, batupasir 2200 kg/m³, basalt 2650 kg/m³, marmer 2700 kg/m³, batugamping 2450 kg/m³, dll. Unit weight hampir sama dengan density, dimana semakin besar Unit Weight maka batuan akan semakin kuat. Dibawah ini adalah kolom klasifikasinya.

·         Hardness (kekerasan)

Kekerasan  pada batuan  merupakan ketahanan batuan terhadap gaya tekan dan gaya tarik yang bekerja padanya sebelum batuan hancur. Kekerasan ditentukan oleh komposisi mineral dari batuan (kekerasan pada skala Mohs). Semakin banyak mineral resisten, maka batuan akan semakin keras dan sebaliknya.

·         Sonic Pulse Velocity

Sonic Pulse Velocity merupakan metode yang digunakan untuk melihat seberapa besar kuat tekan uniaksial yang ada pada batuan. Batuan dengan perbedaan mineralogi, tekstur dan kekuatan (strength) akan menghasilkan kecepatan pulsa sonic yang berbeda-beda pula. Korelasi antara kuat tekan batuan dan kecepatan sonic terbesar ada pada marmer (0,94-0,97)sedangkan terendah pada granit (0,68). Korelasi yang rendah pada granit membuktikan adanya kandungan mineral yang homogeny, kompleksitas kebundaran butir dan perbedaan cepat rambat gelombang pada kristal-kristal mineralnya.

2.      Sifat Mekanik Batuan

Sifat mekanik batuan berhubungan dengan proses-proses yang mengenai batuan setelah batuan tersebut terbentuk (adanya gaya dari luar yang berkerja pada batuan). Sifat-sifat tersebut antara lain:

·         Compressive strength (Gaya tekan)

Compressive strength adalah gaya tekan maksimum yang bisa diberikan pada batuan dari arah yang berlawanan tanpa menghancurkannya. Compressive strength ini akan mengurangi volume batuan, dan jika batuan ductile tidak mengalami pecah, maka akan menjadikannya semakin kuat. Contoh gambar ada di bawah.

·         Tensile strength (Gaya tarik)

Tensile strength adalah gaya tarik maksimum yang bisa diberikan batuan dari arah yang berlawanan  tanpa menhancurkannya. Tensile strength lebih jarang terjadi daripada compression strength, tetapi lebih mudah menghancurkan batuan. Bangunan konstruksi sangat tidak disarankan bahkan dilarang untuk dibangun pada daerah dimana Tensile strength bekerja dominan. Pengaruh Tensile strength pada batuan berbeda-beda tergantung sifat fisiknya.

·         Elastic modulus (Modulus elastik)

      Elastic Modulus adalah kemampuan material batuan untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya yang bekerja padanya ditiadakan. Ada dua macam reaksi batuan yaitu deformasi elastis (kembali ke bentuk semula ketika gaya dihilangkan dan deformasi plastis (tidak kembali ke bentuk semula setelah gaya ditiadakan).

·         Poison Ration (Rasio Poison)

Ketika batuan ditekan dari suatu arah, maka akan terjadi pergeseran pada arah yang berlawanan secara tegak lurus. Hal ini dinamakan efek Poisson. Poison Ration mengukur seberapa besar efek Poisson yang terjadi. Poison Ration akan besar pada batuan-batuan yang elastis seperti batupasir berserpih dan batubara serta rendah pada batuan-batuan keras karena mudah mengalami fracture.

·         Rock Failure Strain

Rock Failure Strain disebabkan oleh adanya pelepasan secara tiba-tiba dari sebuah gaya setelah sebelumnya bekerja. Pengaruhnya terhadap suatu batuan tentulah sangat dipengaruhi oleh jenis batuan dan sifat elastisitasnya.

·         Point Load Index

Point Load Index merupakan  metode alternatif yang digunakan untuk mengukur Uniaxial Compressive strength Test menggantikan metode Compressive strength terkait biaya dan waktu yang lebih efisien.

DAFTAR PUSTAKA

Waltham, Tony. 1995. Foundations of Engineering Geology 2^nd Edition. Spon Press:London hal.48-51

Jaeger, Charles. 1979. Rock Mechanics and Engineering 2^nd Edition. Cambridge

University Press: Cambridge hal 47-55

http://webpages.sdsmt.edu/~lstetler/merlot/rock_mechanics.htm diakses Rabu, 26 September pukul 14.00-17.00