modul praktikum mekanika batuan ( ta2005)
Post on 05-Apr-2022
54 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-2
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
PERALATAN:
Alat Gambar
1. Portable Unit Non-destructive Digital Indicated
Tester (PUNDIT)
2. Jangka sorong
3. Pasta / gemuk
sampel
batuan
pundit
PUNDIT
5
PROSEDUR :
Langkah Kerja Catatan
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:
Rai, M.A., Kramadibrata, S., Wattimena, R.K., TA 2005 Mekanika Batuan hal. 157-160
7
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-3
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
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:
Langkah Kerja Catatan
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:
Rai, M.A., Kramadibrata, S., Wattimena, R.K., TA 2005 Mekanika Batuan hal. 72-87
σyp
σcc
10
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-4
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
PERALATAN:
Alat Gambar
1. Mesin tekan “Control”
2. Dial Gauge
3. Jangka sorong
4. Stop watch
11
P P
2R
H
Uji Kuat Tarik Tak Langsung
PROSEDUR:
Langkah Kerja Catatan
1. Gunakan safety glasses dan safety shoes
2. Siapkan formulir data jika pengambilan data dilakukan secara
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:
Rai, M.A., Kramadibrata, S., Wattimena, R.K., TA 2005 Mekanika Batuan hal. 103-104
12
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-5
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
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:
Langkah Kerja Catatan
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:
Rai, M.A., Kramadibrata, S., Wattimena, R.K., TA 2005 Mekanika Batuan hal. 144-150
15
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-6
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
PERALATAN:
Alat Gambar
1. Point Load tester
2. Jangka sorong
16
PROSEDUR:
Langkah Kerja Catatan
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:
Rai, M.A., Kramadibrata, S., Wattimena, R.K., TA 2005 Mekanika Batuan hal. 161-164
17
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-7
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
PERALATAN:
Alat Gambar
1. Mesin tekan “Control”
2. Sel triaksial
18
3. Dial gauge
4. Jangka sorong
5. Stop watch
6. Karet ban
Mekanisme Sel Triaksial
PROSEDUR:
Langkah Kerja Catatan
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:
Rai, M.A., Kramadibrata, S., Wattimena, R.K., TA 2005 Mekanika Batuan hal. 113-144
20
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-8
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
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:
Langkah Kerja Catatan
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
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-9
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
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:
Langkah Kerja Catatan
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
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-10
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:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
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:
Langkah Kerja Catatan
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
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-11
TOPIK: Uji Keterpotongan
TUJUAN:
Untuk menentukan Energi Spesifik Batuan
CAKUPAN:
Energi Potong, Keausan Gigi Gali dan Energi Spesifik Batuan
PENANGGUNG JAWAB:
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
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:
Langkah Kerja Catatan
1. Gunakan safety glasses dan safety shoes.
2. Siapkan formulir data jika pengambilan data dilakukan secara
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
Laboratorium Geomekanika
Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
Prosedur Kerja
No Dokumen: SOP TA 2005-12
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 :
Kepala Teknisi Laboratorium Mekanika Batuan
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:
Langkah Kerja Catatan
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
top related