2016, Kuliah Ke 1, Aplikasi Geoteknik Pada Tambang Terbuka PDF [PDF]

Citation preview

APLIKASI GEOTEKNIK PADA TAMBANG TERBUKA Dr. Ir. Didiek Djarwadi, M.Eng



Kuliah ke 1, Mata Kuliah Pilihan, Pilihan, Aplikasi Geoteknik pada Tambang Terbuka, Terbuka, S2 Geoteknik Sekolah Pasca Sarjana Institute Teknologi Bandung



APLIKASI GEOTEKNIK DALAM TEKNIK PENAMBANGAN BATUBARA • • • • • • •



PENYELIDIKAN TANAH & BATUAN INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN DESAIN HAULING ROAD DESAIN STOCK PILE DESAIN COAL TERMINAL DESAIN LERENG TAMBANG DESAIN TAILINGS DAM



PENYELIDIKAN TANAH & BATUAN



UJI BOR (EXPLORASI)



UJI BOR (EXPLORASI) • • • • • • • •



Uji bor pada explorasi Batubara dan Bor Geoteknik



•



Untuk mengetahui stratigrafi (pelapisan) tanah/batuan/batubara Mengambil contoh tanah/batuan/batubara Mengetahui elevasi air tanah Interpretasi deeping formasi batubara Mengetahui ketebalan seam batubara Mengetahui kualitas batubara Mengetahui parameter geoteknik tanah dan batuan Mengetahui kompleksitas struktur geologi Menghitung rasio overburden dengan batubara



UJI BOR (EXPLORASI)



UJI BOR (EXPLORASI)



UJI BOR (EXPLORASI)



Uji CPT (Cone Penetration Test), Sondir



Uji CPT (Cone Penetration Test), Sondir



Beberapa jenis Cone



Uji CPT manual



Hasil uji CPT (Cone Penetration Test), Sondir qt (MPa) 0



0



10



20



30



fs (kPa) 40



50



0



0



100



200



u2 (kPa) 300



400



0



1000



2000



3000



0



Clayey Silt 5



5



5



Depth (m)



Sand 10



10



10



15



15



15



20



20



20



25



25



25



30



30



30



35



35



35



40



Presentasi Hasil Uji CPT (sondir) 40



40



Clean Sand



Clay



Uji CPT (Cone Penetration Test), Sondir Kelebihan Uji CPT 1. Cepat dalam pelaksanaan 2. Strata tanah diuji setiap 20 cm 3. Hasil tidak dipengaruhi oleh operator 4. Tersedia rumusan yang teruji untuk interpretasi hasil uji 5. Sesuai untuk tanah lunak Kelemahan uji CPT 1. Tidak diperoleh contoh tanah 2. Tidak sesuai untuk uji pada tanah berbatu 3. Alat harus selalu dikalibrasi ulang



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN Interpretasi Hasil Uji Geoteknik -



Indeks Properties Gradasi Tanah Jenis Tanah (USCS) Permeabilitas Tanah Parameter kuat geser tanah ( dan c) Parameter konsolidasitanah



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN Interpretasi Hasil Uji CPT (Sondir) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.



Jenis atau klasifikasi tanah Kerapatan relatf (Insitu relatif density) Sudut gesek dalam Constrained Modulus (M) Elastic Modulus (E) Maximum Shear Modulus (Gmax) Undrained Shear Strength (Su) Coeficient of Consolidation (Cv) Liquefaction (likuifaksi)



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN ROCK QUALITY DESIGNATION (RQD)



Interpretasi Kualitas Batuan



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN



Rock mass rating (RMR) (Bieniawski, 1989)



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN



Geological Strength Index (GSI) (Hoek, 1995)



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN HOEK-BROWN CRITERION



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN



HOEK-BROWN CRITERION



INTERPRETASI HASIL UJI TANAH & BATUAN HOEK-BROWN CRITERION



DESAIN HAULING ROAD



DESAIN HAULING ROAD



DESAIN HAULING ROAD DISCRIPTION



PARAMETER



Design Speed



- 80 Km/Jam



Lebar Jalan



- Min 3,5 L ( L = lebar alat hauling terbesar )



Grade Jalan



- Max 3 %



Horizontal Curve Radius



- Min 50 meter ( S-C-S)



Super elevasi



- Max 4 %



Cross Fall



- Max 2 % ; shoulder 4 - 8 %



Sight Distance



- Min 200 meter



Drainage



- Min slope 1 %



Safety Berm



- Min 2/3 D (D = tinggi ban alat hauling terbesar)



DESAIN HAULING ROAD



Desain lebar hauling road



W  2U  FA  FB  Z   C CZ 



1



2



U  FA  FB 



DESAIN HAULING ROAD DESAIN GEOMETRIK



Simple Curve



Compound Curve



DESAIN HAULING ROAD SUPER ELEVASI



DESAIN HAULING ROAD PENERAPAN KURVA DAN SUPERELEVASI



DESAIN HAULING ROAD PENERAPAN LEBAR HAULING ROAD



DESAIN HAULING ROAD



DESAIN HAULING ROAD : : : :



68 buah 11 uji > 100% 8 40



16 14



Jumlah uji (buah)



Jumlah uji Catatan Nilai minimum Nilai rerata



12 10 8 6 4 2 0 0-10



1020



2030



3040



4050



5060



6070



7080



Rentang nilai CBR (%)



Hasil uji CBR lapangan segmen KM 0,00 – KM 32,00



8090



90100



DESAIN HAULING ROAD DENGAN BASE COARSE



Kondisi hauling road di tambang Grasberg sebelum ada perbaikan



DESAIN HAULING ROAD DENGAN BASE COARSE



Base coarse gradasi A untuk lapisan hauling road di Grasberg



DESAIN HAULING ROAD DENGAN BASE COARSE



Uji beban pada lapisan base coarse aggregate A



DESAIN HAULING ROAD DENGAN BASE COARSE



Penurunan oleh beban kendaraan berat sangat kecil



DESAIN HAULING ROAD DENGAN BASE COARSE



Proses penghamparan dan pemadatan hauling road dengan base coarse aggregate A



DESAIN HAULING ROAD DENGAN BASE COARSE



Pekerjaan pelapisan base coarse gradasi A pada hauling road PT Freeport di Grasberg



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE Sebagai media pemisah (separator)



Tanpa geotextile sebagai separator



Dengan geotextile sebagai separator



Sebagai separator antara base coarse dan subgrade agar kedua material tersebut tidak tercampur oleh karena terjadi proses pumping oleh beban kendaraan secara berulang.



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE KONSEP GEOTEXTILE SEBAGAI SEPARATOR



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE



Penggunaan separator sehubungan dengan nilai daya dukung subgrade



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE Pada region 1, tanah sub-grade yang mempunyai nilai CBR kurang dari 1%, kondisi tanah sangat lunak dan hanya mempunyai kuat geser pada kondisi tak-terdrainasi (undrained shear strength) kurang dari 10 kPa (0,10 kg/cm2), maka geotextile yang berfungsi sebagai separator juga harus dapat berfungsi sebagai perkuatan (reinforcement), sehingga pemilihan geotextile sebagai separator harus dilakukan dengan cara geotextile sebagai reinforcement. Desain Badan Jalan di atas Tanah Lunak dengan Perkuatan Geotextile). Geotextile harus mempunyai kekuatan (strength) dan nilai kekakuan (stiffness) yang cukup agar tidak terjadi longsor lokal (local slide). Jenis geotextile yang memenuhi kriteria ini adalah jenis woven (anyaman) atau struktur komposit geogrid yang dikombinasikan dengan geotextile jenis non woven (niranyam) seperti berikut.



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE 1. Reinforcement pada timbunan diatas tanah lunak



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE Pada region 2, tanah sub-grade yang mempunyai nilai CBR kurang dari 2% tetapi lebiih dari 1%, kondisi tanah masih juga lunak dan mempunyai kuat geser pada kondisi tak-terdrainasi (undrained shear strength) kurang dari 20 kPa (0,20 kg/cm2), maka geotextile yang berfungsi sebagai separator juga harus dapat berfungsi sebagai perkuatan (reinforcement), meskipun tidak sekuat yang diperlukan pada region 1. Geotextile yang diperlukan pada sub-grade pada region 2 harus mempunyai kekuatan (strength) dan survivability (tahan terhadap lingkungan) yang cukup. Jenis geotextile yang memenuhi kriteria ini adalah jenis woven (anyaman) atau struktur komposit geogrid yang dikombinasikan dengan geotextile jenis non woven (nir-anyam). Desain kriteria dalam hal ini didasarkan pada peningkatan daya dukung sub-grade dan pengurangan tebal base coarse



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE 2. Semi Reinforcement pada timbunan diatas tanah lunak



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE Pada region 3, tanah sub-grade yang mempunyai nilai CBR kurang dari 3% tetapi lebih dari 2%, kondisi tanah masih juga lunak dan mempunyai kuat geser pada kondisi tak-terdrainasi (undrained shear strength) lebih dari 20 kPa (0,20 kg/cm2), maka geotextile yang berfungsi sebagai separator hanya berfungsi sebagai media pemisah. Geotextile yang diperlukan pada sub-grade pada region 3 harus mechanical survivability (tahan terhadap lingkungan dan cara pelaksanaan) yang cukup. Jenis geotextile yang memenuhi kriteria ini adalah jenis non woven (nir-anyam). Pemilihan geotextile dalam hal ini hanya didasarkan pada ketahanan terhadap lingkungan dan tahan terhadap tumbukan bahan timbunan diatasnya yang biasanya dijatuhkan langsung dari dumptruck.



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOTEXTILE 3. Separator antara tanah dan bahan timbunan



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOGRID Reinforcement pada SubGrade untuk mengurangi tebal Base Coarse



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOGRID Konsep Perkuatan Geogrid pada base coarse



Mekanisme bekerjanya geosintetik sebagai perkuatan pada base coarse.



DESAIN HAULING ROAD DENGAN PERKUATAN GEOGRID Geogrid sebagai perkuatan (reinforcement) pada base coarse



DESAIN HAULING ROAD CONTOH HAULING ROAD



DESAIN STOCK PILE BATUBARA



DESAIN STOCK PILE BATUBARA PENYELIDIKAN TANAH DAN UJI LABORATORIUM



DESAIN STOCK PILE BATUBARA MODEL STRATIGRAFI STOCKPILE



DESAIN STOCK PILE BATUBARA MODEL STRATIGRAFI STOCKPILE



DESAIN STOCK PILE BATUBARA DISKRETISASI ELEMEN HINGGA



DESAIN STOCK PILE BATUBARA KONTOUR DEFORMASI LATERAL AKIBAT BEBAN BATUBARA



DESAIN STOCK PILE BATUBARA PEMODELAN KONSTRUKSI TURAP



DESAIN STOCK PILE BATUBARA HASIL ANALISIS DEFORMASI TURAP



DESAIN STOCK PILE BATUBARA CLEARING LOKASI STOCK PILE



DESAIN STOCK PILE BATUBARA REKLAMASI/PENIMBUNAN



DESAIN STOCK PILE BATUBARA SARANA PENDUKUNG SROCK PILE BATUBARA



DESAIN STOCK PILE BATUBARA SARANA PENDUKUNG SROCK PILE BATUBARA



DESAIN STOCK PILE BATUBARA



STOCKPILE BATUBARA



DESAIN COAL TERMINAL



DESAIN COAL TERMINAL COAL TERMINAL - Coal Terminal di Sungai - Coal Terminal di pantai KOMPONEN COAL TERMINAL DI SUNGAI - Konstruksi Sandar & Tambat (dolphin) - Konstruksi bongkar muat batubara (radial stacker & conveyor) - Konstruksi pendukung di darat KOMPONEN COAL TERMINAL DI PANTAI - Konstruksi Jetty untuk membawa batubara ke laut dalam - Konstruksi Sandar & Tambat (dolphin) - Konstruksi bongkar muat batubara (radial stacker & conveyor) - Konstruksi penahan ombak (break water) - Konstruksi pemandu - Konstruksi pendukung di darat



DESAIN COAL TERMINAL PEKERJAAN UTAMA



DESAIN COAL TERMINAL KONSTRUKSI SANDAR DAN TAMBAT



Struktur Sandar dan Tambat Di sungai - Fluktuasi muka air sungai tinggi, sehingga perlu tambahan fender darurat (ban)



DESAIN COAL TERMINAL KONSTRUKSI SANDAR DAN TAMBAT



Struktur Sandar dan Tambat Di pantai - Fluktuasi muka air laut (pasang surut) rendah, sehingga tidak perlu tambahan fender darurat (ban)



DESAIN COAL TERMINAL RADIAL STACKER



DESAIN COAL TERMINAL RADIAL STACKER



DESAIN COAL TERMINAL KONSTRUKSI JETTY UNTUK COAL TERMINAL



DESAIN COAL TERMINAL BREAKWATER



DESAIN COAL TERMINAL SISTIM DELIVERY BATUBARA



Belt conveyor



DESAIN COAL TERMINAL CONTOH COAL TERMINAL DI SUNGAI



DESAIN COAL TERMINAL CONTOH COAL TERMINAL DI PANTAI



DESAIN LERENG TAMBANG



DESAIN LERENG TAMBANG Suatu masa dengan berat (W) yang berada pada suatu bidang, apabila bidang diangkat dengan membentuk sudut (A) dengan bidang datar, maka pada lereng yang landai vektor gaya geser (D) lebih kecil dibandingkan dengan vektor tahanan geser yang merupakan fungsi dari gaya (N). Dengan menambah besar sudut (A), untuk lereng agak curam, vektor gaya geser (D) bertambah, sedangkan vektor tahanan geser berkurang, demikian seterusnya. Pada lereng yang curam vektor gaya geser (D) lebih besar dari vektor tahanan geser, sehingga masa dengan berat W akan meluncur pada bidang geser karena tahanan geser tidak dapat lagi mengimbangi gaya geser yang terjadi.



DESAIN LERENG TAMBANG Bidang longsor lingkaran



DESAIN LERENG TAMBANG Bidang longsor komposit



DESAIN LERENG TAMBANG Bidang longsor terdefinisi



DESAIN LERENG TAMBANG Cara penyelesaian metoda irisan telah dikembangkan oleh beberapa peneliti. Secara umum semua hampir sama, perbedaannya adalah apakah semua persamaan statis dalam irisan telah diperhitungkan dengan memuaskan pada hitungan stabilitas lereng untuk menemukan faktor aman lereng.



DESAIN LERENG TAMBANG Fellenius (1936) pertama kali mengembangkan metoda hitungan. Metoda ini mengabaikan semua gaya antar irisan da hanya memperhitungkan keseimbangan momen. Bishop (1955) mengunakan skema yang memasukkan gaya normal antar irisan, tetapi mengabaikan gaya geser antar irisan. Metoda Bishop (1955) hanya memperhitungkan keseimbangan momen. Dengan memasukkan faktor gaya normal, persamaan hitungan angka aman menjadi non-linier dan memerlukan waktu yang lebih banyak untuk menyelesaikan hitungan. Janbu Simplified Method (1954) sama seperti Bishop (1955) memasukkan gaya normal antar irisan, tetapi berbeda dengan Bishop dalam analisis stabilitas lereng, Janbu (1954) menggunakan keseimbangan gaya untuk memperoleh faktor aman lereng. Setelah program komputer berkembang, penyelesaian persamaan non-linier menjadi lebih mudah dilakukan, maka Morgenstern dan Price (1965) dan Spencer (1967) dapat menyelesaikan persamaan dengan memasukkan gaya normal dan gaya geser antar irisan, sehingga hitungan dapat dilakukan dalam keseimbangan gaya dan momen secara simultan.



DESAIN LERENG TAMBANG Beberapa konsep stabilitas lereng Hitungan terhadap Metoda analisa



Keseimbangan gaya vertikal



Keseimbangan gaya horizontal



Keseimbangan momen



Felenius



Ya



Tidak



Ya



Simplified Bishop (1955)



Ya



Tidak



Ya



Simplified Janbu (1968)



Ya



Ya



Tidak



Generalized Janbu (1968)



Ya



Ya



Tidak



Spencer



Ya



Ya



Ya



Morgenstern-Price (1965)



Ya



Ya



Ya



Corps of Engineers



Ya



Ya



Tidak



Lowe-Karafiath (1960)



Ya



Ya



Tidak



DESAIN LERENG TAMBANG Penjelasan mengapa pada analisis yang berbeda pada kasus yang sama diperoleh Faktor Aman lereng yangberbeda



DESAIN LERENG TAMBANG CONTOH HASIL HITUNGAN STABILITAS LERENG TAMBANG



DESAIN LERENG TAMBANG CONTOH HASIL HITUNGAN STABILITAS LERENG TAMBANG



DESAIN LERENG TAMBANG CONTOH HASIL HITUNGAN STABILITAS LERENG TAMBANG



DESAIN LERENG TAMBANG Parameter geoteknik untuk hitungan stabilitas lereng batuan



Parameter tersebut tidak diperoleh dari uji kuat geser, tetapi interpretasi dari uji UCS (unconfined Compressive Strength), sehingga dapat terjadi bias



DESAIN LERENG TAMBANG CONTOH HASIL HITUNGAN STABILITAS LERENG TAMBANG



DESAIN LERENG TAMBANG CONTOH LERENG TAMBANG



DESAIN LERENG TAMBANG Contoh Longsor pada lereng tambang



DESAIN LERENG TAMBANG Contoh Longsor pada lereng tambang



Terima Kasih



KULIAH SELANJUTNYA 1. Uji Geoteknik Lapangan dan Laboratorium Tanah & Batuan serta interpretasinya 2. Desain Hauling Road 3. Karakteristik massa batuan 4. Desain Lereng Tambang 5. Pengamatan lereng tambang 6. Studi kasus keruntuhan lereng tambang 7. Ujian