18 0 1 MB
MV-1
MβV TRIAXIAL BATUAN
5.1
Tujuan Pada pengujian triaksial kali ini ada beberapa tujuan, diantaranya: 1. Dapat menentukan kekuatan batuan pada pembebanan triaksial. 2. Dapat menentukan parameter kekuatan batuan. 3. Untuk mendapatkan nilai kohesi (C), kuat geser dan sudut geser dalam.
5.2
Landasan Teori Uji triaksial merupakan suatu proses untuk menentukan sifat mekanik pada
batuan yaitu saat batuan diberi tekanan pada kondisi pembebanan triaksial. Pada kekuatan batuan sangat berguna untuk parameter pembuatan lubang bukaan bawah tanah. Adapun hasil pengujian dari uji triaksial ini dan juga ada beberapa parameter kekuatan batuan, diantaranya: 1. Strenght envelope (Kurva intristik) 2. π β Shear strength (Kuat geser) 3. Kohesi (C) 4. Tegangan Normal (πn) 5. Sudut geser dalam (β
)
Sumber: Joetomo, 2013
Gambar 5.1 Lingkaran Mohr
MV-1
MV-2
Pada pengujian ini memiliki tujuan utama, yaitu untuk menentukan kekuatan dalam mekanika batuan dengan tekanan triaksial. Biasanya pada pengujian ini menggunakan beberapa sampel yang diberi tegangan pemapatan. Namun sampel yang digunakan pada proses ini berbentuk silinder, pengujian yang dilakukan sama dengan kuat tekan. Pengujian ini memiliki parameter yang harus diperhatikan. Ada juga pengujian untuk mengetahui sifat mekanik suatu batuan uji triaksial konvensional. Uji triaksial konvensional merupakan pengujian yang harus memiliki jumlah sampel batuan yang banyak. Sehingga pengujian ini jarang dilakukan oleh beberapa laboratorium. Pada pengujian ini sampel yang harus digunakan minimal lima sampel batuan. Waktu nya cukup lama saat melakukan proses ini, selain itu juga biaya yang dikeluarkannya pun banyak.
Sumber: Joetomo, 2013
Gambar 5.2 Uji Triaksial (Geser)
Alat uji triaksial merupakan alat uji tekan yang dikembangkan pada tahun 1911 oleh Von Karman. Fluida dialirkan menggunakan pompa hidraulik dan juga pompa ini haru dijaga dalam keadaan konstan. Pada dasarnya beban aksial merupakan instrumen utama untuk mengendalikan uji ini. Namun seiring dengan perkembangan jaman, biasanya uji ini dapat dikontrol melalui komputer. Pada dasarnya pengujian triaksial dibagi menjadi tiga macam, diantaranya: 1. Unconsolidated β Undrained Test (UU test) Uji ini biasa dilakukan pada sampel tanah dan juga tidak diperbolehkan untuk perubahan air dalam sampel tanah.
MV-2
MV-3
2. Consolidated β Undrained Test (CU test) Pada uji ini dilakukan tegangan normal dan pada proses ini air dapat digunakanpada sampel tanah. 3. Consolidated β Drained Test (CD test) Pada proses ini air dapat dialrikan pada sampel, seperti pada pengujian yang diatas. Percobaan ini mencakup uji kuat geser untuk tanah berbentuk silinder. Pada pengujian ini menggunakan alat konvensional dengan alat kondisi tanah. Uji triaksial UU adalah uji kompresi triaksial yang tidak terkonsolidasi oleh air. Terdapat pori dan tidak dapat teraliri dengan baik. Adapun garis keruntuhan adalah sebuah kurva yang memotong lingkaran β lingkaran mohr pada kondisi keruntuhan pada sampel yang memiliki tegangan β tegangan yang berbeda. Bidang keruntuhan merupakan bidang dimana kuat geser dari tanah berhubungan dengan kondisi runtuhan. Sudut geser dalam merupakan komponen kuat geser pada tanah. Adapun beberapa aplikasi triaksial batuan dalam dunia pertambangan, bertujuan untuk membuat lubang bukaan dan terowongan. Terdapat beberapa parameter yang menunjukan kekuatan, diantaranya nilai tegangan puncak pada sebuah batuan dan kurva selubung kekuatan pada batuan, dimana akan didapatkan sudut geser dalam, kuat geser batuan dan kohesi.
Sumber: slideus.org Gambar 5.3 Pengujian Triaxial
MV-3
MV-4
Adajuga hal yang memengaruhi pada hasil uji triaksial, diantaranya: 1. Tekanan Pori 2. Tekanan Pemampatan 3. Temperatur 4. Laju Deformasi 5. Anisotropik 6. Bentuk dan dimensi conto batuan
5.3
Alat dan Bahan
5.3.1
Alat Pada praktikum kali ini terdapat alat yang digunakan dalam pengujian kali
ini yang bertujuan agar proses pengujian berlangsung secara maksimal. Dibawah ini merupakan beberapa contoh alat yang digunakan saat praktikum dilakukan, diantaranya: 1. Mesin uji triaksial
Sumber: Hasil kegiatan praktikum PBG kelompok 2
Foto 5.1 Mesin Uji Triaksial
2. Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm
Sumber: Hasil kegiatan praktikum PBG kelompok 2
Foto 5.2 Jangka Sorong
MV-4
MV-5
3. Rubber jacket
Sumber: Hasil kegiatan praktikum PBG kelompok 2
Foto 5.3 Rubber jacket
4. Bearing plate
Sumber: Hasil kegiatan praktikum PBG kelompok 2
Foto 5.4 Bearing Plate
5. Pompa pembeban hidrolik
Sumber: Hasil kegiatan praktikum PBG kelompok 2
Foto 5.5 Pompa Pembebanan Hidrolik
6. Dial gauge
MV-5
MV-6
Sumber: www.indiamart.com
Foto 5.6 Dial gauge
7. Trixial cell
Sumber: Hasil kegiatan praktikum PBG kelompok 2
Foto 5.7 Trixial Cell
5.3.2
Bahan Pada praktikum geomekanika yang membahas tentang pengujian triaksial
pada batuan, digunakan bahan atau sampel berupa tiga buah spesimen dengan tinggi 2 β 2,5 kali diameter. Spesimen ini biasanya berupa campuran semen dan pasir.
5.4
Prosedur Pada praktikum geomekanika yang membahas tentang trixial batuan.
Sebelum melakukan pengujian, ada prosedur yang harus dilakukan terlebih dahulu, diantaranya: 1. Siapkan sampel batuan terlebih dahulu dengan ukuran standar ISRM. 2. Selanjutnya, masukkan sampel kedalam rubber jacket yang bertujuan untuk mencegah masuknya fluida pemapatan kedalam sampel batuan. Tujuan dimasukkan sampel ke dalam silinder besi untuk menahan tegangan pemapatan yang diberikan kepada sampel.
MV-6
MV-7
3. Lalu, masukkan fluida (air atau oli) diantara rubber jacket dengan silinder besi untuk memberikan tekanan pemapatan (Ο3). Kemudian, tutup oleh plat dan dipasangkan di mesin uji triaksial. 4. Letakkan sampel diantara plat baja dan diatur agar tepat dengan plat form penekan alat, kemudian mesin dinyalakan sehingga sampel berada ditengah β tengah plat baja. Perhatikan spesimen telah menyentuh plat baja tersebut. 5. Usahakan tegangan konstan saat melakukan pengujian. 6. Skala pengukuran beban harus ditetapkan pada keadaan netral (nol). 7. Baca jarum penunjuk pembebanan pada axial dial gauge setiap kenaikkan beban 250 kg dan juga catat hasil pengukuran. 8. Pembebanan dilakukan sedikit demi sedikit hingga sampel pecah. 9. Pembebanan dihentikan setelah sampel mengalami pecah dan hasilnya dibuat sketsa bentuk pecah dan juga cata sudut pecahnya.
Sumber: data hasil praktikum GEOMEK, kelompok
5.5
Rumus Rumus yang digunakan pada pengujian triaksial batuan, diantaranya: 1. Regangan Axial
πa =
βπΏ πΏπ
.........................................................(5.1)
MV-7
MV-8
2. Tegangan Axial
π1 = m + π3 ...................................................(5.2) 3. Tegangan Diameteral
π1 - π3 =
ππ+ππβ1 π΄π
.............................................(5.3)
4. Tegangan Normal
πn =
π1+ π3 max 2
.................................................(5.4)
5. Tegangan Geser
π = πΆ + πn tan β
.................................................(5.5) Keterangan:
5.6
πa
= Regangan aksial
βπΏ
= Perpendekan aksial (cm)
Lo
= Tinggi awal (cm)
m
= Beban (kg)
π1
= Tegangan Axial (Mpa)
π3
= Tegangan samping (Mpa)
π1 - π3
= Tegangan Diameteral (Mpa)
Ao
= Luas sampel (cm2)
πn
= Tegangan Normal (Mpa)
π
= Tegangan geser (Mpa)
C
= Kohesi
β
= Sudut geser dalam
Hasil Pengamatan Pada praktikum kali ini, didapatkan hasil pengamatan dari proses pengujian, diantaranya: Table 5.1 Data Triaxial test
Time 0 0.5 1 1.5
Load 0 252 513 750
Ο3 10 10 10 10
βL Diameteral Strain ( Ο1 - Ο3 ) 0 0 114 0.1144806544 210 0.347530558 235 0.573766137
MV-8
MV-9
2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11
1007 1278 1507 1783 2021 2250 2520 2834 3026 3309 3555 3789 4058 4282 4508 4837 5020 5296 5453
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
248 255 259 262 264 266 270 277 283 288 294 300 305 311 319 329 338 372 430
0.7981845627 1.038048791 1.265192947 1.494608544 1.728112736 1.940265377 2.166955244 2.432259618 2.662129503 2.877916451 3.118234968 3.336293357 3.564800377 3.788764515 3.993194255 4.245324268 4.477919883 4.686438218 4.883145056
Sumber: data hasil praktikum GEOMEK, kelompok 2
Table 5.2 Data Triaxial test
Ο1 1 1.114480654 1.347530558 1.573766137 1.798184563 2.038048791 2.265192947 2.494608544 2.728112736 2.940265377 3.166955244 3.432259618 3.662129503 3.877916451 4.118234968 4.336293357 4.564800377 4.788764515
Οn 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725
MV-9
axial strain 0 0.01104651163 0.02034883721 0.02277131783 0.02403100775 0.02470930233 0.02509689922 0.0253875969 0.02558139535 0.0257751938 0.0261627907 0.02684108527 0.02742248062 0.02790697674 0.02848837209 0.02906976744 0.02955426357 0.03013565891
MV-10
4.993194255 5.245324268 5.477919883 5.686438218 5.883145056
2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725 2.9415725
0.03091085271 0.03187984496 0.03275193798 0.03604651163 0.04166666667
Sumber: data hasil praktikum GEOMEK, kelompok 2
Table 5.2 Data Triaxial test
diameter 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
length 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2 103.2
area 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279 2201.245279
Sumber: data hasil praktikum GEOMEK, kelompok 2
5.7
Pengolahan Data Pada praktikum kali ini terdapat beberapa pengolahan data yang dilakukan
dengan menggunakan rumus yang telah ditentukan dan bertujuan untuk mengetahui beberapa parameter dari suatu batuan. Dibawah ini merupakan hasil dari pengolahan data, diantaranya: 1. LT / TRI β G1 / Shift I / Kel 2 / 2018 Diameter
= 5,293 cm
MV-10
MV-11
Tinggi
= 10, 17 cm
Luas
=
1 4
. π . d2
1 22 4
.
7
. (5,293)2
= 22,0124 cm2 a) Regangan Axial
πa = π0
=
0 10,32
βπΏ πΏπ
x 0,01
x 0, 01
=0 π 252 =
114 10,32
x 0, 01
= 0,1104
π 513
=
210 10,32
x 0, 01
= 0,2034
π 750
=
0235 10,32
x 0, 01
= 0,022771
π 1007
=
248 10,32
x 0, 01
= 0,024031
π 1278
=
0 10,32
x 0, 01
= 0,024709 b) Tegangan Axial
π 1 = π 3 + ( π 1 - π 3) π0
= (10 x 0, 1) + 0 =1+0 = 1 Mpa
π252
= (10 x 0, 1) + 0,114481 = 1 + 0,114481 = 1,114481 Mpa
MV-11
MV-12
π513
= (10x 0, 1) + 0,347531 = 1 + 0,347531 = 1,347531 Mpa
π750
= (10 x 0, 1) + 0,573766 = 1 + 0,573766 = 1,0573766 Mpa
π1007 = (10 x 0, 1) + 0,798185 = 1 + 0,798185 = 1,798185 Mpa
π1278 = (10 x 0, 1) + 1,038049 = 1 + 1,038049 = 2,038049 Mpa c) Tegangan Diameteral
π1 - π3 = π1 - π3 252
252+0 =
2201,245
= 0,114481
π1 - π3 513
2201,245
2201,245
2201,245
798185 Mpa 0+0
=
2201,245
= 1,038049
π1 - π3 1507
Mpa
0+0 =
= 0,
π1 - π3 1278
Mpa
0+0 =
= 0,573766
π1 - π3 1007
Mpa
513+252 =
= 0,347531
π1 - π3 750
ππ+ππβ1
Mpa
0+0 =
2201,245
= 1,265193
Mpa
MV-12
π΄π
MV-13
d) Tegangan Normal
πn = π0
π1+ π3 max 2
(10 π₯ 0,1)+ 4,883145
=
2
= 2,941573 Mpa 2. LT / TRI β 2 / Shift I / Kel 2 / 2018 Diameter
= 5,2 cm
Tinggi
= 10, 17 cm
Luas
=
1 4
. π . d2
1 22 4
.
7
. (5, 12)2
= 21, 245 cm2
a) Regangan Axial
πa = π0
=
0 101,7
βπΏ πΏπ
x 0, 01
=0 π 221 =
165 101,7
x 0, 01
= 0,016224
π 358
=
440 101,7
x 0, 01
= 0,043264
π 837
=
560 101,7
x 0, 01
= 0,055063
π 1262
=
588 101,7
x 0, 01
= 0,055063
π 1599
=
0595 101,7
x 0, 01
= 0,058505
MV-13
MV-14
b) Tegangan Axial
π 1 = π 3 + ( π 1 - π 3) π0
= (20 x 0, 1) + 0 =2+0 = 2 Mpa
π221
= (20 x 0, 1) + 0,104024 = 2 + 0,104024 = 2,104024 Mpa
π358
= (20x 0, 1) + 0,272535 = 2 + 0,272535 = 2,272535 Mpa
π837
= (20 x 0, 1) + 0,562485 = 2 + 0,562485 = 2,562485 Mpa
π1262 = (20 x 0, 1) + 0,987997 = 2 + 0,987997 = 2,987997 Mpa
π1599 = (20 x 0, 1) + 1,34667 = 2 + 1,34667 = 3,34667 Mpa c) Tegangan Diameteral
π1 - π3 = π1 - π3 0
0+0 =
2124,5
=0
π1 - π3 221
Mpa
221+0 =
2124,5
= 0,10402
π1 - π3 358
ππ+ππβ1
Mpa
358 +221 =
2124,5
= 0,272535
Mpa
MV-14
π΄π
MV-15
π1 - π3 837
837+358 =
2124,5
= 0,
π1 - π3 1262
562485 Mpa
1262+837 =
2124,5
= 0,987997
π1 - π3 1599
Mpa
1599+1262 =
2124,5
= 1,34667
Mpa
d) Tegangan Normal
πn = π0
π1+ π3 max 2
(20 π₯ 0,1)+ 5,135797
=
2
= 3,567899 Mpa 3. LT / TRI β G3 / Shift I / Kel 2 / 2018 Diameter
= 5,34 cm
Tinggi
= 10,53 cm
Luas
=
1 4
. π . d2
1 22 4
.
7
. (5,34)2
= 22, 405 cm2 a) Regangan Axial
πa = π0
=
0 105,3
βπΏ πΏπ
x 0, 01
=0 π 266 =
93 105,3
x 0, 01
= 0,008831
π 520
=
136 105,3
x 0, 01
= 0,012915
MV-15
MV-16
π 764
=
177 105,3
x 0, 01
= 0,016809
π 1047
=
588 105,3
x 0, 01
= 0,021367
π 1334
=
235 105,3
x 0, 01
= 0,022317 b) Tegangan Axial
π 1 = π 3 + ( π 1 - π 3) π0
= (30 x 0, 1) + 0 =3+0 = 3 Mpa
π266
= (30 x 0, 1) + 0,118723 = 3 + 0,118723 = 3,118723Mpa
π520
= (30x 0, 1) + 0,350815 = 3 + 0,350815 = 3,350815 Mpa
π764
= (30 x 0, 1) + 0,573086 = 3 + 0,573086 = 3,573086Mpa
π1047 = (30 x 0, 1) + 0,808302 = 3 + 0,808302 = 3,808302 Mpa
π1334 = (30 x 0, 1) + 1,062709 = 3 + 1,062709 = 4,062709 Mpa c) Tegangan Diameteral
π1 - π3 =
ππ+ππβ1
MV-16
π΄π
MV-17
π1 - π3 266
266 + 0 =
2240,5
= 0,18723
π1 - π3 520
Mpa
520+266 =
2240,5
= 0,350815
π1 - π3 764
Mpa
764 +520 =
2240,5
= 0,573086
π1 - π3 1047
1047+764 =
2240,5
= 0,
π1 - π3 1334
808302Mpa
1334+1047 =
2240,5
= 1,062709
π1 - π3 1670
Mpa
Mpa
1670+1334 =
2240,5
= 1,340772
Mpa
d) Tegangan Normal
πn = π0
=
π1+ π3 max 2
(30 π₯ 0,1)+ 6,196831 2
= 4,598416 Mpa
Sumber: data hasil praktikum GEOMEK, kelompok 2
Gambar 5.3 Lingkaran Moh
MV-17
MV-18
5.8
Analisa Pada praktikum geomekanika yang membahas tentang triaxial batuan
memiliki tahapan yang sedikit rumit dalam melakukan pengujiannya. Adapun kendala saat melakukan pengujian, seperti saat melakukan pengisian fluida cair (oli) diantara rubber jacket dan silinder besi, takaran yang berlebihan maupun kekurangan
saat
memengaruhi
proses
pengujian.
Pada
pengujian
ini
menggunakan oli dibandingkan air, dikarenakan oli memiliki viskositas yang tinggi, sehingga tekanan yang diberikan oleh alat tidak terlalu besar. Sedangkan pada air memiliki viskositas yang rendah, sehingga tekanan yang diberikan akan sangat besar. Pada pengujian jika didapati sampel saat ditekan mudah cepat, maka kedua ujung sampel memiliki permukaan yang tidak rata, sehingga distribusi gaya yang diberikan memusat pada satu titik saja. Oleh karena itu sampel akan mudah hancur, pada permukaan yang tidak rata.
5.9
Kesimpulan Pada dasarnya uji triaksial merupakan suatu proses untuk menentukan
sifat mekanik pada batuan yaitu saat batuan diberi tekanan pada kondisi pembebanan triaksial. Pada kekuatan batuan sangat berguna untuk parameter pembuatan lubang bukaan bawah tanah. Dari praktikum kali ini dapat diambil kesimpulan, diantaranya: 1. Tujuan mengetahui kekuatan batuan, berhubungan dalam pembuatan trowongan. Hal ini sangat penting agar trowongan yang dibangun tidak roboh. 2. Dalam dunia pertambangan sangat berguna untuk metoda penambangan bawah tanah (underground mining), kekuatan batuan sangat penting sebagai parameter utama pembuatan lubang bukaan (shaft). 3. Setiap batuan yang diuji memiliki karakteristik yang berbeda, hal ini untuk menjadi kan pembanding antara batuan dengan kekuatan yang besar atau sebaliknya.
MV-18
MV-19
DAFTAR PUSTAKA
1.
Anonim, 2016, βPENGUJIAN GESER TRIAXIALβ. Diakses pada tanggal 11 Maret 2018, pada pukul 18:00 wib.
2.
Joetomo, 2013, βUJI TRIAKSIALβ. Diakses pada tanggal 11 Maret 2018, pada pukul 18:15 wib.
3.
Syukran, 2015, βUJI TRIAKSIALβ. Diakses pada tanggal 11 Maret 2018, pada pukul 19:00 wib.
MV-19
MV-20
LAMPIRAN
MV-20
MV-21
MV-21