Sifat fisik batuan yang mempengaruhi kestabilan lereng adalah bobot isi, porositas dan kadar air. Berikut penjelasan dari sifat fisik batuan:
1).Bobot Isi (γ)
Semakin besar bobot isi suatu batuan atau tanah, maka gaya penggerak yang menyebabkan longsor semakin besar juga. Bobot isi terdiri dari:
a).Bobot Isi Asli (γn)
Bobot Isi Asli (γn) merupakan perbandingan antara berat batuan asli dengan volume total batuan dengan satuan dalam Gr/Cm3.
Bobot isi asli (natural density)=
... (2.2) b.)Bobot Isi Kering (γo)
Bobot Isi Kering (γo) merupakan perbandingan antara berat batuan kering dengan volume total batuan dengan satuan Gr/Cm3
Bobot isi kering (dry density)=
... (2.3) c).Bobot Isi Jenuh (γw)
Bobot Isi Jenuh (γw) merupakan perbandingan antara berat batuan jenuh dengan volume total batuan dengan satuan Gr/Cm3
Bobot isi jenuh (saturated density)=
... (2.4) 2). Kadar Air
Kandungan air pada suatu material baik tanah maupun batuan sangat berpengaruh terhadap kemantapan lereng.Semakin tinggi kandungan air pada suatu lereng maka semakin kecil nilai kemantapan dari suatu lereng. Kadar ait terdiri dari: a). Kadar Air Asli (ωn)
Kadar Air Asli merupakan perbandingan antara berat air dalam batuan asli dengan berat butiran batuan dan dinyatakan dalam %.
Kadar air asli (natural water content)=
... (2.5) b).Kadar Air Jenuh (ωsat)
Kadar air jenuh (ωsat) merupakan perbandingan antara berat air dalam batuan jenuh dengan berat butiran batuan dan dinyatakan dalam % (persen).
Kadar air jenuh (absorption)=
... (2.6) 3). Porositas (n)
Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak menyerap air. Dengan demikian bobot isinya menjadi lebih besar, sehingga memperkecil kemantapan lereng. Adanya air dalam batuan juga akan menimbulkan tekanan air pori yang memperkecil kuat geser batuan. Batuan yang mempunyai kuat geser kecil akan lebih mudah longsor.
Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume total pori-pori batuan dengan volume total batuan per satuan volume tertentu,dinyatakan dalam %, yang dirumuskan:
Porositas, n=
... (2.7) Sumber : Purwanto, 2010
Keterangan:
Wn = Berat Batuan Air Asli (Gram) Wo = Berat Batuan Air Kering (Gram) Ww = Berat Batuan setelah direndam (Gram) Ws = Berat Batuan Jenuh (Gram)
b. Sifat Mekanik Batuan
1).Kuat tekan Uniaxial Compressive Strength(UCS)
Pengujian UCS (Unconfined Compressive Strength) adalah menguji kuat tekan dalam satu arah dengan irreguler geometri dari sampel batuan, dan geometri biasa seperti silinder, prisma, dan kubik. Pada pengukuranstabilitas di tambang bawah tanah, tekan menjadi parameter penting dalam pilar stabilitas. Tes ini menggunakan mesin kompresi dan mengikuti Standard International Society of
Rock Mechanics (ISRM,1981).
Pengujian beban titik diketahui untuk memprediksi nilai UCS suatu batuan tidak langsung di lapangan. Ini disebabkan oleh prosedur sederhana dilakukan, persiapan sampel mudah dan dapat dilakukan di lapangan (Made Astawa Rai. 2010). Tabel UCS dapat dilihat pada tabel 2.1
Pengujian Point Load Indeks merupakan pengujian alternatif lain yang digunakan untuk memperoleh nilai UCS. Jika pengujian UCS dilakukan dengan penekanan pada permukaan sampel, pada pengujian point load indeks sampel diuji pada satu titik.
Menurut Broch dan Franklin (1972) point load ideks (Is) suatu contoh batuan yang dapat dihitung dengan persamaan:
IS = P
D2 ... (2.7) Akan tetapi untuk sampel yang diameternya bukan 50 mm serta sampel tidak teratur (Irregular) maka diperlukan faktor koreksi (F) yang diturunakan oleh Broch and Franklin. Menurut Greminnger (1982), selang faktor koreksi tergantung besarnya diameter, karena diameter sampel yang ideal adalah 50 mm, maka Greminnger menurunkan persamaan sebagai berikut:
IS =F P
D2 ... (2.8) Dimana nilai F diperoleh dari persamaan sebagai berikut:
... (2.9)
Sumber : Irwandi Arif, 2016
Setelah faktor koreksi diperoleh maka faktor koreksi dimasukkan kedalam Point
Load Index(Is) persamaan 2.9. Sehingga jika Point Load Indeks telah didapat
maka Unconfined Compressive Strength dapat ditentukan dari persamaan: σc = 23 x Is………..……….(2.10)
Keterangan: F : Faktor Koreksi
Is : Point load Index(Index Franklin) (kg/cm2) P : Tekanan maksimum sampel pecah (kg/cm2) D : Jarak antar konus penekan (cm)
d ` : Diameter sampel (cm)
Pengujian point load indeks merupakan pengujian yang sederhana dan mudah dilakukan baik di lapangan maupun di laboratorium disebabkan alat yang mudah dibawa. alat yang digunakan untuk Uji Point Load dapat dilihat pada gambar 2.3
Gambar2.3 Alat Pengujian Point Load Index Laboratorium Mekanika Batuan STTIND Padang 3). Kuat Tarik Tak Langsung (Indirect Tensile Strengtht Test)
Kuat Tarik dari suatu material didefinisikan sebagai nilai tegangan maksimum yang dikembangkan oleh suatu contoh material (Jumikis 1983). Kuat tarik dapat dihitung dengan persamaan :
………..……….(2.11) Keterangan : = Kuat Tarik (MPa)
Sumber: zlatko Brisevac, 2017
4). Kohesi (ʗ)
Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel dalam batuan, dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Kohesi batuan akan semakin besar jika kekuatan gesernya makin besar. Nilai kohesi (c) diperoleh dari nilai RMR menggunakan tabel modifikasi RMR (bieniawski,1989).Untuk menentukan nilai kohesi dapat dilihat pada tabel 2.8 dan kohesi dapat ditentukan juga dengan persamaan berikut:
………..……….(2.12) Keterangan : = Kuat Tarik (MPa)
Sumber: N.sivakungan, 2014
ʗ = kohesi (Mpa)
Tabel 2.7 Kelas Massa Batuan Dari RMR(Modifikasi Bieniawski,1989) Parameter
massa batuan
Rock mass class (kelas massa batuan
Nilai 100-81 Kelas I 80-61 Kelas II 60-41 Kelas III 40-21 Kelas IV <20 Kelas V Klasifikasi massa batuan
Sangat baik baik Cukup Buruk Sangat buruk Rata-rata stand up time 10tahun untuk rentang 15m 6 bulan untuk rentang 8m 1minggu untuk rentang 5m 10 jam untuk rentang 2,5 m 30menit untuk rentang 1m Kohesi massa batuan >400 KPa 300-400 KPa 200-300KPa 100-200KPa <100 KPa Sudut friksi dari batuan >150 350-450 250-350 150-25 <150
Sumber : Heri Syaeful dan Dhatu Kamajati , 2015 5).Sudut geser dalam( )
Sudut geser dalam merupakan sudut yang dibentuk dari hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser didalam material tanah atau batuan. Sudut geser dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika suatu material dikenai tegangan atau gaya terhadapnya yang melebihi tegangan gesernya. Nilai Sudut geser dalam ( ) diperoleh dari pengujian laboratorium yaitu pengujian Kuat Geser Langsung
(Direct Shear Strength Test), pengujian Triaxial (Triaxial Test). Dan nilai sudut
geser dalam juga bisa diperoleh dari persamaan berikut: = sin-1
Keterangan :
Ø =sudut geser dalam (°) σ t= kuat tarik (Mpa)
σc = kuat tekan (Mpa)
Sumber: N.sivakungan, 2014
Semakin besar sudut geser dalam suatu material maka material tersebut akan lebih tahan menerima tegangan luar yang dikenakan terhadapnya.
6). Modulus young (E)
Modulus Young atau Modulus Elastisitas merupakan faktor penting dalam
mengevaluasi deformasi batuan pada kondisi pembebanan yang bervariasi. Nilai modulus elastisitas batuan bervariasi dari satu contoh batuan dari satu daerah geologi ke daerah geologi lainnya karena adanya perbedaan dalam hal formasi batuan dan genesa atau mineral pembentuknya. Modulus elastisitas dipengaruhi oleh tipe batuan, porositas, ukuran partikel, dan kandungan air. Modulus elastisitas dapat ditentukan berdasarkan persamaan:
Е= – ... (2.14) Keterangan:
E = Modulus young RMR = Rock mass rating
Е= ... (2.15) Keterangan:
E = Modulus young RMR = Rock mass rating
7). Poisson Ratio
Poisson ratio didefinisikan sebagai rasio antara radial dan regangan aksial dalam
bahan elastis yang dimuat secara uniaksial. Lebih umum, Poisson ratio adalah rasio antara regangan dalam satu arah koordinat (karena tekanan ke arah itu) dan
regangan yang disebabkan dalam arah koordinat lainnya dengan tekanan yang sama (Somerville dan Paul 1983). Jika suatu material direganggankan kepada suatu arah, material tersebut cenderung mengkerut (jarang mengambang) pada arah lainnya. Sebaliknya, jika suatu material ditekan, material tersebut akan mengembang pada dua arah lainnya.
Poisson Ratio sangat jarang bernilai negatif atau lebih besar dari 0,5. Untuk
batuan Isotropik nilainnya berada diantara 0-0,5. Sementara itu, untuk batuan yang umumnya nilai Poisson Ratio berkisar 0,05 – 0,45 sedangkan untuk aplikasi rekayasa nilainnya sekitar 0,2 – 0,3 dan untuk batubara berkisar 0,25 – 0,346 (Astawaray, Kramadibrata ,dan Wattimena 1998). Dan poisson ratio dapat dihitung denga persamaan :
V = ... (2.16)
Keterangan: V= poisson ratio ǿ = Sudut geser dalam