PERALATAN DAN PERLENGKAPAN

METODE PENENTUAN KUAT GESER LANGSUNG DI LABORATORIUM

7.2 PERALATAN DAN PERLENGKAPAN

Peralatan untuk mengambil sample batuan, diantaranya:

(a) Peralatan untuk memotong sample; misalnya alat bor inti berdiameter besar, bor perkusif, gergaji batu atau palu dan pahat, serta peralatan untuk mengukur dip, arah dip, kekasaran dan karakteristik lain dari batuan.

Buku Panduan Pengujian di Laboratorium Mekanika Batuan 54 (b) Alat untuk memegang sample menjadi satu, misalnya pengikat kawat atau perekat logam.

(c) Alat pelindung sample terhadap kerusakan mekanis dan perubahan kadar air, baik selama pemotongan atau saat transit ke laboratorium, misalnya kemasan pelindung dan lilin atau bahan waterproof yang lain.

Peralatan untuk memasang sample,diantaranya:

(a) Cetakan sample, terdiri dari alat yang dapat dibongkar untuk melepaskan sample uji dari cetakan.

(b) Semen, plester, resin atau bahan perekat lain yang kuatdiaduk dengan peralatan mixing yang tepat.

Gambar 6.1

Susunan pada pengujian kuat geser langsung laboratorium

Peralatan Pengujian (shear box, Gambar 6.1) terdiri dari:

(a) Beban normal, biasanya menggunakan sistem mekanik hidrolik, pneumatic atau beban yang dirancang untuk memberikan beban yang terdistribusi seragam pada bidang yang akan diuji. Gaya resultan harus bertindak normal terhadap bidang geser, melewati pusat area. Sistem harus memiliki pergerakan yang lebih besar dari jumlah dilatasi atau konsolidasi yang diharapkan, dan harus mampu mempertahankan beban normal dalam waktu 2% dari nilai yang ditentukan selama pengujian.

Buku Panduan Pengujian di Laboratorium Mekanika Batuan 55 (b) Beban geser, biasanya menggunakan jack hidrolik atau sistem gear-drive mekanis, dirancang sedemikian rupa sehingga beban didistribusikan merata sepanjang salah satu permukaan sample dengan resultan yang diterapkan gaya geser yang bekerja pada bidang geser tersebut. Peralatan harus dirancang untuk pergerakan geser lebih besar dari 10% dari panjang sample. Peralatan mencakup roller,kabel atau perangkat dengan gesekan rendah mirip untuk memastikan bahwa ketahanan peralatan untuk perpindahan geser kurang dari 1% dari gaya geser maksimum yang diterapkan dalam pengujian.

(c) Peralatan untuk pengukuran terpisah dari mesin geser yang digunakan dan gaya normal, dengan akurasi yang lebih baik +-2% dari beban maksimum yang dapat dicapai dalam pengujian. Data kalibrasi tiap alat berlaku untuk berbagai pengujian dan harus ditambahkan ke laporan pengujian.

(d) Peralatan untuk mengukur geser, normal dan lateral displacement. Alat ukur ini misalnya dial gauges mikrometer atau transduser listrik. Pengukur ini dapat dipasang seperti ditunjukkan pada Gambar. 2, atau empat alat pengukur perpindahan normal dapat digantikan oleh pengukur tunggal yang dipasangkan ditengah. Perpindahan geser dari alat pengukur harus memiliki pergerakan yang lebih besar dari 10% dari panjang sample dan akurasi yang lebih baik dari 0,1 mm. Perpindahan dari pengukur gerakan normal dan lateral harus memiliki pergerakan yang lebih besar dari 20 mm dan akurasi yang lebih baik dari 0,05 mm. Pengaturan ulang alat pengukur selama pengujian sebisa mungkin dihindari. Jika transduser listrik atau sistem perekaman otomatis menggunakan kalibrasi, harus dimasukkan dalam laporan.

7.3. PROSEDUR

Persiapan:

(a) Pada pengujian ini dicatat pula dip, arah dip dan karakteristik geologi terkait lainnya. Blok atau inti sample yang digunakan untuk pengujian dikumpulkan dengan cara tertentu untuk meminimalkan gangguan, dan diusahakan untuk mempertahankan kadar air alami. Dimensi sample dan letak bidang uji dalam blok atau inti harus disesuaikan sehingga tidak dilakukan pemotongan di laboratorium. Bidang uji sebaiknya persegi dengan luas minimal 2.500

Buku Panduan Pengujian di Laboratorium Mekanika Batuan 56 mm². Sample harus disimpan dengan mengikat erat dengan kawat atau tape dan dibiarkan dalam posisinya hingga pengujian.

(b) Sample yang tidak segera dilakukan pengujian harus diberi lapisan kedap air, diberi label dan dikemas untuk menghindari kerusakan pada saat perjalanan ke laboratorium.Sample rapuh memerlukan perlakuan khusus, misalnya kemasan di lapisi busa poliuraten (Stimpson, B., Metcalfe, F. G, dan Walton, G., 1970. QJ Engng geol. 3, No. 2, hal.127).

(c) Kemasan pelindung (kecuali kawat baja) dihilangkan beserta penyangga blok di salah satu sisinya, sehingga bidang yang akan diuji dalam posisi yang benar dan terorientasi. Selanjutnya bahan encapsulating dituangkan dan setelah selesai, pada setengah bagian sample yang lain dilakukan dengan cara yang sama. Jarak minimal antara kedua sisi bidang geser adalah 5 mm dan harus bersih dari bahan encapsulating.

Konsolidasi:

(a) Tahap pengujian konsolidasi adalah untuk memungkinkan tekanan air pori di batu dan material pengisi, berdekatan dengan bidang geser untuk mendisipasi dibawah tegangan normal sebelum pergeseran. Perilaku batu uji pada saat konsolidasi juga dapat memaksakan batasan geser pada tingkat yang diizinkan.

(b) Setelah batu uji dipasang dalam kotak geser (shearbox), semua alat pengukur diperiksa dan pembebanan awal dipasang serta pembacaan perpindahan dicatat.

(c) Beban normal dinaikkan sesuai dengan yang telahditentukan untuk tes, mencatat perpindahan normal yang konsekuen (konsolidasi) dari conto sebagai fungsi waktu dan penggunaan beban.

(d) Tahap konsolidasi dapat dianggap lengkap bila laju perubahan dari perpindahan normal kurang dari 0,05 mm dalam 10 menit. Pemuatan geser kemudian dapat diterapkan.

Buku Panduan Pengujian di Laboratorium Mekanika Batuan 57 Pergeseran:

(a) Tujuan pergeseran adalah untuk menentukan nilai puncak dan kuat geser langsung residu.

(b) gaya geser dapat diterapkan secara bertahap biasanya diterapkan terus menerus dengan cara mengontrol laju perpindahan gesernya.

(c) Sekitar 10 set pembacaan harus diambil sebelum mencapai kekuatan puncak. Tingkat perpindahan geser harus kurang dari 0,1 mm/menit pada periode 10 menit sebelum mengambil satu set bacaan.

Hal ini dapat ditingkatkan sampai tidak lebih dari 0,5 mm / menit antara set pembacaan penetapan kekuatan puncak sendiri cukup dibaca. Untuk "pengaliran" test terutama ketika menguji diskontinuitas tanah lempung, waktutotal untuk mencapai kekuatan puncaknya sebaiknyamelebihi 6 t100 yang ditentukan dari kurva konsolidasi. Jika perlu tingkat geser harus dikurangi atau penerapan kenaikan gaya geser kemudian ditunda untuk memenuhi kebutuhan ini.

(d) Setelah mencapai kekuatan puncaknya, pembacaan harus diambil pada penambahan sebesar 0,5-5 mm perpindahan geser yang diperlukan untuk menentukan kurva kekuatan perpindahan (Gbr. 5). Tingkat perpindahan geser harus 0,02-0,2 mm / menit pada periode 10 menit sebelum satu set pembacaan diambil, dan dapat ditingkatkan sampai tidak lebih dari 1 mm / menit antara set pembacaan lainnya.

(e) Dimungkinkan untuk nilai kekuatan residu ketika batu uji digeserpada tegangan normal konstan dan setidaknya empat set berturut-turut pembacaan yangdiperoleh menunjukkan tidaklebih dari 5% dari tegangan geser atas perpindahan geser 1 cm [ 11].

(f) Setelah menetapkan kekuatan residu, tegangan normal dapat ditingkatkan atau dikurangi [12] dan geser contined untuk mendapatkan nilai kekuatan residu tambahan. Batu uji harus reconsolidated setiap tegangan normal baru (lihat paragraf 6), dan pergeseran terus menerus sesuai dengan kriteria yang diberikan dalam paragraf 7 (c) sampai 7 (e) di atas.

Buku Panduan Pengujian di Laboratorium Mekanika Batuan 58 (g) Setelah dilakukan pengujian, bidang geser sebaiknya dibuka dan diamati secara keseluruhan (lihat paragraf 9). Luas permukaan geser diukur dan difoto bila diperlukan. Batu uji batuandan puing-puing geser harus diambil untuk pengujian indeks.

7.4. PERHITUNGAN

(a) kurva konsolidasi diplot selama tahap pengujian konsolidasi. Waktu t100 untuk penyelesaian "konsolidasi primer" ditentukan dengan membuat garis singgung kurva seperti yang ditunjukkan. Waktu untuk mencapai kekuatan puncak dari awal pembebanan geser harus lebih besar dari 6 t100 untuk memungkinkan disipasi tekanan.

(b) pembacaan perpindahan dirata-ratakan untuk mendapatkan nilai rata-rata perpindahan geser dan normal (Δs dan Δn). Perpindahan lateral tercatat hanya untuk mengevaluasi perilaku sample selama pengujian, meskipun bila cukup, mereka harus diperhitungkan ketika menghitung bidang kontak terkoreksi.

(c) tegangan geser dan tegangan normal adalah sebagai berikut:

𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝝉 = ^𝑷𝒔 𝑨

𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐺𝑒𝑠𝑒𝑟 𝜎𝑛 =^𝑃𝑛 𝐴

Keterangan.

Ps = Jumlah gaya geser (kN); Pn = jumlah gaya normal (kN);

A = luas geser tumpang tindih permukaan (dikoreksi untuk memperhitungkan perpindahan geser) (cm2)

(d) Untuk setiap tes sample, grafik tegangan geser (atau gaya geser) dan tegangan normal vs perpindahan geser diplot dijelaskan untuk menunjukkan tegangan normal nominal dan setiap perubahan tegangan normal selama pergeseran. Nilai kekuatan puncak dan residual dan tekanan normal, geser dan perpindahan yang normal di mana ini terjadi diringkas dari grafik.

Buku Panduan Pengujian di Laboratorium Mekanika Batuan 59 (e) Grafik dari puncak dan kekuatan geser residu vs tegangan normal diplot dari kombinasi hasil semua batu uji. Kekuatan geser parameter ɸp, ɸr, cp dan cr yang diringkas dari grafik tersebut.

5.5. PELAPORAN HASIL

Laporan harus mencakup sebagai berikut:

(a) Diagram dan deskripsi dari alat uji dan deskripsi metode yang digunakan untuk mengambil, mengemas, mengangkut, menyimpan, pemasangan dan pengujian batu uji.

(b) Untuk setiap sample diberikan deskripsi geologi keseluruhan dari intact rock, permukaan geser, pengisi dan puing-puing sebaiknya disertai dengan data uji indeks yang relevan (misalnya profil kekasaran; batas Atterberg, kadar air dan distribusi ukuran butiran pengisi material)

(c) Diagram dan lebih baik dengan foto yang menunjukkan lokasi pengambilan batu uji. dip dan dip direction yang diuji, juga dimensi dan sifat setiap sample.

(d) Untuk setiap blok uji satu set tabel data, grafik konsolidasi dan grafik dari tegangan geser dan perpindahan normal vs perpindahan geser. Nilai diringkas dari kuat geser puncak dan residual sebaiknya ditabulasi dengan nilai-nilai yang sesuai dari tegangan normal, geser dan perpindahan normal.

(e) Untuk penentuan kekuatan geser secara keseluruhan, grafik dan nilai-nilai tabulasi dari kuat geser puncak dan residu vs tegangan normal, bersama dengan nilai-nilai yang diturunkan untuk parameter kekuatan geser.

Buku Panduan Pengujian di Laboratorium Mekanika Batuan 60

LABORATORIUM MEKANIKA BATUAN

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN – FTM UPN “VETERAN” YOGYAKARTA

LAPORAN SEMENTARA