DASAR-DASAR
GEOTEKNIK
Training Geoteknik PT Kideco Jaya Agung
Prof. Dr. Ir. Irwandy Arif, M.Sc.
Dasar
Dasar--Dasar
Dasar Geoteknik
Geoteknik
Ringkasan
Ringkasan
Dalam 3 dekade terakhir perkembangan industri pertambangan di Indonesia sangat pesat, terutama perkembangan tambang batubara dan nikel. Tambang-tambang lain seperti timah, tembaga dan emas juga telah memainkan peran penting dalam perkembangan ekonomi.Walaupun sejak 3 tahun terakhir mulai melambat.
Namun kunci sukses dari operasi pertambangan tersebut tidaklah berhasil tanpa peranan para ahli geoteknik baik pada area yang aktif maupun non aktif dalam operasi tambang terbuka. Mengingat bahwa Indonesia terletak dalam area tropis, maka kajian geoteknik untuk stabilitas lereng akan sangat sedikit unik.
Oleh karena itu diperlukan suatu kursus komprehensif dalam bentuk kajian geoteknik lebih lanjut
terhadap tambang terbuka di negara beriklim tropis. Kursus ini mencakup aspek dasar geoteknik diikuti dengan prinsip dasar kestabilan lereng.
Batuan utuh dan karakterisasi massa batuan akan dijelaskan lebih rinci berdasarkan pengalaman
yang ada di Indonesia. Penurunan kekuatan massa batuan dan risikonya akan didiskusikan lebih lanjut. Elaborasi kajian risiko dan audit keselamatan lereng jangka panjang akan diberikan juga.
Metode analisis stabilitas lereng yang akan diberikan antara lain kesetimbangan batas dan
permodelan numerik. Aplikasi klasifikasi massa batuan pada analisis stabilitas dan pendekatan probabilistik.
Setelah disain dan permodelan dilakukan, maka pematauan lereng dilakukan guna memastikan
lereng akan selalu stabil.
@IA
Dalam 3 dekade terakhir perkembangan industri pertambangan di Indonesia sangat pesat, terutama perkembangan tambang batubara dan nikel. Tambang-tambang lain seperti timah, tembaga dan emas juga telah memainkan peran penting dalam perkembangan ekonomi.Walaupun sejak 3 tahun terakhir mulai melambat.
Namun kunci sukses dari operasi pertambangan tersebut tidaklah berhasil tanpa peranan para ahli geoteknik baik pada area yang aktif maupun non aktif dalam operasi tambang terbuka. Mengingat bahwa Indonesia terletak dalam area tropis, maka kajian geoteknik untuk stabilitas lereng akan sangat sedikit unik.
Oleh karena itu diperlukan suatu kursus komprehensif dalam bentuk kajian geoteknik lebih lanjut
terhadap tambang terbuka di negara beriklim tropis. Kursus ini mencakup aspek dasar geoteknik diikuti dengan prinsip dasar kestabilan lereng.
Batuan utuh dan karakterisasi massa batuan akan dijelaskan lebih rinci berdasarkan pengalaman
yang ada di Indonesia. Penurunan kekuatan massa batuan dan risikonya akan didiskusikan lebih lanjut. Elaborasi kajian risiko dan audit keselamatan lereng jangka panjang akan diberikan juga.
Metode analisis stabilitas lereng yang akan diberikan antara lain kesetimbangan batas dan
permodelan numerik. Aplikasi klasifikasi massa batuan pada analisis stabilitas dan pendekatan probabilistik.
Setelah disain dan permodelan dilakukan, maka pematauan lereng dilakukan guna memastikan
Faktor
Faktor--faktor
faktor yang
yang Mempengaruhi
Mempengaruhi Pemilihan
Pemilihan
Tambang Terbuka
Tambang Terbuka
Faktor alam & geologi : : Kondisi geologi, posisi, tipe deposit, kondisi
hidrologi, topografi, karakteristik minerba.
Faktor ekonomi : kadar dan cadangan minerba, nisbah pengupasan, cog, biaya
operasi, investasi, keuntungan/EBITDA, tingkat produksi & kondisi pasar.
Teknologi : Peralatan berat dan pendukung, geometri dan ukuran lereng,
Tinggi jenjang, geometri dan kemiringan jalan, kontrak pertambangan & pit
limit.
Kendala lingkungan dan kehutanan
Aspek sosial, politik & regulasi
@IA
Faktor alam & geologi : : Kondisi geologi, posisi, tipe deposit, kondisi
hidrologi, topografi, karakteristik minerba.
Faktor ekonomi : kadar dan cadangan minerba, nisbah pengupasan, cog, biaya
operasi, investasi, keuntungan/EBITDA, tingkat produksi & kondisi pasar.
Teknologi : Peralatan berat dan pendukung, geometri dan ukuran lereng,
Tinggi jenjang, geometri dan kemiringan jalan, kontrak pertambangan & pit
limit.
Kendala lingkungan dan kehutanan
Tambang Terbuka &
Tambang Terbuka & Kuari
Kuari Batu
Batu Marmer
Marmer
Tambang Terbuka
Tambang Terbuka Tembaga
Tembaga
Ertsberg
Ertsberg, Grasberg &
, Grasberg & Escondinda
Escondinda
Tambang Terbuka Tembaga
Batu Hijau Newmont Nusa Tenggara
@IA
Tambang Terbuka Emas Wetar
Tambang Terbuka Tambang Terbuka
Emas
Tambang Terbuka Batubara
Tambang Terbuka Batubara
Mine
Mine Sangatta & Bengalon
Sangatta & Bengalon
Isu
Isu Terkini
Terkini Tambang Terbuka
Tambang Terbuka
Harga komoditi mengalami peningkatan dan cog rendah, material terlapukkan makin banyak terekspos. Namun sejak tahun 2012 sampai saat ini harga komiditi tambang terus menurun.
Umumnya semua tambang terbuka menjadi lebih besar dan lebih dalam mengingat deposit yang dangkal telah mengalami deplesi/habis dan lereng batuan menjadi lebih curam
Penggunaan alat berat berkapasitas besar semakin meningkat :
Blind spot
Tekanan vs Daya Dukung tanah/batuan shovel vs. backhoe
Tinggi lereng - shovel vs. backhoe
Massive rock blasting
Perilaku curah hujan
Ketidakstabilan lereng seharusnya dimanejemen dengan cara yang lebih tepat risiko residual yang mampu dimanejemen (manageable). Bila tidak berdampak stop operasi, insiden/fatalitas.
Manajemen lingkungan yang tepat (proper) telah menjadi kebutuhan penting
Kemampuan apung dan kepercayaan industri sekuat dan setinggi yang sudah pernah ada, dan hal ini merupakan keluaran langsung dari kapabilitas industri untuk memenej risiko tanpa berkompromi thd sekuritas finansial.
Konflik horisontal
@IA
Harga komoditi mengalami peningkatan dan cog rendah, material terlapukkan makin banyak terekspos. Namun sejak tahun 2012 sampai saat ini harga komiditi tambang terus menurun.
Umumnya semua tambang terbuka menjadi lebih besar dan lebih dalam mengingat deposit yang dangkal telah mengalami deplesi/habis dan lereng batuan menjadi lebih curam
Penggunaan alat berat berkapasitas besar semakin meningkat :
Blind spot
Tekanan vs Daya Dukung tanah/batuan shovel vs. backhoe
Tinggi lereng - shovel vs. backhoe
Massive rock blasting
Perilaku curah hujan
Ketidakstabilan lereng seharusnya dimanejemen dengan cara yang lebih tepat risiko residual yang mampu dimanejemen (manageable). Bila tidak berdampak stop operasi, insiden/fatalitas.
Manajemen lingkungan yang tepat (proper) telah menjadi kebutuhan penting
Kemampuan apung dan kepercayaan industri sekuat dan setinggi yang sudah pernah ada, dan hal ini merupakan keluaran langsung dari kapabilitas industri untuk memenej risiko tanpa berkompromi thd sekuritas finansial.
Longsoran
Longsoran Lereng
Lereng Alam
Alam Pada
Pada Beberapa
Beberapa Wilayah
Wilayah di
di
Indonesia
Indonesia
Longsoran lereng Pada Tambang Pasir - Jawa Barat (Pikiran Rakyat)
Cilacap (sumber : PVMBG)
@IA
Longsoran
Longsoran Lereng
Lereng Tambang Terbuka
Tambang Terbuka di
di Indonesia
Indonesia
@IA Longsoran lereng di tambang terbuka Grasberg Papua
(sumber PTFI)
Longsoran
Longsoran Lereng
Lereng Dapat
Dapat Terjadi
Terjadi Dimana
Dimana saja
saja
dan
dan Kapan
Kapan saja
saja
@IA
Biaya langsung yang diperlukan untuk merehabilitasi lereng ini
kurang lebih $10 juta. Longsoran di I-40 Highway Pigeon River Gorge (sumber:
NCGS)
Kajian
Kajian Geoteknik
Geoteknik
Penyelidikan karakteristik massa batuan mekonstruksi lereng tambang terbuka
dan mengevaluasi lereng dari kemampugalian dan sudut pandang stabilitas lereng, serta ukuran perbaikan praktis untuk lereng tambang disarankan.
Dalam upaya untuk melakukan kajian geoteknik tersebut, beberapa hal yang
harus dilakukan :
Pekerjaan lapangan : pemetaan geologi, survey kekar dan sampling batuan.
Uji laboratorium dan lapangan untuk penentuan sifat fisik dan mekanik dan karakteristik struktur geologi.
Evaluasi stabilitas lereng melalui analisis kinematik dan kesetimbangan batas.
@IA
Penyelidikan karakteristik massa batuan mekonstruksi lereng tambang terbuka
dan mengevaluasi lereng dari kemampugalian dan sudut pandang stabilitas lereng, serta ukuran perbaikan praktis untuk lereng tambang disarankan.
Dalam upaya untuk melakukan kajian geoteknik tersebut, beberapa hal yang
harus dilakukan :
o Pekerjaan lapangan : pemetaan geologi, survey kekar dan sampling batuan.
o Uji laboratorium dan lapangan untuk penentuan sifat fisik dan mekanik dan
karakteristik struktur geologi.
o Evaluasi stabilitas lereng melalui analisis kinematik dan kesetimbangan
Negara
Negara--Negara
Negara Beriklim
Beriklim Tropis
Tropis 1
1
Negara-negara tropis merupakan negara-negara yang terletak dalam wilayah tropis disebut juga
tropik.
Negara tropik merupakan zona antara tropic cancer (garis lintang 23 ½ 0 LU) dan tropic capricorn
(garis lintang 23 ½0 LS).
Setiap tempat di wilayah tropik dipapar oleh sinar mata pada siang hari minimum satu hari dalam
satu tahun. Pada area titik pusat wilayah tropik terletak di ekuator, suatu At the very center of the tropics lies the equator, a large circle that we imagine going around the Earth at a spot equidistant from the north and south poles.
Many people associate tropical countries with a few islands and palm trees, but in fact, a large
section of the world lies within the tropics. In the Western Hemisphere, tropical countries include
Indonesia, Malaysia, Singapore, Papua Nuigini, Mexico, all of Central America, all of the Caribbean islands from just south of Nassau in the Bahamas, and the top half of South America, including Colombia, Ecuador, Peru, Bolivia, Colombia, Venezuela, Guyana, Suriname, French Guiana, as well as the northern portions of Chile, Argentina, Paraguay, and Brazil.
@IA
Negara-negara tropis merupakan negara-negara yang terletak dalam wilayah tropis disebut juga
tropik.
Negara tropik merupakan zona antara tropic cancer (garis lintang 23 ½ 0 LU) dan tropic capricorn
(garis lintang 23 ½0 LS).
Setiap tempat di wilayah tropik dipapar oleh sinar mata pada siang hari minimum satu hari dalam
satu tahun. Pada area titik pusat wilayah tropik terletak di ekuator, suatu At the very center of the tropics lies the equator, a large circle that we imagine going around the Earth at a spot equidistant from the north and south poles.
Many people associate tropical countries with a few islands and palm trees, but in fact, a large
section of the world lies within the tropics. In the Western Hemisphere, tropical countries include
Negara
Negara--Negara
Negara Beriklim
Beriklim Tropis
Tropis 2
2
Di Afrika, hanya ada beberapa yang tidak dapat disebut negara tropis yakni Maroko
dan Tunisia. Negara-negara Eropa bukanlah negara beriklim tropis. Wilayah Timur Tengah memiliki 4 negara beriklim tropis yakni : Yaman, sebagian Arab Saudi, Oman dan Uni Emirat Arab. India sebagian besar terletak di wilayah tropis, dan semua negara-negara Asia Tenggara mencakup Indonesia, Malaysia, Brunai Darussalam, Papua Nugini merupakan negara-negara beriklim tropis. Australia, Micronesia, Pulau Marshall, Kiribati, dan sebagian besar negara kepulauan lainnya dari Oceania di Pasifik Selatan merupakan negara beriklim tropis juga.
Tidak semua negara beriklim tropis memiliki iklim yang sama, tetapi memiliki ranger
suhu terbatas dan perubahan iklim yang sedikit selama setahun dari yang ditemukan di wilayah lain. Iklim tersebut dibedakan berdasarkan musim hujan dan kemarau.
Flora dan fauna dari negara-negara beriklim tropis berbeda juga, sementara pohon
palem dapat tumbuh di banyak tempat, kadang-kadang juga tumbuh d luar negara tropis.
@IA
Di Afrika, hanya ada beberapa yang tidak dapat disebut negara tropis yakni Maroko
dan Tunisia. Negara-negara Eropa bukanlah negara beriklim tropis. Wilayah Timur Tengah memiliki 4 negara beriklim tropis yakni : Yaman, sebagian Arab Saudi, Oman dan Uni Emirat Arab. India sebagian besar terletak di wilayah tropis, dan semua negara-negara Asia Tenggara mencakup Indonesia, Malaysia, Brunai Darussalam, Papua Nugini merupakan negara-negara beriklim tropis. Australia, Micronesia, Pulau Marshall, Kiribati, dan sebagian besar negara kepulauan lainnya dari Oceania di Pasifik Selatan merupakan negara beriklim tropis juga.
Tidak semua negara beriklim tropis memiliki iklim yang sama, tetapi memiliki ranger
suhu terbatas dan perubahan iklim yang sedikit selama setahun dari yang ditemukan di wilayah lain. Iklim tersebut dibedakan berdasarkan musim hujan dan kemarau.
Flora dan fauna dari negara-negara beriklim tropis berbeda juga, sementara pohon
Prinsip
Prinsip Dasar
Dasar Geoteknik
Geoteknik
Mekanika batuan merupakan bagian dari subyek geomekanik berhubungan
dengan jawaban mekanik dari semua material geologi: batuan keras, batuan lunak dan tanah.
Perkembangan tambang terbuka yang penting di Indonesia : emas, tembaga,,
nikel, batubara, dan kuari batukapur.
Akibat adanya aktivitas aktivitas tersebut memberikan dorongan yang penting
terhadap pengembangan penelitian geomekanika.
Persoalan yang sering dihadapi tambang terbuka saat ini : perilaku deformasi
batuan, perilaku batuan lunak, dan massa batuan dengan struktur kompleks.
Tambang Terbuka : Stabilits lereng pada jenjang kerja dan outside dump, daya
dukung tanah/batuan rendah dan efisiensi pemecahan batuan (rock breaking ).
@IA
Mekanika batuan merupakan bagian dari subyek geomekanik berhubungan
dengan jawaban mekanik dari semua material geologi: batuan keras, batuan lunak dan tanah.
Perkembangan tambang terbuka yang penting di Indonesia : emas, tembaga,,
nikel, batubara, dan kuari batukapur.
Akibat adanya aktivitas aktivitas tersebut memberikan dorongan yang penting
terhadap pengembangan penelitian geomekanika.
Persoalan yang sering dihadapi tambang terbuka saat ini : perilaku deformasi
batuan, perilaku batuan lunak, dan massa batuan dengan struktur kompleks.
Tambang Terbuka : Stabilits lereng pada jenjang kerja dan outside dump, daya
@IA
@IA
@IA
Persoalan
Persoalan Yang
Yang Dihadapi
Dihadapi &
& Prospek
Prospek Masa
Masa Depan
Depan
Batuan Lunak : dapat dengan mudah ditemukan di negara-negara tropis, batuan yang
dapat mengalami pelapukan fisik dan kimia sehingga berpengaruh terhadap penurunan kekuatan batuan, slaking, squeezing dan swelling.
Kekuatan Massa Batuan : Kombinasi uji laboratorium dan lapangan menggabungkan kondisi massa batuan terkekarkan dengan memperbaiki kriteria longsoran teoritik dan empirik yang tersedia.
Efek Skala : kelemahan utama uji laboratorium dibandingan dengan uji insitu:
menggunakan ukuran dan spesifen batuan yang terbatas dan tidak dapat menjelaskan kondisi massa batuan dan kekuaatan batuan dengan baik (Kramadibrata & Jones, 1993). Oleh sebab itu para ahli geomekanik harus menggunakan efek skala untuk memungkinkan uji lab yang dihasilkan dari kondisi lapangan yang sebenarnya.
@IA
Batuan Lunak : dapat dengan mudah ditemukan di negara-negara tropis, batuan yang
dapat mengalami pelapukan fisik dan kimia sehingga berpengaruh terhadap penurunan kekuatan batuan, slaking, squeezing dan swelling.
Kekuatan Massa Batuan : Kombinasi uji laboratorium dan lapangan menggabungkan kondisi massa batuan terkekarkan dengan memperbaiki kriteria longsoran teoritik dan empirik yang tersedia.
Efek Skala : kelemahan utama uji laboratorium dibandingan dengan uji insitu:
Pengembangan
Pengembangan Kombinasi
Kombinasi Metoda
Metoda Insitu
Insitu &
&
Laboratorium
Laboratorium dari
dari Karakterisasi
Karakterisasi Massa
Massa Batuan
Batuan Untuk
Untuk
Analisis
Analisis Kestabilan
Kestabilan Lereng
Lereng
Karakterisasi Batuan Sedimen
Laboratory
UCS
Slake durability
Uji geser langsung Batuan Utuh Kohesi
Sudut Gesek Dalam Jarak Kekar
Frekuensi Kekar Jumlah Set Kekar RQD Weathering Kondisi Kekar Modifikasi RMR, GSI 2 2 1 @IA Orientasi Kekar Air Tanah Kondisi Eksternal Curah Hujan Lama Hujan Weathering Roughness Filling Hardness Persistensi Displacement Deformation behavior 1 3 ? 2 SF = f(cRM,φRM;cIR,φIR)
4
Validasi
Uji Geser Langsung Rayapan Kohesi
Sudut Gesek Dalam Kuat Geser Jangka Panjang
Parameter
Uji geser langung skala besar Kohesi
Sudut Gesek Dalam
(c, φrayapan) = f (c,φbatuan utuh)
Persoalan
Persoalan Yang
Yang Dihadapi
Dihadapi &
& Prospek
Prospek Masa
Masa Depan
Depan
Klasifikasi Massa Batuan
Tersedia untuk keperluan stabilitas bukaan bawah tanah, stabilitas lereng,
kemampugaruan, kemampugalian, serta telah terbukti sangat bermanfaat sebarai tool praktis.
Namun diperlukan pedoman dan tahapan kerja yang lebih jelas mengingat
pada saat memperoleh spasi dan kondisi kekar seringkali terjadi perbedaan pengukuran.
Penelitian yang intensif dan sistematik pada penetapan prosedur dan kriteria
analitik dari stabilitas lereng tambang terbuka batubara yang saat ini telah dilakukan, dan hal ini memiliki asosiasi yang banyak dengan pekerjaan lapangan di tambang terbuka batubara. Tujuan akhirnya adalah untuk memungkinkan kajian stabilitas lereng dilakukan sepraktis mungkin.
@IA
Klasifikasi Massa Batuan
Tersedia untuk keperluan stabilitas bukaan bawah tanah, stabilitas lereng,
kemampugaruan, kemampugalian, serta telah terbukti sangat bermanfaat sebarai tool praktis.
Namun diperlukan pedoman dan tahapan kerja yang lebih jelas mengingat
pada saat memperoleh spasi dan kondisi kekar seringkali terjadi perbedaan pengukuran.
Penelitian yang intensif dan sistematik pada penetapan prosedur dan kriteria
Persoalan
Persoalan Yang
Yang Dihadapi
Dihadapi &
& Prospek
Prospek Masa
Masa Depan
Depan
Permodelan Numerik
Memiliki software numerik, pekerjaan-pekerjaan yang berkaitan dengan proyek
akademik dan konsultan.
Penelitian lebih lanjut terhadap penyelidikan kapabilitas dan kendala software
memerlukan set data masukan yang sangat baik yang dapat diperoleh dari uji laboratorium.
It is hoped that in due course reconstructing physical modelling and field
condition in order to obtain insight of the deformability of the real model as a result of stress distribution in proper manner can be conducted
Analisis Stabilitas Lereng
Bishop Methods dengan Excel
Metode Elemen Hingga (FEM) menggunakan pendekatan Strength
Reduction
Metode Elemen Hingga (FEM) menggunakan pendekatan Gravity Increase
@IA
Permodelan Numerik
Memiliki software numerik, pekerjaan-pekerjaan yang berkaitan dengan proyek
akademik dan konsultan.
Penelitian lebih lanjut terhadap penyelidikan kapabilitas dan kendala software
memerlukan set data masukan yang sangat baik yang dapat diperoleh dari uji laboratorium.
It is hoped that in due course reconstructing physical modelling and field
condition in order to obtain insight of the deformability of the real model as a result of stress distribution in proper manner can be conducted
Analisis Stabilitas Lereng
Bishop Methods dengan Excel
Metode Elemen Hingga (FEM) menggunakan pendekatan Strength
Reduction
Perilaku
Perilaku Fungsi
Fungsi Waktu
Waktu
Kajian stabilitas lereng jangka panjang harus mempertimbangkan pengaruh
pelapukan.
Kekuatan batuan fungsi waktu dari hasil karakterisasi Kekuatan : Kekuatan fundamental, kuat sebenarnya,
The strength: fundamental strength, true strength, time safe stress, long term
strength & sustained load strength
Model reologi fundamental dari perilaku batuan fungsi waktu : Kombinasi
Hookian & Newtonian
Uji rayapan pada skala laboratorium telah menjadi metode yang paling sesuai
untuk memperoleh persamaan perilaku fungsi waktu.
Uji rayapan dapat dilakukan berdasarkan Konstanta Kontinyu & Beban multi
tahap.
@IA
Kajian stabilitas lereng jangka panjang harus mempertimbangkan pengaruh
pelapukan.
Kekuatan batuan fungsi waktu dari hasil karakterisasi Kekuatan : Kekuatan fundamental, kuat sebenarnya,
The strength: fundamental strength, true strength, time safe stress, long term
strength & sustained load strength
Model reologi fundamental dari perilaku batuan fungsi waktu : Kombinasi
Hookian & Newtonian
Uji rayapan pada skala laboratorium telah menjadi metode yang paling sesuai
untuk memperoleh persamaan perilaku fungsi waktu.
Uji rayapan dapat dilakukan berdasarkan Konstanta Kontinyu & Beban multi
Problem
Problem Khusus
Khusus, Parameter
, Parameter Kritis
Kritis,, Metode
Metode Analisis
Analisis &
&
Kriteria
Kriteria Kemamputerimaan
Kemamputerimaan Lereng
Lereng
((Hoek
Hoek & Bray, 1973)
& Bray, 1973)
