Batuan Utuh, Diskontinuitas, dan Struktur Batuan
Batuan utuh (intact rock) dalam istilah rekayasa didefinisikan sebagai batuan yang tidak mengandung rekahan secara signifikan. Namun, pada skala kecil, batuan utuh terdiri dari butiran yang memiliki struktur mikro akibat pengaruh proses pembentukan batuan dasar. Selanjutnya, peristiwa geologi dapat mempengaruhi sifat mekanik dan kerentanan batuan melalui penetrasi air dan pengaruh pelapukan.
Deskripsi yang paling penting dari perilaku mekanik adalah kurva tegangan-regangan dalam pengujian kompresi satu arah (uniaksial). Kurva ini akan menggambarkan pengaruh yang sangat signifikan dari struktur mikro batuan dan sejarah dari perilaku mekanik. Gambar 1 memperlihatkan kurva tegangan-regangan untuk sampel batuan yang dikompresi dalam satu arah. Sumbu horisontal adalah regangan (strain), yang merupakan perubahan relatif panjang dari spesimen dan sumbu vertikal adalah tegangan (stress), yang merupakan beban per satuan luas.
pada Gambar 3. Dua kasus utama yang ditunjukkan adalah perilaku setelah kuat tekan tercapai dalam bentuk regangan yang menerus pada tingkat tegangan yang sama (material lentur) dan penurunan tingkat tegangan menjadi nol pada nilai regangan yang sama (material getas). Brittleness ditunjukkan oleh kecuraman kurva antara kedua batas. Bahkan, kondisinya akan menjadi lebih rumit jika terdapat material yang mengeraskan regangan (strain-hardening) dan material super getas (super-brittle).
Kemungkinan variasi dalam tiga karakteristik utama di atas diilustrasikan untuk sejumlah pengujian batuan seperti terlihat dalam Gambar 4-7. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bentuk kurva tegangan-regangan ditentukan oleh keberadaan struktur mikro. Misalnya, kekuatan butir yang besar, basal dengan butir halus memiliki kekakuan tinggi, kekuatan tinggi, dan sangat getas. Di sisi lain, batugamping dengan variasi ukuran butir memiliki kekakuan menengah, kekuatan menengah, dan penurunan bagian kurva lebih landai yang disebabkan oleh kerusakan bertahap dari struktur mikro.
Seperti yang kita ketahui, batuan akan hancur dan memang memiliki karakteristik mekanik setelah puncak keruntuhan dalam kurva tegangan-regangan. Konsekuensi dari hal ini di antaranya:
a. Melalui proses alam, batuan insitu mungkin sudah runtuh/hancur dan membentuk sesar dan kekar.
b. Sesar dan kekar mungkin menjadi bidang lemah dalam struktur batuan. Selama proses litifikasi dan sepanjang sejarah geologi, terdapat periode orogenik dan proses pembebanan yang bekerja terhadap batuan. Selanjutnya, rekahan batuan dan struktur batuan lain (yang seringnya sangat kompleks) dari blok batuan terbentuk. Contoh struktur batuan tersebut diprlihatkan pada Gambar 8.
memiliki banyak ciri geometris dan mekanis yang sering mempengaruhi perilaku keseluruhan massa batuan. Diskontinuitas akan memiliki bentuk, ukuran, dan orientasi pada arah tertentu. Keseluruhan susunan geometris dari diskontinuitas dalam suatu massa batuan disebut sebagai struktur batuan. Di dunia rekayasa, sangat penting untuk mengerti struktur geometri ini.
Ada tiga cara pembentukan rekahan: pertama dengan tarikan (pulling apart), kedua oleh geseran (shearing), dan ketiga kombinasi keduanya. Gambar 8, 9, dan 10 memperlihatkan cara pembentukan rekahan tersebut yang mengarah kepada dua jenis diskontinuitas mendasar, yaitu pembukaan yang diistilahkan sebagai kekar dan pergerakan lateral yang diistilahkan sebagai zona geser atau sesar. Jenis diskontinuitas tersebut terdapat pada semua massa batuan di berbagai skala sehingga secara signifikan akan mempengaruhi deformabilitas, kekuatan, dan keruntuhan massa batuan. Selain itu, karakteristik penting lainnya seperti permeabilitas dipengaruhi hampir seluruhnya oleh konfigurasi struktur batuan.
Dalam prakteknya, diskontinuitas batuan memiliki implikasi untuk semua kegiatan rekayasa. Keruntuhan sering dikaitkan langsung dengan diskontinuitas yang merupakan bidang lemah dari struktur yang sudah ada sebelumnya ( pre-existing), kealamian, dan material rekayasa. Selain itu, perbedaan antara kekar dan sesar menjadi begitu penting. Jika dua sisi rekahan didorong satu sama lain, seperti pada Gambar 11 dan 12, diskontinuitas cenderung memiliki resistensi rendah untuk setiap tegangan geser tambahan akibat kegiatan rekayasa. Hal ini sangat membantu para engineer untuk memahami struktur geologi dan struktur batuan.
