Pemboran Inti/Pemboran Mesin

Daerah lembab

3.11. Pemboran Inti/Pemboran Mesin

Maksud dari pemboran inti dalam kepentingan penyelidikan geologi

khususnya geologi teknik adalah untuk mengetahui kondisi bawah tanah, meliputi dari jenis batuan, sifat fisik, daya dukung (SPT) dan tingkat permeabilitasnya (K).

Untuk jenis tanah dapat diambil contoh tanah tidak terganggu (US) untuk diketahui sifat mekanika tanahnya. Secara komprehensip data tersebut dapat digambarkan dalam log bor geologi.

1. Pemboran geologi teknik.

Dasar teori pemboran geologi teknik ada 2 jenis yaitu pemboran mesin dan bukan mesin. Pemboran mesin adalah semua jenis pemboran yang menggunakan penggerak dari tenaga mesin. Sistim pemboran mesin ini batang bor diputar secara mekanis dan putarannya diteruskan ke mata bor pada dasar lubang bor (Gambar 3 – 9). Inti batuan yang terpotong akan tertinggal dalam tabung inti dan diangkat kepermukaan untuk dianalisa, diuji dan di simpan dalam kotak contoh

Secara umum penggunaan pemboran mesin ini adalah metode yang umum dilakukan dalam penyelidikkan tanah/batuan. Mata bor ada bermacam-macam penggunaanya tergantung jenis tanah/batuan, alat bor dan kapasitas pemboran yang dikehendaki. Dalam teknik pemboran yang benar, seluruh inti bor dapat terambil dan pengujian setempat juga dapat dilaksanakan.

a. Kegunaan.:

- penyelidikan bahan tambang/endapan mineral - mengetahui struktur geologi suatu daerah

- penyelidikan tanah dasar(bangunan sipil)

- pembuatan sumur eksplorasi & eksploitasi air tanah

- Pembuatan lubang pengeringan air dalam tambang bawah tanah - Pembuatan lubang peledakan batuan

b. Peralatan :

Mesin bor & penggerak lengkap dengan peralatannya; mesin pompa lumpur/air; mata bor (Core bit, diamond core bit dll); Core barrel(penginti);

Kotak inti.

c. Prosedur pelaksanaan:

Untuk perlapisan permukaan (lempung, lanau, pasir & kerikil lepas) dimulai dengan bor spiral(1 ^7/8” ), closed spiral (2 ½”) atau spiral auger dengan pemboran sistim kering dari tiap 40 cm s/d 2/3 m dan di perbesar diameter 4

1/8” untuk persiapan memasang pipa pelindung (Casing)  4 ½”).

Tabel 3 -6. Daftar peralatan bor & ukuran

NAMA UKURAN

 LUAR (mm)

 ALAM mm)

BERAT (KG/M)

ROT

E A B N EW

AW BW NW

33.4 41.4 48.5 60.4 35.0 44.5 54.0 66.7

21.4 28.6 35.8 50.8 22.2 36.6 44.5 57.2

4.56 5.66 6.58 7.44 4.66 4.88 6.40 8.93 CASING

NX AX BX NX

46.1 57.2 73.00

88.9

38.2 500.8

62.8 77.8

2.68 4.46 8.45 11.61

EX 38.2 22.2

BIT AX BX NX

49.3 600.4

76.2

28.6 41.4 54.0

2. Percobaan penetrasi standar (SPT)

Percobaan ini dengan peralatan split spoon, alat penumbuk (Gambar 3- 10) untuk mengetahui kekuatan lapisan tanah/batu.

Pelaksanaan:

- bersihkan lubang bor sampai dasarnya

- masukkan split spoon(tabung belah) sampai dasar - sambung batang bor dengan alat penumbuk(63,5 kg)

- angkat alat penumbuk 75 cm dan jatuhkan ke kepala penumbuk.

- hitung jumlah tumbukan setiap turun 15/10cm dari 45/30cm.

- Angkat split spoon perlahan-lahan

- N dihitung jumlah tumbukan dari 15 cm ke II & III atau 10 cm ke II & III

Gambar 3-9. Sistim pemboran

SPT pada tanah (Kohesif & Non kohesif) digunakan untuk eksplorasi rutin semua jenis pondasi. Hubungan antara N dengan kepadatan relatif tanah non kohesif (pasir, kerikil, cangkang dll) dan konsistensi relatif tanah kohesif (lempung, lanau, gambut dll) terlihat dalam tabel dibawah ini :

Tabel 3 -.7. Hubungan harga N dengan kepadatan relatif

JENIS TANAH HARGA

( N )

KEPADATAN RELATIF

NON KOHESIF (pasir, kerikil, cangkang)

0 – 4 5 – 10 11 – 24 25 – 50

> 50

Sangat lepas Lepas Sedang Padat

Sangat padat

KOHESIF (lempung, lanau, gambut )

0 – 1 2 – 4 5 – 8 9 – 15 16 – 30 31 – 60

> 60

Sangat lembek Lembek Teguh Kenyal Sangat kenyal Keras

Sangat keras

Gambar 3 -10. Peralatan SPT

3. Permeabilitas (K)

Maksud dan tujuannya untuk mengetahui harga K adalah kemampuan batuan / tanah untuk dapat meluluskan air dibaah tekanan/tanpa tekanan.

Faktor-faktornya:

 Ukuran butir

 Sifat aliran pori, yaitu kekentalan air

 Angka pori tanah/batuan

 Bentuk dan tata letak pori

 Derajat kejenuhan

Metoda pengukuran : Laboratorium dan Lapangan

Dasar teori: Hukum Darcy’ 1856: Kecepatan suatu sat cair (V) melalui suatu medium yang berpori berbanding lurus dengan gradien hidrolik (i)

Gambar 3-11. Percobaan Darcy Manfaat uji permeabilitas :

a. Mengevaluasi jumlah rembesan

b. Mengevaluasi gaya angkat/ renbesan dibawah struktur hidrolik untuk analisis stabilitas

c. Menyediakan kontrol terhadap kecepatan rembesan sehingga partikel tanah berbutir halus tidak tererosi dari masa tanah

i = Gradien hidrolik Q = Debit aliran A = Luas penampang aliran V = kecepatan aliran air t = waktu pelaksanaan pengukuran K = Koefisien permeabilitas h = tinggi tekan

i = h/L ~ V = KiA (ml/dt) ~ V = Q/t ~ K = V/iA

h(tinggi-tekan) Contoh tanah

tanah

d. Studi mengenahi laju penurunan dimana perubahan volume tanah terjadi pada saat air tersingkir dari rongga tanah pada saat rongga terjadi pada suatu gradien energi tertentu.

e. Mengendalikan rembesan dari tempat penimbunan bahan-bahan limbah yang berbahaya.

Cara pengujian :

Uji laboratorium dan uji lapangan

A. Pengujian laboratorium untuk harga K biasanya kurang dapat diandalkan walaupun prosedur dan peralatan sudah diperhatikan.

Faktor-faktornya :

1. Tanah di lapangan umumnya berlapis (sulit ditiru di laboratorium)

2. Pada pasir, nilai K vertikal(Kv) dan K horisontal(Kh) sangat berbeda, bahkan mencapai tingkat Kh=10 – 1000, akibat proses sedimentasi. Struktur tanah di lapangan akan berubah/hilang untuk di laboratorium.

3. Ukuran contoh untuk pengujian di laboratorium sangat kecil 4. Apabila K kecil dan adanya penguapan -  K besar

5. Untuk hemat waktu gradien hidrolik laboratorium delta h/L sering dibuat 5/> , pada hal di lapangan mungkin bernilai 0,1 – 2

Cara pengukuran :

1. Constant head test (Uji tinggi konstan).

Tinggi konstan h

L Q/t

Aht

K QL

 cm/dt.

A = Tabung berisi air dan mendapat tambahan air agar mempunyai tinggi permukaan yang tetap.

B = Tabung berisi contoh batuan

dengan panjang contoh L (cm)dan luas penempang A

C = Tabung penempang air untuk mengukur volume air yang tertampung Q (cm3) selama waktu tertentu (t)

Gambar 3-12. Uji tinggi konstan

M.A.T Q/t

2. Falling head test .(Uji tinggi jatuh) Rumus yang digunakan : K = 2,3

t1) - A(t0

aL log

h1 ho

ho L B h1

A = Tabung dengan luas A &

berskala

B = Tabung berisi contoh batuan dengan panjang L & luas A terletak di dalamnya

C = Tabung penampungan air melimpah

t = Waktu penurunan dari ho – h1 Gambar 3-13. Uji tinggi jatuh

B. Uji di Lapangan

Beberapa cara pengujian di lapangan antara lain : - Uji pompa,

- Pengujian ujung terbuka(Open end test), - Pengujian perkolasi,

- Pengujian packer

1. Uji Pemompaan Sumur (Well Pumping Test )

Pengujian ini dilakukan karena pada dasarnya karena adanya dua macam aliran yaitu : aliran langgeng (equilibrium) dan aliran tak langgeng (non equilibrium)

A = luas permukaan (silinder) A = sr2i = s/dr

Hukum Darcy : h2 /t = Kai h1

r1 r₂ Rumus : K = 2,3

2) h1 2 (h2

r2/r1 10 Q/tLog





Lubang bor observasi Sumur dipompa

Gambar 3-14. Uji pemompaan sumur

2. Open End Test

Pengujian dilakukan pada batuan yang mudah runtuh dan dasar lubang bor terbuka untuk di uji karena dinding tertutup casing.

Persyaratan:

Tebal lapisan lulus air di atas dan dibawah ujung pipa pelindung harus paling sedikit 10 r ( r = jari-jari lubang bor), lakukan minimal 5 kali pentahapan pengujian.

Dengan mempertahankan tinggi air pada casing dengan pemompaan sebesar Q (debit air) , maka K = Q/5,5 rh.

Hg1 Muka tanah 2r M.A.T 1

Hg2

10r L

10 r M.A.T 2

Gambar 3-15. Open end test 3. Pengujian Perkolasi

Pengujian ini dilakukan apabila batuannya lunak tetapi tidak mudah runtuh.

Pelaksanaannya: bersihkan lubang bor, masukkan air kelubang bor sampai penuh (konstan dipermukaan casing). kemudian air dibiarkan turun sendiri dan hitung penurunan air dalam casing/lubang bor dalam waktu t

Rumus : K =

1) 0 t 2L(t

 Ln

r L Ln

h2 h1

untuk L > 8r

H g1 = H gravity pada MAT1 Hg2 = H gravity pada MAT 2

Q = debit air diatur konstan pada casing 2r = diameter lubang bor

h = H gravity

L = Panjang lapisan yang diuji Open

hole Casing

Meter air Pengatur debit air

r = jari-jari lubang bor/casing L = panjang lubang yang di test h = tinggi muka air dalam lubang t = Waktu penurunan

h Muka tanah

ho h2 ho M.A.T h1

h1 h2 L

MAT t o t1 t2 Gambar 3-16. Pengujian perkolasi 4. Pengujian Packer

Pengujian ini dilakukan pada batuan keras sehingga dapat menahan tekanan packer dan dapat menggunakan 1 packer untuk menguji dibawah packer (single packer) dan 2 packer untuk menguji diantaranya (Double packer).

Pelaksanaanya air di pompakan dengan tekanan konstan langsung kedalam lapisan batuan melalui sebuah pipa, selama 15 menit, kemudian uji ulang dengan tekanan yang berbeda-beda, yaitu 33% P max; 66 % P max; 100% P max; 66 % P max; 33 % P max.

1 Lugeon Unit (LU) : adalah banyaknya air yang masuk dalam massa batuan dengan 1 liter/menit/meter pada tekanan 10 kg/cm².

Q 10³ LU =

HL Rumus K =

r L ln LH 2

 ; L > 10r; K =

2r 1 L h- Sin LH 2

 ; 10r > L > r

Q = Debit air masuk lubang dalam cm3/min H = Total head

L = Panjang lubang yang di uji.

Muka tanah

MAT 1 Hd

L/2

MAT 2 Gambar 3-17. Pengujian Packer

Untuk tidak jenuh , H = P + (Hd – L/2) + Hg Jenuh , H = P + Hs + Hg

Keterangan : H = Total head P = Tekanan

Hd = Kedalaman lubang

L = Panjang lubang yang di uji Hg = Tinggi tekanan dari muka tanah

Hs = Static water head(MAT ke muka tanah)

Sin h^–1 = Arc hyperbolic sinc , Sin h^-1 x = Ln (x +  x2 + 1)

Pengatur debit air utk P

Casing

Packer P

Tabel 3 – 8. Nilai relatip untuk permeabilitas (Tersaghi & Peck)

K (m/dt)

Nilai relatip Material Geologi 10^-3

10^-5 10^-7 10^-9

< 10^-9

Sangat permeabel Cukup permeabel Kurang permeabel Sangat kurang permeabel Impermeabel

Kerikil kerakal, berdiaklas Pasir, pasir halus Pasir berlanau Lanau lempung

Tabel 3- 9. Kisaran harga k terhadap macam tanah

MACAM TANAH K (Cm/dt)

Pasir non lempung Pasir halus

Pasir lanau Lanau Lempung

10^-2 – 5 x 10^-3 5 x 10^-2 – 10^-3 2 x 10^-3 – 10^-4 5 x 10^-4 – 10^-5

3-6 – 10^-9 3. Log bor geologi teknik.

Log bor geologi teknik merupakan data geologi yang digambar secara komprehensip dari beberapa data : Kedalaman dan ketebalan batuan, Harga SPT, Harga Permeability (K), Kedalamaman simple (US). (Gambar 3-18).Hasil perolehan pemboran juga didata yaitu % perolehan inti (CR) hasil panjang inti dibagi jumlah target kedalaman kali 100% dan jumlah panjang inti > 10 cm dibagi kedalaman pemboran kali 100 % (RQD). Data CR ini akan mencerminkan teknik pemborannya bagus atau memang kondisi batuannya banyak rekahan atau hancuran(breksi sesar) sedangkan RQD ini akan menunjukkan kualitas batuan.

Gambar 3-18. Log bor geologi teknik

Dalam dokumen kupdf.net buku pengantar kuliah geologi teknik (Halaman 64-78)