1. Uji Kuat Tekan Uniaksial ( UCS )

Penekanan uniaksial terhadap contoh batuan selinder merupakan uji sifat mekanik yang

paling umum digunakan. Uji kuat tekan uniaksial dilakukan untuk menentukan kuat

tekan batuan (σt ), Modulus Young (E), Nisbah Poisson (v) , dan kurva tegangan-

regangan. Contoh batuan berbentuk silinder ditekan atau dibebani sampai runtuh.

Perbandingan antara tinggi dan diameter contoh silinder yang umum digunakan adalah

2 sampai 2,5 dengan luas permukaan pembebanan yang datar, halus dan paralel tegak

lurus terhadap sumbu aksis contoh batuan. Dari hasil pengujian akan didapat beberapa

data seperti:

a. Kuat Tekan Batuan (σc)

Tujuan utama uji kuat tekan uniaksial adalah untuk mendapatkan nilai kuat tekan dari

contoh batuan. Harga tegangan pada saat contoh batuan hancur didefinisikan sebagai

kuat tekan uniaksial batuan dan diberikan oleh hubungan :

σ ca = …………………………………………………… (1)

σ c = …………………………………….. (2)

Keterangan:

σ ca = nilai kuat tekan benda uji sebelum koreksi H/D, (Mpa) σ c = nilai kuat tekan benda uji setelah dikoreksi yang mempunyai perbandingan

H/D = 2, (Mpa) P = beban sumbu, (kN)

H = tinggi benda uji, (cm) D = diameter benda uji, (cm) A = luas permukaan bidang atas dan bidang bawah benda uji, (cm2)

b. 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 akan lebih besar nilainya apabila diukur

tegak lurus perlapisan daripada diukur sejajar arah perlapisan (Jumikis, 1979).

P

A

σ c

(0,88 + (0,24 ))

Modulus elastisitas dihitung dari perbandingan antara tegangan aksial dengan regangan

aksial. Modul elastisitas dapat ditentukan berdasarkan persamaan :

Е = Δσ……………………………………………………………………….(2.2)

Δεa

Keterangan:

E = Modulus elastisitas (MPa) Δσ. = Perubahan tegangan (MPa)

Δεa = Perubahan regangan aksial (%)

Terdapat tiga cara yang dapat digunakan untuk menentukan nilai modulus elastisitas

yaitu :

1. Tangent Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial dengan

regangan aksial yang dihitung pada persentase tetap dari nilai kuat tekan.

Umumnya diambil 50% dari nilai kuat tekan uniaksial.

2. Average Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial dengan

regangan aksial yang dihitung pada bagian linier dari kurva tegangan- tegangan.

3. Secant Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial dengan

regangan aksial yang dihitung dengan membuat garis lurus dari tegangan nol ke

suatu titik pada kurva regangan-tegangan pada persentase yang tetap dari nilai kuat

tekan. Umumnya diambil 50% dari nilai kuat tekan uniaksial.

c. Nisbah Poisson ( Poisson Ratio )

Nisbah Poisson didefinisikan sebagai perbandingan negatif antara regangan lateral dan

regangan aksial. Nisbah Poisson menunjukkan adanya pemanjangan ke arah lateral

(lateral expansion) akibat adanya tegangan dalam arah aksial. Sifat mekanik ini dapat

ditentukan dengan persamaan :

V=–εl …………………………………………………………………………..(2.3)

εa

Keterangan:

V = Nisbah Poisson ε l = regangan lateral (%)

εa= regangan aksial (%)

Pada uji kuat tekan uniaksial terdapat tipe pecah suatu contoh batuan pada saat runtuh.

Tipe pecah contoh batuan bergantung pada tingkat ketahanan contoh batuan dan

kualitas permukaan contoh batuan yang bersentuhan langsung dengan permukaan alat

penekan saat pembebanan.

Kramadibrata (1991) mengatakan bahwa uji kuat tekan uniaksial menghasilkan tujuh

tipe pecah, yaitu :

a. Cataclasis b. Belahan arah aksial (axial splitting) c. Hancuran kerucut (cone runtuh)

d. Hancuran geser (homogeneous shear) e. Hancuran geser dari sudut ke sudut (homogeneous shear corner to corner)

f. Kombinasi belahan aksial dan geser (combination axial dan local shear) g. Serpihan mengulit bawang dan menekuk (splintery union-leaves and buckling)

2. Rock Quality Designation (RQD)

Dalam mempelajari aspek kekuatan batuan (a.l. Mekanika Batuan), dikenal istilah

RQD rock quality designation yaitu suatu penandaan atau penilaian kualitas batuan

berdasarkan kerapatan kekar. RQD penting untuk digunakan dalam pembobotan massa

batuan (Rock Mass Rating, RMR) dan pembobotan massa lereng (Slope Mass Rating,

SMR). Perhitungan RQD biasa didapat dari perhitungan langsung dari singkapan batuan

yang mengalami retakan-retakan (baik lapisan batuan maupun kekar atau sesar)

berdasarkan rumus Hudson (1979, dalam Djakamihardja & Soebowo, 1996) sbb:

RQD = 100 (0.1 + 1) e-0.1

adalah rasio antara jumlah kekar dengan panjang scan-line (kekar/meter). Makin

besar nilai RQD, maka frekuensi retakannya kecil. Frekuensi retakannya makin banyak,

nilai RQD makin kecil.

Jika frekuensi retakan = 20 kekar/meter, maka RQD = 40,60 %

Jika frekuensi retakan = 11 kekar/meter, maka RQD = 69,90 %

Jika frekuensi retakan = 5 kekar/meter, maka RQD = 90,9 %

Jika frekuensi retakan = 2 kekar/meter, maka RQD = 98,2 %

Dalam penilaian massa batuan (Rock Mass Rating, RMR), prosentase RQD diberikan

penilaian berikut di tabel bawah:

RQD (%) Nilai

90 – 100

75 – 90

50 – 75

25 – 50

< 25

20

17

13

8

3

3. Rock Mass Rating (RMR)

Rock Mass Rating (RMR) adalah pembobotan massa batuan. Sistem pembobotan dapat

dilihat pada Tabel klasifikasi geomekanik (Tabel A, B, C, dan D). Pembobotan adalah

jumlah dari nilai bobot parameter pada Tabel A dan B. Pada tabel C jumlah nilai

tersebut dimasukkan ke dalam kelompok yang sesuai dengan pembobotan masing-

masing.

Pada Tabel C, nomer kelas dan pemerian dapat diberikan. Pada Tabel D makna dan

kegunaan tiap-tiap nomer kelas disampaikan di sini. Berdasarkan nilai RMR, jangkauan

atap (span) apat direncanakan, serta keleluasaan waktu yang tersedia agar terowongan

tidak runtuh dapat diperkirakan.

Klasifikasi Geomekanik (Bieniawski, 1973, dalam Djakamihardja & Soebowo, 1996),

juga dipakai dalam memperkirakan kestabilan suatu pengupasan lereng massa batuan.

Sama halnya dengan penilaian terowongan, penilaian kestabilan lereng juga

menggunakan data hasil observasi lapangan dan data laboratorium (lihat Tabel)

sehingga dalam pembobotan dapat dilihat nilai RMR. Massa batuan dapat

diklasifikasikan sebagai berikut:

Sangat buruk Nilai RMR 0 - 20

Buruk Nilai RMR 21 - 40

Sedang Nilai RMR 41 - 60

Baik Nilai RMR 61 - 80

Sangat Baik Nilai RMR 81 - 100