Mata Kuliah geologi Teknik Sifat Mekanik pada batuan

SIFAT MEKANIK BATUAN

Sifat-sifat mekanik batuan meliputi :
->strength batuan,
->drillabilitas batuan,
->hardness batuan,
->abrasivitas batuan,
->tekanan batuan dan
->elastisitas batuan.

1. Strength Batuan
Arthur menyatakan bahwa strength pada batuan merupakan faktor yang sangat penting untuk penentuan laju pemboran. Strength pada batuan adalah kemampuan batuan untuk mengikat komponen-komponennya bersama-sama. Jadi dengan kata lain apabila suatu batuan diberikan tekanan yang lebih besar dari kekuatan batuan tersebut, maka komponen-komponennya akan terpisah-pisah atau dapat dikatakan hancur. Lebih lanjut lagi, criteria kehancuran batuan diakibatkan oleh adanya : Stress (tegangan) dan Strain (regangan).
Tegangan dan regangan ini terjadi apabila ada suatu gaya yang dikenakan pada batuan tersebut. Goodman, menyatakan variasi beban yang diberikan pada suatu batuan mengakibatkan kehancuran batuan. Terdapat empat jenis kerusakan batuan yang umum, yaitu :

1.1. Flexure Failure
Flexure failure terjadi karena adanya beban pada potongan batuan akibat gaya berat yang ditanggungnya, karena adanya ruang pori formasi dibawahnya.

1.2. Shear Failure
Shear failure, kerusakan yang terjadi akibat geseran pada suatu bidang perlapisan karena adanya suatu ruang pori pada formasi dibawahnya.

1.3. Crushing dan Tensile Failure
Crushing dan tensile failure merupakan kerusakan batuan yang terjadi akibat gerusan suatu benda atau tekanan sehingga membentuk suatu bidang retakan.
1.4. Direct Tension Failure
Direct tension failure, kerusakan terjadi searah dengan bidang geser dari suatu perlapisan.

2. Drillabilitas
Drillabilitas batuan (rock drillability) merupakan ukuran kemudahan batuan untuk dibor, yang dinyatakan dalam satuan besarnya volume batuan yang bisa dibor pada setiap unit energi yang diberikan pada batuan tersebut. Drillabilitas batuan dapat ditentukan melalui data pemboran (drilling record).
E = energi mekanik yang dibutuhkan, lb-in
W = weigth on bit, lbf
r = jari-jari pahat, in
R = laju pemboran, ft/hr
N = kecepatan putar, rpm
V = volume batuan yang dihasilkan, in3
Selanjutnya dengan pengembangan model pemboran, drillabilitas batuan dapat ditentukan dengan menggunakan roller cone bit.

3. Hardness
Hardness atau kekerasan dari batuan, merupakan ketahanan mineral batuan terhadap goresan. Skala kekerasan yang sering digunakan untuk mendriskripsikan batuan diberikan oleh Mohs.
SKALA KEKERASAN MOHS

1. Talk
2. Gypsum
3. Calcite
4. Fluorite
5. Apatite
6. Orthoclase Feldspar
7. Quartz
8. Topaz
9. Corondum
10. Diamond

Gatlin, menyatakan batuan diklasifikasikan dalam tiga kelompok, yaitu :
1. Soft rock (lunak) : clay yang lunak, shale yang lunak dan batuan pasir yang unconsolidated atau kurang tersemen.
2. Medium rock (sedang) : beberapa shale, limestone dan dolomite yang porous, pasir yang terkonsolidasi dan gypsum.
3. Hard rock (keras) : limestone dan dolomite yang padat, pasir yang tersemen padat/keras dan chert.

4. Abrasivitas
Merupakan sifat menggores dan mengikis dari batuan, sehingga sering menyebabkan keausan pada gigi pahat dan diameter pahat. Setiap batuan mempunyai sifat abrasivitas yang berbeda-beda, pada umumnya batuan beku mempunyai tingkat abrasivitas sedang sampai tinggi, batu pasir lebih abrasif daripada shale, serta limestone lebih abrasif dari batu pasir atau shale. Ukuran dan bentuk dari partikel batuan menyebabkan berbagai tipe keausan, seperti juga torsi dan daya tekan pada pahat.

5. Tekanan Pada Batuan
Merupakan tekanan-tekanan yang bekerja pada batuan formasi. Tekanan-tekanan tersebut harus diperhatikan dalam kegiatan pemboran. Karena berpengaruh dalam cepat-lambatnya laju penembusan batuan formasi. Secara umum, batuan yang berada pada kedalaman tertentu akan mengalami tekanan :
a. Internal Stress yang berasal dari desakan fluida yang terkandung di dalam pori-pori batuan (tekanan hidrostatik fluida formasi).
b. Eksternal Stress yang berasal dari pembebanan batuan yang ada di atasnya (tekanan overburden).

6. Elastisitas
Elastisitas dalah sifat elastis atau kelenturan dari suatu batuan.

SIFAT –SIFAT FISIK BATUAN
1. Bobot isi asli ( Natural Density ) = Wn / ( Ww – Ws )
2. Bobot isi kering ( dry density ) = Wo / ( Ww – Ws )
3. Bobot isi jenuh ( saturated density ) = Ws / ( Ww – Ws )
4. Apparent Specific gravity = (Bobot isi kering / bobot isi air )
5. True Specific gravity = [ Wo / (Wo-Ws) ] / bobot isi air
6. Kadar air asli = [ (Wn-Wo) / Wo ] x 100 %
7. Derajat Kejenuhan = {(Wn-Wo) / (Ww-Wo)} x 100 %
8. Porositas n = { (Ww-Wo) / (Ww-Ws) } x 100 %
9. Void Ratio : e = n / ( 1 – n )

%d bloggers like this: