BAB IIIGEOTEKNIK

Geoteknik adalah salah satu dari banyak alat dalam perencanaan atau design

tambang, data geoteknik harus digunakan secara benar dengan kewaspadaan dan dengan

asumsi-asumsi serta batasan-batasan yang ada untuk dapat mencapai hasil seperti yang

diinginkan. Dalam penambangan secara tambang terbuka (open pit), sudut kemiringan

adalah satu faktor utama yang mempengaruhi bentuk dari final pit dan lokasi dari

dinding-dindingnya. Dikarenakan dari perbedaan dari keadaan geologinya, maka

kemiringan optimum dapat beragam diantara berbagai pit dan bahkan dapat beragam pula

dalam satu pit yang sama. Sudut pit pada umumnya dapat dikatakan sebagai sejumlah

waste yang harus dipindahkan untuk menambang batubara.

Peranan Geotek sebenarnya tidak hanya melakukan perhitungan saja tetapi lebih

mengarah kepada memberikan panduan kepada pihak terkait mengenai potensi bahaya

geoteknik yang akan terjadi kepada pihak terkait (manajemen perusahaan, institusi,

mineplanner, dll). Berikut beberapa contoh aplikasi geoteknik dalam pertambangan :

1. Eksplorasi dan mine development.

Geoteknik diperlukan untuk memandu kepada arah pembuatan desain pit yang

optimal dan aman (single slope degree, overall slope degree, tinggi bench,potensi

bahaya longsor yang ada sepert longsoran bidang, baji, topling busur,dll) sesuai

dengan kriteria, selain itu juga geoteknik diperlukan dalam pembangunan

infrastruktur tambang seperti stockpile, port, jalan hauling diareal lemah, dll. Disini,

peran ahli geotek adalah memberikan analisis mengenai daya dukung tanah yang

aman, cut fill volume, serta langkah-langkah yang diperlukan untuk memenuhi safety

factor sehingga ketika dilakukan kontruksi dan digunakan tidak terjadi kegagalan

(failure).

1. Operasional Tambang

pada kondisi ini ahli geotek berperan dalam pengawasan kondisi pit dan

infrastructur yang ada, sebagai contoh pengawasan pergerakan lereng tambang, zona-

zona potensi longsor di areal tambang (pit dan waste dump) akibat proses

penambangan, prediksi kapan longsor akan terjadi, apakah berbahaya untuk

operasional di pit atau tidak, langkah apa saja yang harus dilakukan untuk

mengantisipasi longsor seperti mengevakuasi alat, melakukan push back untuk

menurunkan derajat kemiringan lereng, melakukan penguatan, melakukan

pengeboran horizontal untuk mengeluarkan air tanah,dll. Disini peran ahli geotek

memandu tim safety dalam pengawasn operasional tambang dan ahli geotek bisa

melakukan penyetopan operasional pit jika membahayakan keselamatan manusia dan

alat. Diinfrastruktur juga berlaku hal yang sama.

2. Post mining.

Setelah kegiatan penambangan selesai, geotek bekerja sama dengan safety juga

berperan untuk memastikan bahwa kondisi waste dump dan pit dalam kondisi aman

dan tidak terjadi longsor dalam jangka waktu lama, karena setelah tambang selesai

lahan tersebut akan dikembalikan kepada pemerintah dan masyarakat dan

menyangkut masalah citra perusahaan, data utama yang dibutuhkan dasar analisis

kemantapan suatu lereng batuan adalah:

1. Geometri lereng yang perlu diketahui adalah:

a) Orientasi (jurus dan kemiringan) lereng

b) Tinggi dan kemiringan lereng (tiap jenjang ataupun total)

c)  Lebar Jenjang

2. Struktur Batuan

Struktur batuan yang mempengaruhi kemantapan suatu lereng adalah adanya

bidang-bidang lemah, yaitu: bidang patahan (sesar), perlapisan dan rekahan.

3. Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Batuan

Sifat fisik dan sifat mekanik batuan yang diperlukan sebagai dasar analisis

kemantapan lereng adalah:

1. Bobot isi batuan.

2. Porositas batuan

3. Kandungan air dalam batuan.

4. Kuat tekan, kuat tarik dan kuat geser batuan.

5. sudut geser dalam

Data utama tersebut diatas dapat diperoleh dengan penyelidikan-penyelidikan di

lapangan dan dilaboratorium.

Penyelidikan dilapangan dapat dilakukan dengan

1. Pengukuran untuk mendapatkan data geometri lereng.

2. Seismik refraksi untuk mendapatkan data litologi.

3. Pemboran inti dan pembuatan terowongan (adit) untuk mendapatkan data litologi,

struktur batuan dan contoh batuan untuk dianalisis di laboratorium.

4. Piezometer untuk mengetahui tinggi muka air tanah.

5. Uji batuan di lapangan (insitu test) untuk mendapatkan data tentang sifat mekanik

batuan. (misalnya dengan block shear test).

Penyelidikan dilaboratorium dilakukan dengan:

1. Uniaxial compresive test

2. Triaxial test

3. Direct shear test

4. Penentuan bobot isi batuan, kandungan air dan porositas batuan.         

Parameter geoteknik di atas diperoleh melalui penyelidikan baik di lapangan

maupun di laboratorium.

3.1. Kajian Geoteknik

Peranan geoteknik dalam perancangan tambang ialah melakukan

pendekatan kepada kondisi massa tanah dan batuan yang kompleks dengan

menggunakan teknik- teknik dan instrumen-instrumen yang tersedia dalam

rekayasa geoteknik, sehingga sifat-sifat dan perilaku massa tanah dan batuan telah

diketahui dan dikuasai sebelum membangun suatu struktur (bisa lereng,

terowongan, sumuran, dll) pada massa tanah dan batuan tersebut. Program

penyelidikan ini akan terdiri dari penyelidikan di lapangan termasuk percontoan

(sampling), penyelidikan di laboratorium, dan komputasi serta analisis stabilitas

struktur, sehingga dengan program penyelidikan geoteknik lengkap, terpadu, tepat

manfaat dan tepat sasaran, akan dihasilkan parameter masukan rancangan yang

bermutu baik dan lengkap sehingga hasil rancangannya pun akan dapat diterima

(acceptable) dan dapat diterapkan (applicable) di lapangan.

Tujuan utama dilakukannya penelitian atau penyelidikan geoteknik dalam

suatu proyek pertambangan adalah untuk :

- Memperoleh data kuantitatif kondisi geologi, hidrologi, hidrogeologi,

sifat fisik, dan sifat mekanik

- Mengetahui karakteristik massa batuan atau tanah sebagai dasar

perancangan penambangan

- Menyusun suatu klasifikasi dan berbagai tipe urutan stratigrafi batuan

atap atau lantai, dan untuk mengkaji stabilitas relatifnya di bawah

tegangan terinduksi akibat penambangan

- Mengembangkan rancangan lereng yang stabil (untuk tambang

terbuka) atau rancangan jalan masuk atau pilar (untuk tambang bawah

tanah) untuk penambangan yang akan datang berdasarkan analitis

sensitivitas terhadap kondisi geoteknik dari strata atau kedalaman

overburden.

Data geoteknik diambil sejak dilakukan penelitian di lapangan maupun

pada saat pengujian di laboratorium. Untuk itu lembar pengukuran harus sudah

disiapkan terlebih dahulu sebelum berangkat ke lapangan.

Adapun penelitian yang dilaksanakan selanjutnya meliputi karakteristik

massa batuan dan analisis geomekanik, yaitu :

- Sifat fisik dan mekanik batuan

- Pengukuran discontinue.

Penyelidikan geologi untuk karakteristik lokasi meliputi litologi, struktur

batuan, dan kedudukan bahan galian. Analisis geomekanik diawali dengan

pengujian sifat fisik dan mekanik batuan serta klasifikasi massa batuan.

Untuk mensimulasikan kondisi lubang bukaan, pertama diperlukan

pengetahuan tentang kondisi geologis dari daerah yang akan ditambang.

Selanjutnya harus diketahui pula karakteristik geomekanik massa batuan di daerah

tersebut.

3.1.1. Hasil Uji Lapangan

Uji lapangan atau pengambilan sampel ini bertujuan untuk mendapatkan

lapisan penutup dan batubara dan kemudian akan dilanjutkan dalam uji

laboratorium. Metode yang digunakan pada PT. BASEMINE yaitu:Channel

sampling merupakan metode manual sampling yang pengumpulan contohnya

dengan cara handling, metode uni tergolong sangat cermat, dan banyak

digunakan pada tahap eksplorasi (test pitting/trenching) sampai pembukaan

tambang.

3.1.2. Hasil uji laboratorium

Uji laboratorium merupakan tahap lanjutan dari uji lapangan yang bertujan

untuk menghitung dan mendapatakan informasi secara fisik maupun mekanik dari

lapisan tanah penutup dan lapisan batu bara, hasil yang didapatkan berupa data

yang akan menjadi parameter untuk dilanjutkan ketahap pembuatan bench pada

PT BASEMINE.

3.1.2.1. Analisis tanah di laboratorium

Tabel 3.1 hasil pengujian sifat fisik dan mekanik pada tanah

`Satuan

Sampel  

Parameter 1 2 3 4 5

Indeks Properti            

Kadar Air (W) % 37.57 36.07 34.37 49.04 34.5

Bobot isi   Ton/m3 2.606 2.687 2.64 2.603 2.625

Berat Volumeh Basah KN/Mᵌ 16.26 17.17 18.18 16.36 16.42

Berat Volumeh Kering KN/Mᵌ 12.044 12.625 13.567 10.98 12.21

Uji Geser Langsung  

Kohesi KN/M² 20 16 21 19 18.2

Sudut Geser Dalam ...° 19 19 16 21 30

Grain Size

Lolos Ayakan No.200 % 89.74 90.42 91.35 100  

Butiran <0.002 Mm % 28.47 28.47 28.56 28.79  

Atterberg Limit

Batas Cair (LL) % 62 60.02 61.8 60.9  

Batas Plastis (PL) % 30 28.1 28.6 30.55  

Indeks Plastisitas (PI) % 32 32.1 33.2 30.35  

Indeks Kekentalan (Ic)   0.763 0.746 0.826 0.391  

Activity (Ac)   1.014 1.05 1.2 1.168  

UJI PERMEABILITAS

Permeabilitas (K) M/Hr 2.52 E-4 2.52 E-4 2.52 E-4 4.72 E-6 3.6 E-5

Kuat Tekan Bebas (Uniconfied Compression Test)            

Kuat Tekan (Qu) KN/M² 762.13 428.71 745.66 287.72 471.68

Modulus Young (E) KN/M² 6486.4 9155.7 7942.7 4856.5 22140

Poisson Ratio (V)   0.3 0.3 0.3 0.3 0.105

hasil pengujian sifat fisik dan mekanik pada sampel conto yang diperoleh dari uji

lapangan dapat digolongkan sebagai tanah lempung tak jenuh dengan

menggunakan beberapa parameter diantaranya kadar air passion ratio, nilai

kohesi, dan ukuran butir

Tabel 3.2 klasifikasi jenis tanah berdasrkan ukuran butir

Nama Golongan

Ukuran Butiran (mm)

Kerikil Pasir Lanau Lempung

Massachussets Institute of Technology (MIT) >2 2 - 0,06 0,06 - 0,002 < 0,002

 U.S Department of Agriculture (USDA) >2 2 - 0,05 0,05 - 0,002 < 0,002

 Assosiation of state highway and Transportation Official (AASHTO) 76,2 - 2 2 - 0,075 0,075 - 0,002 < 0,002

 U.S Army Corps OF Engineers dan U.S Bereau of reclamation 76,2 - 4,75 4,75 - 0,075 Halus (yaitu lanau dan lempung) <0,0075

Sumber: https://www.scribd.com/arif_darmawan_24

Tabel 3.3 Harga Harga Angka Poisson Ratio

Jenis tanah Angka poission

Lempung jenuh 0,4-0,5

Lempung tak jenuh 0,1-0,3

Lempung berpasir 0,2-0,3

Lanau 0,3-0,35

Pasir padat 0,1-1

Batuan 0,1-0,4

Tanah lus 0,1-0,3

Es 0,36

Beton 0,15

Sumber: bowles dalam analisis dan desain pondasi jilid 1 1997 hal 95

Tabel 3.4 hasil pengujian sifat fisik batuan

Sifat fisik batuanSampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Rata-

rataBL BP BL BP BL BPBerat Asli / Wn (gram)

500,91

495,51

501,78

495,91

500,86

494,98

498,33

Berat Jenuh / Ww (gram)

511,58

507,58

510,88

507,98

511,18

506,48

509,28

Berat Tergantung / Ws (gram)

303,67

295,87

304,07

295,98

303,26

294,97

299,64

Berat Kering / Wo (gram)

490,34

480,34

491,36

480,53

490,06

479,95

485,43

Bobot isi asli (gr/cm3) 2,41 2,34 2,43 2,34 2,41 2,34 2,38Bobot isi kering (gr/cm3) 2,36 2,27 2,38 2,27 2,36 2,27 2,32Bobot isi jenuh (gr/cm3) 2,46 2,40 2,47 2,40 2,46 2,39 2,43

Apperent spesific gravity 2,36 2,27 2,38 2,27 2,36 2,27 2,32

True spesifik garvity 2,63 2,60 2,62 2,60 2,62 2,59 2,61

Kadar air asli (%) 2,16 3,16 2,12 3,20 2,20 3,13 2,66

Kadar air jenuh (%) 4,33 5,67 3,97 5,71 4,31 5,53 4,92

Derajat kejenuhan (%) 49,76 55,69 53,38 56,03 51,14 56,65 53,78

Porositas (%) 10,22 12,87 9,44 12,95 10,16 12,54 11,36

Angka pori 11,38 14,77 10,42 14,87 11,31 14,34 12,85

Sifat mekanik batuan

Uji kuat tekan (unconfined compressive strength

F(kN) d I (x0.001)

d II (x0.001)

Δd(cm)

Aksial (l) 

(x0,001)

Δl(cm) Ɛl Ɛa Ɛv σc (kN/cm²)

0 0 0 0 135 0 0,0000 0,000 0,000 0,0002 85 74 0,159 136 0,136 0,0280 0,012 0,068 0,0794 91 71 0,162 159 0,159 0,0286 0,014 0,071 0,1587 91 71 0,162 159 0,159 0,0286 0,014 0,071 0,277

3.1.2 Analisis Kemantapan Lereng

Masalah kemantapan lereng di dalam suatu pekerjaan yang melibatkan

kegiatan penggalian maupun penimbunan merupakan masalah yang penting,

karena ini menyangkut masalah keselamatan pekerja, peralatan serta manusia dan

bangunan yang berada di sekitar lereng tersebut. PT. BASEMINE dmenggunakan

metode Hoek & Bray untuk menghitung kestabilan lereng, karena lebih sederhana

dan mudah dipakai untuk desain permulaan dari suatu lereng. Chart yang

digunakan adalah chart nomor 1 dan chart nomor 5. Pemilihan kedua chart ini,

agar perusahaan dapat memperhitungkan faktor keamanan lerengnya saat dalam

keadaan yang kering dan juga saat dalam keadaan jenuh, sehingga dalam kondisi

lainnyapun lereng tersebut tetap aman. Untuk hasil perhitungan dapat dilihat

pada lampiran

Hoek & Bray membuat lima buah diagram untuk tiap-tiap kondidi air tanah tertentu mulai dari sangat kering sampai jenuh. Cara memakai chart ini sangat sederhana dan cukup memberikan hasil yang dapat dipercaya. Langkah-langkahnya adalah :

1. Tentukan kondisi air tanah yang ada dan sesuaikan dengan gambar 3.1,

pilih yang paling tepat atau yang paling mendekati.

2. Hitung nilai c

. H . tan Φ , kemudian cocokkan nilai tersebut pada diagram

(chart) yang dipilih

3. Ikuti jari-jari mulai dari angka yang diperoleh pada langkah 2 sampai

memotong kurva yang menunjukkan kemiringan

4. Cari nilai c

. H . F dan

tan ΦF

yang sesuai pada absis dan ordinat.

Dimana :c = kohesi Φ = sudut geser dalam = Bobot isi rata-rata material.H = tinggi lereng total.

5. Pilih angka yang paling tepat dari kedua nilai yang diperoleh dari langkah

4

Gambar 3.1 Keadaan atau pola aliran air tanah

Gambar 3.2 Circular failure chart nomor 1

Gambar 3.3 Circular failure chart nomor 2

Gambar 3.4 Circular failure chart nomor 3

Gambar 3.5 Circular failure chart nomor 4

Gambar 3.6 Circular failure chart nomor 5

3.1.5 Metode Analitik

Metode ini didigunakan untuk memperkirakan sudut lereng batuan

berdasarkan klasifikasi massa batuan RMR (Rock Mass Rating). Bieniawski

(1976) mempublikasikan suatu klasifikasi massa batuan yang disebut Klasifikasi

Geomekanika atau lebih dikenal dengan Rock Mass Rating (RMR). Setelah

bertahun-tahun, klasifikasi massa batuan ini telah mengalami penyesuaian

dikarenakan adanya penambahan data masukan sehingga Bieniawski membuat

perubahan nilai rating pada parameter yang digunakan untuk penilaian klasifikasi

massa batuan tersebut.

Pada penelitian ini, klasifikasi massa batuan yang digunakan adalah

klasifikasi massa batuan versi tahun 1989 (Bieniawski, 1989). 6 Parameter yang

digunakan dalam klasifikasi massa batuan menggunakan Sistim RMR yaitu:

1. Kuat tekan uniaxial batuan utuh.

2. Rock Quality Designatian (RQD).

3. Spasi bidang dikontinyu.

4. Kondisi bidang diskontinyu.

5. Kondisi air tanah.

6. Orientasi/arah bidang diskontinyu

Pada penggunaan sistim klasifikasi ini, massa batuan dibagi ke dalam

daerah struktural yang memiliki kesamaan sifat berdasarkan 6 parameter di atas

dan klasifikasi massa batuan untuk setiap daerah tersebut dibuat terpisah. Batas

dari daerah struktur tersebut biasanya disesuaikan dengan kenampakan perubahan

struktur geologi seperti patahan, perubahan kerapatan kekar, dan perubahan jenis

batuan. RMR ini dapat digunakan untuk terowongan. lereng, dan pondasi.

Tabel 3.4 Pembobotan Nilai RMR

semua parameter di masukkan ke dalam kelasnya masing masing, dan

jumlahkan seluruh hasil dari pembobotan tersebut , lalu hasil tersebut masukkan

ke tabel hasil kelas massa batuan menurut bobot total

Tabel 3.5 Hasil Kelas Massa Batuan Menurut Bobot Total

selanjutnya setelah di dapatkan nomor kelas dari batuan yang di ukur atau di

hitung , maka kemudian masukkan ke dalam tabel arti kelas massa batuan

Tabel 3.6 Arti Kelas Massa batuan

maka dari serangkaian proses tersebut dapat diketahui berapa nilai stand up time,

kohesi massa batuan , serta sudut geser dalam massa batuan tersebut.

Slope Mass Rating (SMR) di buat oleh Romana (1980). SMR adalah

merupakan modifikasi Rock Mass Rating (RMR) yang tujuannya untuk

menyertakan bobot pengatur orientasi kekar sebagai faktor koreksi (F) terhadap

RMR. Faktor koreksi dimaksud terdiri dari 3 (tiga) macam yang diidentifikasi

menjadi F1, F2 dan F3 (Tabel 3.7).

Selanjutnya Romana (1985, 1991) juga memperhitungkan pengaruh metode

penggalian yang digunakan dalam pembentukan/pembuatan lereng yang

diidentifikasi menjadi "bobot pengatur metode penggalian" sebagai faktor koreksi

keempat (F4). Selain itu untuk melihat potensi kelongsoran terhadap kemantapan

lereng (Tabel 3.8), Romana menekankan diskripsi detail karakteristik struktur

geologi, terutama kekar. Dengan demikian parameter Slope Mass Rating (SMR)

selengkapnya adalah meliputi :

1. Rock Mass Rating (RMR), yaitu bobot massa batuan (bobot total RMR).

2. Orientasi (dip dan dip direction) bidang lemah atau kekar.

3. Orientasi (dip dan dip direction) jenjang/lereng.

4. Metode penggalian yang digunakan dalam pembentukan lereng.

SMR pada dasarnya ditujukan untuk Analisis Longsoran Bidang dan

Longsoran Guling, karena kedua jenis longsoran ini yang lebih sering terjadi pada

jenis material batuan. Oleh karena itu SMR tidak memperhatikan Longsoran

Busur (tipikal longsoran tanah) maupun Longsoran Baji secara langsung.

Untuk memperoleh "bobot total SMR" (yang mencerminkan tingkat

kemantapan lereng), didefinisikan dalam persamaan umum sebagai berikut :

SMR = RMR ( F1 x F2 x F3 ) + F4

dimana :

RMR : bobot Rock Mass Rating (bobot total RMR)

F1, F2 dan F3 : bobot kriteria faktor koreksi yang dihitung berdasarkan

paralelisme antara orientasi lereng dengan orientasi kekar

dengan ketentuan sebagai berikut :

1. Untuk Longsoran Bidang :

F1 = j s

F2 = j

F3 = j – s

Dengan demikian persamaan SMR untuk Longsoran Bidang menjadi :

SMR = RMR {( j s ) j ( j – s )} + F4

2. Untuk Longsoran Topling :

F1 = j s 180O

F2 = j

F3 = j + s

Sehingga untuk Longsoran Toppling/Guling, persamaan SMR adalah :

SMR = RMR {( j s 180O ) j ( j + s )} + F4

dimana :

j = Arah kemiringan (dip direction) kekar.

s = Arah kemiringan (dip direction) lereng.

j = Kemiringan (dip) kekar.

s = Kemiringan (dip) lereng.

F4 = Bobot pengatur metode penggalian, diberikan/ditetapkan nilai sebagai

berikut : (Romana, 1985, 1991)

a. Lereng alamiah = 15

b. Peledakan presplitting = 10

c. Peledakan smooth = 8

d. Peledakan normal = 0

e. Peledakan buruk = -8

f. Penggalian mekanis = 0

Tabel 3.7 Bobot Pengatur Kekar Untuk F1, F2 dan F3 (Romana, 1980)

KasusKriteria Faktor

Koreksi

Sangat

mengun-

tungkan

Mengun-

tungkanSedang

Tidak

menguntung

kan

Sangat tidak

menguntung

kan

P

T

P/T

j s

j s 180O

Bobot F1

>30O

0,15

30 – 20O

0,40

20 – 10O

0,70

10 – 5O

0,85

< 5O

1,00

P

P

T

j

Bobot F2

Bobot F2

< 20O

0,15

1

20 – 30O

0,40

1

30 – 35O

0,70

1

35 – 45O

0,85

1

> 45O

1,00

1

Kuat/tak

mudah

longsor

Lemah/

mudah

longsor

P

T

P/T

j – s

j + s

Bobot F3

>10O

<100O

0

10 - 0O

110-120O

– 6

0O

>120O

– 25

0 - (– 10O)

-

– 50

< ( –10O)

-

– 60

j = arah kemiringan kekar j = kemiringan kekar P = longsoran bidang

s = arah kemiringan lereng s = kemiringan lereng T = longsoran topling

Tabel 3.8 Slope Mass Rating (Romana,1985, 1991)

Nomor Kelas I II III IV V

Bobot Massa

Jenjang (SMR)81 – 100 61 – 80 41 – 60 21 – 40 0 – 20

Diskripsi Sangat baik B a i k Sedang BurukSangat

buruk

Kemantapan

Lereng/Jenjang

Sangat

mantapMantap

Sebagian

tidak mantap

Tidak

mantap

Sangat

tidak

mantap

Kelongsoran N o n eBerupa

Blok

Dikontrol

oleh adanya

kekar

Bidang

atau Baji

Bidang atau

seperti

keruntuhan

mat. lepas