Pelapukan dan Degradasi Kekuatan Melalui Palu Scmidt Dari Beberapa Batuan Terpilih

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  LATAR BELAKANG

Sebagian besar batuan dan mineral terbentuk jauh di dalam kerak bumi, tempat yang suhu dan tekanannya sangat berbeda dengan permukaan. Tubuh batuan dapat mengalami pelapukan, tetapi pada bagian permukaan tanah, proses pelapukan lebih kuat.Profil pelapukan pada tubuh batuan menunjukkan karakteristik yang berbeda pada setiap tingkat pelapukan.

Pelapukan batuan dapat memberikan pengaruh pada sifat keteknikan batuan, utamanya kekuatan batuan.Dalam tujuan keteknikan, seperti pada konstruksi di lereng dan konstruksi bangunan, tingkat pelapukan akan mempengaruhi kestabilan lereng dan bangunan tersebut. Sehingga penting untuk memahami pelapukan batuan.

1.2 RUMUSAN MASALAH

}  Karakteristik pelapukan dari beberapa batuan terpilih.

}  Hubungan pelapukan dengan kekuatan batuan terpilih.

}  Pemanfaatan tingkat pelapukan batuan untuk tujuan keteknikan.

1.3 TUJUAN

}  Menentukan karakteristik pelapukan dari beberapa batuan terpilih.

}  Menentukan hubungan pelapukan dengan kekuatan batuan terpilih.

}  Mengetahui pemanfaatan tingkat pelapukan batuan untuk tujuan teknikan.

1.4 METODE PENGUMPULAN DATA

Pada makalah ini metode yang dilakukan adalah menganalisis sumber referensi utama kemudian mengumpulkan data-data tambahan dari literatur yang ada di internet serta konsultasi kepada rekan-rekan mahasiswa dan dosen geologi teknik.

1.5 SISTEMATIKA PENULISAN

Makalah ini memiliki sistematika penulisan yang dibagi menjadi beberapa bab, yaitu:

  1. Bab I Pendahuluan

Bab I meliputi latarbelakang, rumusan masalah, tujuan, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan.

  1. Bab II Landasan Teori

Bab II menjelaskan tentang teori yang berkaitan dengan pembahasan makalah.

  1. Bab III Pembahasan

Bab III menjelaskan tentang karakterisasi visual batuan, tingkat keteknikan batuan terlapukan, uji Palu Schmidt dan data yang diperoleh, degradasi kekuatan batuan terlapukan, dan pemanfaatannya dalam keteknikan.

  1. Bab IV Kesimpulan

Bab IV berisi kesimpulan dari makalah.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1       ASPEK KETEKNIKAN BATUAN

Batuan adalah suatu bahan yang terdiri dari material padat (solid) baik berupa massa yang berukuran besar maupun berupa fragmen-fragmen kecil (ASTM C 295-87, 1987).

Batuan adalah satu gabungan hablur mineral yang bersatu dan memadat, sehingga memiliki derajat tertentu, yang terbentuk secara alamiah melalui proses pelelehan, pembekuan, pengendapan, dan perubahan alamiah lainnya (SNI 03-0394: Batu alam untuk bahan bangunan, 1989).

Batuan pada kenyataannya adalah sangat kompleks dan bervariasi, sehingga bersifat heterogen, diskontinu, dan anisotropik. Batuan memiliki dua sifat utama yang dapat ditentukan berdasarkan hasil pengujian laboratorium maupun lapangan, yaitu :

  1. Sifat Fisik

Sifat fisik batuan meliputi densitas, porositas, permeabilitas, kekerasan, durabilitas, abrasifitas, dan kekuatan.Uji indeks dimaksudkan untuk memperoleh informasi dasar mengenai sifat fisik batuan dalam kaitannya dengan usaha melakukan klasifikasi dan untuk mendapatkan pengertian yang baik dari karakter alami batuan.

  1. Sifat Mekanik

Sifat mekanik batuan meliputi kuat tekan, kuat geser, kuat tarik, dan perilaku rayapan.Banyak metode uji laboratorium yang digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik batuan.Sifat mekanik umumnya digunakan sebagai parameter desain utama dalam pekerjaan rekayasa.

2.2       PELAPUKAN

2.2.1    Pelapukan

Pelapukan adalah proses ubahan pada batuan akibat pengaruh langsung atmosfer dan hidrosfer (Sounder dkk, 1970).

Pelapukan adalah proses ubahan pada batuan di atau dekat permukaan bumi oleh dekomposisi kimia dan disintegrasi fisik (Geological Society Engineering Group Working Party, 1995).

Dalam pelapukan, proses ubahan batuan secara umum dicapai melalui dua proses utama, yaitu:

  1. a.      Pelapukan Fisik atau mekanik

Pelapukan fisik melibatkan disintegrasi fisik-mekanik pada partikel-partikel batuan, umumnya ditandai pula dengan hancurnya kemas (fabric) batuan, dan lebih lanjut akan menghasilkan pola kemas baru.

  1. b.      Pelapukan Kimia

Pelapukan kimia melibatkan proses dekomposisi batuan di mana akan terjadi ubahan kimia mineral-mineral induk (parent minerals) penyusun batuan membentuk mineral-mineral sekunder (secondary minerals), umumnya ditandai dengan perubahan warna pada batuan.

Berikut diagram idealproses pelapukan (Gambar 1)

proses pelapukanGambar 1 Diagram ideal proses pelapukan pada batuan (after Dearman dkk., 1978;dalam Sadisun dkk., 2006)

2.2.2    Klasifikasi Keteknikan Batuan Terlapukan

Klasifikasi keteknikan batuan lapuk merupakan usaha untuk mengetahui adanya urutan perubahan akibat adanya proses pelapukan fisik dan kimia yang berperan dalam individu atau kombinasinya, beserta sifat-sifat keteknikan pada masing-masing derajat pelapukannya (Tabel 1).

Tabel 1 Skema Klasifikasi Derajat Pelapukan Batuan (Irfan dan Dearman, 1978)

Istilah

Derajat Pelapukan

Singkatan

Ciri Utama

Batuan Segar (Fresh Rock)

I

FR

Tidak berkurang kekuatannya dan perubahan warna sedikit terlihat pada permukaan massa batuan yang rusak atau pada butirannya

Lapuk Ringan (Slightly Weathered)

II

SW

Massa batuan sedikit lebih lunak daripada batuan segar. Perubahan warna terjadi pada batuan yang rusak atau pada bagian yang sedikit terbuka/pecah.

Lapuk Sedang (Moderately Weathered)

III

MW

Massa batuan sangat lebih lunak daripada batuan yang segar dan sebagian batuan berubah ke araha tanah. Material batuan mengalami perubahan warna dan rusak serta permukaan butiran telah mengalami perubahan warna yang jauh lebih kontras, hingga mencapai bagian yang lebih dalam.

Lapuk Tinggi (Highly Weathered)

IV

HW

Kekuatan massa batuan asal banyak berkurang. Material berubah warna dan lebih dari setengah material telah berubah menjadi tanah oleh dekomposisi kimia atau disintegrasi fisik.

Lapuk Sempurna (Completely Weathered)

V

CW

Kekuatan batuan asal hilang dan massa batuan berubah menjadi tanah oleh dekomposisi kimia atau disintegrasi fisik.

Tanah Residu (Residual Soil)

VI

RS

Batuan seluruhnya berubah menjadi tanah di mana kemas batuan asal telah rusak. Hasil pelapukan seperti ini dibahas sebagai tanah dalam istilah pedologi.

Dalam pengujian in situ, tingkat pelapukan batuan dapat diperolehmelalui peralatan Hand Penetrometer, Point Load, dan Schmidt Hammer.

2.3       PALU SCHMIDT

Uji Palu Schmidt mula-mula dikembangkan untuk menentukan kekuatan kompresif konkret, secara luas digunakan untuk menentukan kekuatan batuan.Alat ini tidak bersifat merusak batuan, terdiri dari piston berpegas yang mengalami kontak antara permukaan batuan dengan logamnya.

Pantulan pada piston palu yang mengandung pegas setelah ditekan pada permukaan batuan dapat dibaca secara langsung dari alat berupa Schmidt Hammer Value (SHV) dan berhubungan dengan kekerasan.Empat tipe palu yang tersedia memiliki energi pantulan yang berbeda.Kekuatan batuan setiap tingkat pelapukan diperoleh sebagai data empiris melalui pantulan ini.Penting untuk diketahui alat ini sedikit tidak bekerja pada batuan yang memilki nilai pantulan kurang dari 10.Berikut dua tipe Palu Schmidt dan komponennya (Gambar 2).

Schmidt tipe L                           schmidt tipe N

                                      (a)                                                  (b)

komponen schmidt

(c)

Gambar 2 (a) Palu Schmidt Tipe-L. (b) Palu Schmidt Tipe-N. (c) Komponen Palu Schmidt

(sumber: http://www.ahamgeo.com/schmidt.html)

BAB III

PEMBAHASAN

3.1       KARAKTERISASI VISUAL BATUAN

Batuan yang dipilih dalam observasi dan pengujian ini adalah batulempung dari Karawang, andesit dari Purwakarta, batugamping dari Padalarang, diorit dan tuf dari Soreang.Berikut peta daerah observasidan pengujian (Gambar 3).

peta studi

Gambar 3 Peta daerah observasi dan pengujian (Sadisundkk., 2006)

Observasi berupa identifikasi batuan dan produk pelapukannya pada singkapan, penggalian, dan singkapan di jalan.Semua tingkat pelapukan diusahakan agar dapat direpresentasikan dengan baik.

Batulempung di daerah studi ini merupakan bagian dari Formasi Subang, umumnya berwarna abu-abu kehijauan sampai abu-abu gelap, tidak mengandung kalsit, masif, relatif impermeabel, dengan beberapa interkalasi pada ukuran butir pasir halus sampai 12 cm. Nodul batulanau berkalsit dan kehadiran oksida besi ditemukan dalam batulempung. Dalam keadaan normal, batulempung relatif keras, tetapi akan mulai melemah secara intensif jika terdapat kontak dengan atmosfer dan atau pembasahan.

Andesit berwarna abu-abu kebiruan sampai abu-abu.Dijumpai pada area pertambangan terbuka dengan luas lebih dari 50 m dan kedalaman 25 m. Umumnya, andesit bertekstur holokristalin, porfiroafanitik, dan mengandung plagioklas, hornblenda, K-feldspar, biotit, dan kuarsa. Dalam kondisi segar, andesit kasar dan padat.

Batugamping berwarna kuning cerah sampai putih kekuningan dan merupakan bagian dari Formasi Rajamandala.Sebagian besar mengandung fosil karang dan kumpulan lainnya, seperti kalsit dan atau dolomit, mineral lempung, dan kuarsa. Proses pelarutan mungkin merupakan proses pelapukan utama yang membuat rongga-rongga pada batugamping, yang kemudian terisi tanah.

Diorit umumnya abu-abu sampai abu-abu gelap dengan kandungan silika 50%-60%, kebanyakan mengandung plagioklas, K-feldspar, kuarsa, hornblenda, biotit, dan mineral sekunder lainnya.

Tuf di area studi terpisah dari Formasi Beser dan diamati di beberapa lereng tersingkap. Dalam keadaan segar, tuf putih sampai putih kecokelatan, mengandung kristal kasar dan atau fragmen batuan yang dikelilingi oleh matriks abu berbutir halus.

3.2       TINGKAT KETEKNIKAN PADA BATUAN TERLAPUKAN

Metode analisis tingkat pelapukan begitu banyak.Peneliti dahulu mencoba mengklasifikasikan batuan terlapukan ke dalam beberapa tingkat pelapukan. Metode analisis ini dimulai di pertengahan akhir 1950, sebagai contoh Moya (1955 dalam Dearmandkk., 1978). Ruxton dan Berry (1975), Illiev (1966), dan Knill dan Jones (1965).Studi lanjut metode analisis tingkat pelapukan dan sifat batuan dilakukan oleh Dearman dkk.(1976, 1978).Setelah meninjau ulang beberapa sistem klasifikasi keteknikan untuk batuan terlapukan dan banyak aplikasi lapangan pada skema yang ada di Britania, dia membuat sistem klasifikasi tingkat pelapukan yang diterima secara luas untuk tujuan keteknikan, baik untuk material batuan atau masa batuan. Klasifikasi ini sudah digunakan oleh Komisi Pemetaan Geologi Teknik (IAEG, 1981) dan Komisi Klasifikasi Batuan dan Massa Batuan (ISRM, 1981) untuk deskripsi material dan massa batuan.

Pola dasar untuk sisem klasifikasi tingkat pelapukan menjadi panduan yang berguna dalam beberapa kerja keteknikan, menyediakan prosedur cepat, sederhana, dan relatif murah pada penelitian.Beberapa indikator penting dan prosedur yang sesuai yang paling berlaku berdasarkan indeks perubahan warna, ketahanan atau kerusakan tekstur atau tekstur batuan asal, rasio batuan-tanah, dan intensitas atau jarak rekahan atau ketidakmenerusan lainnya.

Umumnya, tingkat pelapukan meningkat secara berangsur-angsur menuju permukaan tanah.Dengan sebuah sistem deskriptif, setiap tingkat pelapukan batuan memiliki karakteristik tertentu yang mudah dikenali di lapangan.Analisis profil pelapukan kaitannya dengan sistem klasifikasi tingkat pelapukan terdapat pada Tabel 2 sampai Tabel 6.

Tabel 2 Karakteristik Tingkat Pelapukan Batulempung (Sadisundkk., 2006)

Tabel 3 Karakteristik Tingkat Pelapukan Andesit (Sadisundkk., 2006)

Tabel 4 Karakteristik Tingkat Pelapukan Batugamping (Sadisundkk., 2006)

Tabel 5 Karakteristik Tingkat Pelapukan Diorit (Sadisundkk., 2006)

Class Term Grade Description

Residual Soil

VI

All diorites have changed into brown to dark brown soil at places. The soils mostlyconsist of clayey medium to coarse grained sands having no rock structure or fabric.

Completely Weathered

V

The whole diorites have changed in color, from a brown to yellowish brown. However,the texture ad structure of original diorites still can be recognized, and it is mainlycharacterized by the occurrence of fracture traces. The original diorites are verydifficult to identify. Small to very small rock fragments as results of spheroidalweathering process or corestones can be occasionally found.

Highly Weathered

IV

The intensive color change can be recognized in almost overall surface of whether rockor discontinuity surfaces into brown to yellowish brown color. Rock fragments orcorestones are abundance enough. If the rock fragments are broken by hammer, theoriginal color and texture of the rocks can be identified well. Fracture traces can beidentified as well, which are showing some open joints to spheroidal shape of joints.

Moderately Weathered

III

The color change in whether rock surfaces or discontinuity surfaces have clearly beenbegun, resulting in brown to yellowish brown color. The composition of rocks ingeneral is larger than soils, presenting more than 75% of total rock volume. Some openjoints to spheroidal shape of joints can be easily recognized, which some of them arefilled up of sulfide materials. The original color and texture of diorites can be clearlyrecognized.

Slightly Weathered

II

The color of diorites is still dominated by gray, although in some part it has alreadybeen identified the brown to yellowish brown color, especially occurring on themajority of joint surfaces or the edges of the joint opening. Joints are generally verticaland occasionally form medium sized blocks. The original texture and structure ofdiorites can be easily recognized.

Fresh Rock

I

The color of fresh diorites in general are gray to dark gray with no visible or just a littlesign of color change (discoloration), which is found only in small part of longdiscontinuity surfaces.

Tabel 6 Karakteristik Tingkat Pelapukan Tuf (Sadisundkk., 2006)

Pada studi ini, deskripsi sistematik untuk setiap tingkat pelapukan dibuat dalam istilah geologi teknik yang sederhana menggunakan persyaratan umum untuk tujuan klasifikasi batuan.Deskripsi sistematik dirancang untuk batuan yang telah terlapukan di bawah kondisi iklim tropis di Indonesia, yang meliputi karakteristik material dan massa batuan.

Di studi ini, profil pelapukan secara sederhana kaitannya dengan tingkat pelapukan secara skematik ditampilkan dalam Gambar 4.Hampir semua tingkat pelapukan saling berkaitan satu sama lain, dan umumnya dapat diklasifikasikan ke dalam tingkat pelapukan. Bagaimanapun, kadang cukup sulit untuk menjelaskan setiap tingkat karena di beberapa tempat sangat sedikit dan umumnya memiliki batas berangsur.

profil pelapukan

Gambar 4Profil ideal tingkat pelapukan beberapa jenis batuan terpilih (Sadisundkk., 2006)

Hampir semua produk pelapukan selalu menampilkan hubungan satu sama lain dan umumnya dapat dimasukkan ke dalam setiap tingkat pelapukan.

3.3       UJI PALU SCHMIDT DAN DATA YANG DIPEROLEH

Palu Schmidt pada studi ini bertipe-N, bekerja tegak lurus permukaan batuan, menghasilkan respon berupa pantulan pada palu yang dibaca sebagai Schmidt Hammer Value (SHV).SHV setiap tingkat pelapukan ditentukan dari nilai rata-rata 10 kali uji dan diambil pada tempat yang berbeda pada permukaan batuan paling sedikit dengan jarak tiap 2.5 cm (Gambar 5).Hasil SHV setiap tingkat pelapukan batuan ditampilkan pada Tabel 7.

uji schmidt

Gambar 5 Penentuan kekuatan batuan menggunakan Palu Schmidt (Sadisundkk., 2006)

Tabel 7 Hasil uji Palu Schmidt beberapa batuan yang dipilih di setiap tingkat pelapukan (Sadisundkk., 2006)

WG

Schmidt Hammer Value (SHV)

Claystones

Andesites

Limestones

Diorites

Tuffs

Avg SD Avg SD Avg SD Avg SD Avg SD

Grade IV

10 0.36 15.12 0.43 14.00 0.60 14.5 0.42 13.44 0.44

Grade III

14.00 0.49 22.00 0.49 20.00 0.58 24.50 0.35 16.50 0.54

Grade II

18.00 0.43 32.02 0.49 27.00 0.44 29.00 0.29 20.11 0.32

Grade I

24.00 0.53 39.84 0.29 32.00 0.50 42.20 0.31 21.93 0.53

Berdasarkan data-data tersebut dapat diketahui bahwa uji Palu Schmidt hanya dapat digunakan untuk batuan lapuksegar dan tinggi.

3.4       DEGRADASI KEKUATAN BATUAN

Memahami perubahan kekuatan batuan karena pelapukan penting untuk disiplin geologi teknik. Pelapukan umumnya akanmereduksi kekuatan batuan berupa reduksi ikatan struktur dan terbukanya ruang kosong pada batuan.

SHV semua batuan uji cenderung menurun saat tingkat pelapukan meningkat.Hal ini mengindikasikan sebuah bukti yang jelas bahwa penurunan kekuatan batuan disebabkan peningkatan pelapukan. Dalam penurunan kekuatan batuan lapuk segar sampai tinggi, kekuatan batuan dalam kasus ini; batulempung menurun 58.3%, andesit menurun 62.0%, batugamping menurun 56.3%, diorit menurun 65.6%, dan tuf menurun 34.2%  berdasarkan data pada Tabel 7.

Hubungan umum antara tingkat pelapukan (WG) dan nilai Palu Schmidt (SHV) untuk semua batuan uji diplot dalam diagram pada Gambar 6. Berdasarkan diagram tersebut diketahui bahwa dioritsegar adalah yang paling keras dibandingkan dengan batuan uji lainnya, sedangkan batulempung segar adalah yang paling lunak. Lebih jauh bahwa perbedaan yang sangat jelas adalah antara batuan segar yang berubah ke tahap pertama pelapukan batuan, tetapi tidak ada perbedaan yang mencolok ketika tingkat pelapukan meningkat setelah tahap pertama ini.

hubungan derajat pelapukan dan SHV

Gambar 6 Hubungan Derajat Pelapukan dan Nilai Schmidt Hammer dari semua batuan uji (Sadisun dkk., 2006)

3.5       PEMANFAATAN TINGKAT PELAPUKAN BATUAN DALAM  KETEKNIKAN

 

Pemanfaatan tingkat pelapukan batuan dapat dilihat setidaknya pada kasus berikut:

  1. Ketika akan dibangun desain konstruksi di suatu lereng, harus diperhatikan kondisi lereng tersebut. Jika bangunan dibuat pada lereng dengan jenis batulempung diperlukan sebuah desain sistem perkuatan lereng. Lereng dengan kemiringan landai memiliki tingkat pelapukan yang tinggi.
  1. Pada konstruksi bangunan, perlu diperhatikan batuan yang digunakan. Batuan yang memiliki tingkat pelapukan secara keseluruhan rendah atau memiliki kekuatan yang tinggi digunakan pada konstruksi bangunan yang kokoh. Pada kasus ini, batuan yang dapat digunakan adalah diorit atau andesit.

BAB IV

KESIMPULAN

Setiap tingkat pelapukan beberapa batuan terpilih dari daerah studi, yaitu batulempung, andesit, batugamping, diorit, dan tuf memiliki karakteristik tertentu. Pelapukan pada tubuh batuan berangsur-angsur berubah dari Tingkat Pelapukan I (batuan segar) hingga mencapai permukaan tanahpada Tingkat Pelapukan VI (tanah residu).

Hasil uji Palu Schmidtsecara kuat menunjukkan perbedaan untuk setiap tingkat pelapukan.Pada kasus ini, SHV semua batuan yang diuji cenderung menurun seiring dengan peningkatan pelapukan. Sangat jelas, bahwa pelapukan akan mereduksi kekuatan batuan.

Klasifikasi tingkat pelapukan ini memberikan pemahaman mengenai sifat keteknikan batuan sehingga berguna untuk tujuan keteknikan dalam konstruksi bangunan dan juga membantu merancang biaya keteknikan yang lebih efektif.

DAFTAR PUSTAKA

M. B., Yudistira, 2007,Karakterisasi Derajat Pelapukan Andesit dan

Implikasinya Terhadap Kekuatan Batuan Berdasarkan Pengujian Schmidt   Hammer Di Daerah Soreang, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, Skripsi S-1 Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung.

Sadisun, I. A., 1998, Pengaruh pelapukan Batulempung Formasi Subang Terhadap

Beberapa Sifat Keteknikannya Guna Menunjang Efektivitas Pemilihan                   Desain Perkuatan Lereng,PROC. ITB, Vol. 30, No. 3.

Sadisun, I. A., Subandrio, A. S., Nurjamil, A., Setiadji, P., 2006, Weathering Of

Some Selected Rock Types and Their Strength Degradation Obtained From Schmidt Hammer, Proceedings PIT IAGI RIAU 2006 : The 35th IAGI Annual Convention and Exhibition.

Sumber dari Web:

  1. http://id.scribd.com/doc/30915364/pelapukan-batuan
  2. http://fredatorinsting.blogspot.com/2012/01/pelapukan-dan-erosi.html
  3. http://ristawatiita.blogspot.com/2011/07/batuan_31.html
  4. http://www.ahamgeo.com/schmidt.html

Tulisan ini juga bisa dibaca di http://eng-geology.pusku.com/