Muhammad Kurniawan

Teknik Pertambangan Universitas Negeri Padang

DASAR-DASAR GEOLOGI TEKNIK

MINYAK DAN GAS BUMI

BATUBARA

DASAR-DASAR GEOLOGI TEKNIKTIU : Peserta mampu menjelaskan

pengertian tentang geologi maupun geologi teknik; perbedaan dan keterkaitannya.

TIK : Peserta mampu menjabarkan ruang lingkup geologi teknik dan manfaatnya bagi pembangunan fisik infrastruktur.

MATERI AJAR : Geologi sebagai ilmu Geologi teknik sebagai ilmu

RUANGLINGKUP :

• Batuan• Struktur Geologi• Morfologi• Kebencanaan• Geologi Lingkungan

GEOLOGI Geologi = ilmu kebumian (the science of the earth) yang

mempelajari komposisi, struktur dan sejarah bumi, termasuk aneka bentuk dan keberadaan kehidupan masa lalu di planet ini, juga material asal bulan, meteor, dll.

Note : komposisi batuan, mineral struktur deformasi kerak bumi : struktur geologi & tektonik sejarah bumi stratigrafi, fosil

Kata kunci : geologi mineral, fosil dan deformasi

GEOLOGI TEKNIK Geologi Teknik = aplikasi geologi untuk kepentingan

keteknikan, yang menjamin pengaruh faktor-faktor geologi terhadap lokasi, desain, konstruksi, pelaksanaan pembangunan (operation) dan pemeliharaan hasil kerja keteknikan (engineering works) diketahui dan tersedia (American Geological Institute dalam Attewell & Farmer, 1976)

Pengaruhnya bisa baik maupun buruk (data)

Kata kunci : kekuatan dan kelemahan geologi, lokasi, desain, konstruksi bangunan, pelaksanaan fisik,

pemeliharaan

Urutan Penyelidikan Relevan dengan upaya memenuhi ketersediaan

data atas tuntutan tadi, diperlukan sederetan kronologi penyelidikan sbb :

RECONNAISSANCE PRELIMINARY STUDY FEASIBILITY STUDY STUDY DURING CONSTRUCTION STUDY AFTER CONSTRUCTION (MAINTENANCE)

MANFAAT Memperoleh kesimpulan potensi dan kendala

lahan/material Aspek batuan, struktur geologi dan morfologi.

Menunjang kebijakan desain fondasi bangunan termasuk desain galian atau eskavasi, e.g. terowongan.

Antisipasi bencana geologi dan dampaknya terhadap infrastruktur.

B A T U A N Batuan sebagai material kerak bumi Komposisi mineral Tekstur & Struktur Rock discontinuities (bidang lapisan, kekar,

sesar,cooling joints, RQD mekanika batuan. Pelapukan Batuan vs Tanah Kuat-tekan Uniaxial Penyebaran jenis-jenis batuan; kaitan dengan

genesis. Hidrogeologi

Struktur GeologiDEFORMASI KERAK BUMI

Lipatan (sinklin, antiklin) Retakan/kekar/joint Sesar/patahan/fault Kejadian dan pola konfigurasinya Akibat pengaruhnya terhadap karakteristik massa-batuan Struktur geologi sbg kendala :

lemah - bocor Sebagai manfaat/potensi : Akuifer yang baik

MORFOLOGIGEOMORFOLOGI

Bukit, lembah, lereng, dataran

Roman/bangun morfologi sebagai potensi dan kendala

Penampang morfologi; erosi, transportasi, dan sedimentasi

Manfaat

Mass Properties & Material PropertiesSifat Massa Batuan : Terdiri satu atau lebih jenis batuan Berkomposisi mineralogi Bertekstur Berstruktur tertentu Berkonfigurasi dan berintensitas diskontinuitas tertentu Membentuk geometri morfologi tertentu

Misalnya, selang-seling lava-breksi, terkekarkan, terlipat kuat membentuk bukit dinamakan sebagai

Perbukitan lava dan breksi terkekarkan kuat (Morfologi; M) (Batuan; B) (Struktur Geologi; SG)

M+B+SG Land Genetic Unit (Satuan Genetika Lahan)

Material Properties Sifat bahan, misal sample blok kekar dari

mass properties. Material properties tidak selalu mewakili mass

properties.

Justifikasi teknik utk :• Terowongan, Fondasi bendungan, dsb bocor & ambrol• Kupasan tebing jalan, lereng tambang

longsor

Mass Properties Batuan (heterogen); pd umumnya blok-blok

batuan rapat dibatasi kekar-kekar berisi lapukan

Tanah (relatif heterogen)

Material properties dapat mewakili mass properties utk setiap zona pelapukan yang sejenis

Diperlukan klasifikasi tanah (a.l. USCS)

Mass Properties atau Material Properties pada Analisis Kestabilan Lereng

• Lereng Tanah material properties• Lereng Batuan mass properties

Tipe Longsoran• Gelincir (slides) FS yang bisa dihitung• Jatuhan (falls)• Aliran (flows)

Bidang gelincir (failure surface) adalah bidang batas antara massa lereng yang longsor dengan massa lereng di bawahnya yang tetap diam.

KASUS DI LAPANGANContoh kasus tiga aspek bertemu sebagai fenomena alami, yakni :

Batuan, Struktur geologi & Morfologi

Batuan : sedimen berlapis (di Jawa Barat umumnya berumur Tersier)Struktur geologi : lipatan, sesar, kekarMorfologi : lembah diapit perbukitan, sbg wilayah bercurah hujan tinggi (iklim basah), dengan ciri :

1. Rock mass berdiskontinuitas-batuan rapat, rapuh, basah, UCS rendah, RQD kecil, kekar banyak cermin sesarnya skor rendah bermasalah (RMR kelas rendah, e.g. kelas IV-V)

2. Kondisi wilayah : rawan gerakan tanah + faktor eksternal yang signifikan : gempa, beban, vegetasi jarang

Kajian satuan genetika lahan(land genetic unit) scoring system

Aneka Metode

Peristiwa longsor hasil penelitian:

FS menurun dari stabil menjadi kritis lalu labil akibat:

- Ketahanan lereng menurun akibat meningkatnya kadar air massa lereng ( menurun walaupun S relatiftetap)

- S naik dan tetap akibat beban meningkat di puncak

- S naik malah turun akibat getaran (gempa dan sumber getaran lain e.g. truk lari, mesin dll.) atau sudut lereng dicuramkan akibat eskavasi.

Analisis Kestabilan Lereng Tanah

Faktor- Faktor:

internal Eksternal - massa batuan - hujan - geometris lereng - gempa

- vegetasi- beban- pembangunan

Selaku system(SDKL, RUT, 1995-1998)

Mekanisme pembentukan kestabilan lereng

Analisis Kestabilan Lereng Tanah (6)

Perhitungan Faktor Keamanan Lereng

Lereng mempunyai bidang gelincir

Faktor Keamanan (F) dapat dihitunga. secara manual (metoda sayatan)

b. dengan bantuan komputer : - Soilcom2.bas - Stabil23.exe

- dll.

Metoda Sayatan (Fellenius) Penampang lereng dibuat Tentukan letak bidang gelincir Buatlah sayatan-sayatan vertikal sumbu Y

8 6 7 lereng 5 3 4 bidang gelincir

2 1

sumbu X

Data mekanika tanah yang diperlukan :c (kohesi), (sudut geser dalam), wet (bobot satuan isi tanah)(kadar air tanah) untuk menghitung boobot satuan isi tanah kering

Bidang gelincir

Klasifikasi Longsoran

(Varnes, 1978)

Bidang gelincir dari beberapa jenis keruntuhan lereng

S = bidang permukaan longsoran bidang gelincir

W = zona lapukan

(a), (b), (c) longsoran di atas permukaan batuan, translasional

(d), topling(e), jatuhan (f), longsoran rotasional(g), longsoran aliran

Laju kecepatan longsoran (Hansen, 1978)

Bagan tubuh longsoran

(Slide)

Dikau, (1996)

Bidang gelincir dari beberapa jenis keruntuhan lereng

Lateral/Horizontal Spread, jenis earth spread

Dikau, (1996)

Longsor jenis aliran tanah, Cililin 2004

Pasir Pabeasan, 1998 Gejala topling / jungkiran

Bidang Gelincir

8 6 7 5 3 4 2 1 S

T

Metoda Sayatan (Fellenius)

F =

S

Uraian gaya-gaya yang bekerja

Zakaria (2004)

Dalam penambangan secara tambang terbuka, sudut kemiringan adalah faktor utama yang mempengaruhi bentuk dari

final pit dan lokasi dari dinding-dindingnya

Dalam pembuatan pit slope diusahakan harus dibuat setajam

mungkin dengan tanpa menimbulkan kerugian ekonomi secara

keseluruhan yang disebabkan karena ketidak setabilan kemiringan

lereng dan tanpa membahayakan keamanan pekerja dan alat

Memaksimalkan sudut kemiringan pit membantu mengoptimalkan pit dalam segi ekonomi (mengurangi

strip ratio secara keseluruhan)

Bijih

500

Batas Cadangan

t = 15 meter

L = 10

Overall Pit Slope dengan bench

Batas pit Tanpa Bench

Ilustrasi Kemiringan lereng pit dengan bench dan ore

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEMANTAPAN LERENG

• 1. PENYEBARAN BATUAN• 2. RELIEF PERMUKAAN BUMI

• 3. STRUKTUR GEOLOGI• 4. IKLIM

• 5. GEOMETRI LERENG• 6. GAYA LUAR

Penyebaran batuanJenis batuan atau tanah, penyebaran dan

hubungan antar batuan yang terdapat didaerah penyelidikan harus diketahui.

Sifat fisis dan mekanis suatu batuan akan berbeda dengan batuan lainnya,

sehingga kekuatan menahan bebannya juga akan berbeda

Relief Permukaan Bumiberpengaruh terhadap - laju erosi dan pengendapan, - juga akan menentukan arah aliran air permukaan dan air

tanah, hal ini disebabkan karena pada daerah yang curam, kecepatan aliran air permukaan tinggi dan mengakibatkan pengikisan lebih intensif dibandingkan dengan daerah yang landai. Karena erosi yang intensif, maka akan banyak dijumpai singkapan batuan dan ini akan menyebabkan pelapukan yang lebih cepat. Batuan yang lapuk mempunyai kekuatan yang rendah sehingga kemantapan lereng menjadi berkurang.

Struktur GeologiStruktur geologi seperti:-patahan (sesar), -kekar, -perlapisan, -perlipatan, -ketidak selarasan. Struktur geologi adalah merupakan hal yang penting didalam analisis kemantapan lereng, karena struktur geologi adalah merupakan bidang lemah didalam suatu masa batuan yang dapat menurunkan kemantapan lereng..

IklimIklim berpengaruh terhadap kemantapan lereng karena iklim mempengaruhi perubahan temperatur. Temperatur yang cepat sekali berubah dalam waktu yang singkat akan mempercepat proses pelapukan batuan. Untuk daerah tropis pelapukan lebih cepat dibandingkan dengan daerah dingin, oleh karena itu singkapan batuan pada lereng di daerah tropis akan lebih cepat lapuk dan ini akan mengakibatkan lereng mudah longsor.

Geometri LerengGeommetri lereng mencakup tinggi lereng dan sudut kemiringan lereng, lereng yang terlalu tinggi akan mengakibatkan menjadi tidak mantap dan cenderung untuk lebih mudah longsor dibanding dengan lereng yang tidak terlalu tinggi dan dengan jenis batuan penyusun yang sama.. demikian pula dengan sudut lereng, semakin besar sudut kemiringan lereng, maka akan semakin tidak mantap.Muka air tanah yang dangkal menjadikan lereng sebagian besar basah dan batuannya mempunyai kandungan air yang tinggi, kondisi ini menjadikan kekuatan batuan menjadi rendah dan batuan juga akan menerima tambahan beban air yang dikandung, sehingga menjadikan lereng lebih mudah longsor.

Gaya Luar

Gaya luar ini berupa getaran-getaran yang berasal dari sumber yang berada didekat lereng tersebut. Getaran ini misalnya ditimbulkan oleh peledakan, lalu-lintas kendaraan dan sebagainya. Gaya luar ini sedikit banyak dapat mempengaruhi kemantapan suatu lereng.

LONGSORAN BIDANG

-Adanya bidang luncur sejajar/hampir sejajar terhadap permukaan lerengdengan perbedaan maksimum 200

-Kemiringan bidang luncur harus lebih kecil dari bidang permukaan-Kemiringan bidang luncur lebih besar dari sudut geser dalam-Adanya bidang bebas yang merupakan batas lateral dari massa batuan yang longsor

Terjadi Karena:

-Adanya dua struktur geologi (dapat sama jenis atau berbeda dan dapat single ataupun set) yang saling berpotongan-Sudut garis potong kedua bidang lebih besar dari sudut geser dalam dan lebih kecil dari sudut lereng.

Terjadi karena:

LONGSORAN BAJI

-struktur geologi yang berkembang adalah hampir sama pada longsoran bidang tetapi pada longsoran guling bidang lemahnya relatif tegak dan berbentuk kolom

LONGSORAN GULING (TOPPLING)

LONGSORAN BUSUR

Longsoran ini biasanya terjadi pada material tanah atau batuan lunak dengan struktur yang rapat. Bidang longsornya berbentuk busur

Data sebagai dasar analisis

1. Geometri Lereng- Orientasi (jurus dan kemiringan)

lereng- Tinggi dan kemiringan lereng (tiap

jenjang ataupun total).- Lebar Jenjang (berm)

2. Struktur Batuan/GeologiBidang-bidang lemah:

- Patahan (sesar)- Perlapisan- Rekahan

3. Sifat Fisik dan Mekanik Batuan:- Bobot isi Batuan- Porositas batuan

- Kandungan air dalam batuan- Kuat tekan, kuat tarik dan kuat geser

batuan- Sudut geser dalam

JURUS (Strike) dan KEMIRINGAN (Dip)

Jurus (Strike): Arah suatu garis horizontal yang ditarik

dari suatu bidang.

Kemiringan (dip): Merupakan sudut yang dibuat dengan

suatu bidang horizontal.

Untuk kepentingan geologist, jurus dan kemiringan mempunyai arti yang sangat penting dalam menentukan arah kemiringan suatu batuan.

Dari jurus dan kemiringan pula dapat diketahui jenis longsoran, arah dari suatu patahan dan arah dari suatu lapisan batuan.

Untuk dapat mengetahui arah dan jenis suatu longsoran harus diukur kekar-kekar yang berkembang, kemudian dianalisa dengan merata-ratakan arah dari jurus dan kemiringan dengan alat bantu yang dikenal dengan nama “Schmidt Net”

PIT TAMBANG SEBELUM LONGSOR TANPA GEOTECH ASESSMENT

PIT TAMBANG SETELAH LONGSOR DENGAN TANPAGEOTECH ASESSMENT