Direct Shear Test (Uji Kuat Geser Batuan)

Setelah sekian lama ga nulis lagi, jadi kepikiran kalo ada laboratorium test yang belum dibahas di blog ini, rasa rasanya belum lengkap. Didalam menetukan parameter geoteknik setidaknya ada tiga laboratorium test yang dilakukan untuk mendapatkan nilai kohesi dan sudut geser dalam yang nantinya akan digunakan dalam perhitungan analisis kestabilan lereng untuk mendapatkan nilai faktor keamanan. Laboratorium test tersebut diantaranya;

1. UCS (Unconfined Compression Strength Test) 
2. Direct Shear Strength.
3.  Triaxial Test 

Pada bagian ini kita akan membahas direct shear strength atau kuat geser langsung. Kuat geser tanah atau batuan adalah kemampuan tanah melawan tegangan geser yang terjadi pada saat terbebani. keruntuhan geser atau shear failure tanah atau batuan terjadi bukan disebabkan karena hancurnya butir butir tanah tersebut tapi karena adanya gerak relatif antara butir butir tanah tersebut. Pada peristiwa kelongsoran suatu lereng berarti telah terjadi pergeseran dalam butir butir tanah tersebut. Kekuatan geser yang dimiliki oleh suatu tanah atau batuan dipengaruhi oleh faktor faktor dibawah ini;

Pada tanah berbutir halus (kohesif ) misalnya lempung kekuatan geser yang dimiliki tanah disebabkan karena adanya kohesi atau lekatan antara butir butir tanah atau biasa disebut dengan kohesi (C).

Pada tanah atau batuan dengan butir kasar (non kohesif), kekuatan geser disebabkan karena adanya gesekan antara butir butir tanah atau batuan sehingga sering disebut sudut gesek dalam

Pada kondisi alamiah dilapangan kondisi material tanah maupun batuan selalu bercampur sehinga kekuatan geser disebabkan karena adanya lekatan (karena kohesi) dan gesekan karena adanya sudut geser dalam pada butir butir batuan dan tanah.

Kuat geser batuan dinyatakan dalam rumus;

Hubungan antara tegangan total, tegangan efektif dan tegangan air pori adalah sebagai berikut;

Berikut ilustrasi sederhana dari alat direct shear strength;

Secara sederhana sampel tanah atau batuan dimasukkan kedalam alat seperti tabung yang kemudian diberi beban normal yang besarnya tetap. Sampel tersebut kemudian digeser dengan gaya () yang besarnya secara berkala dinaikkan sampai sampel tanah atau batuan tersebut pecah (). Dan sleuruh angka tersebut dicatat kemudian diplot kedalam grafik.

Saat ini alat untuk mengukur direct shear strength sudah otomatis dengan komputer dalam menghitung displacement dari sampel tersebut karena dibutuhkan ketelitian yang sangat tinggi dan harus sangat cepat untuk mencatat tiap perubahan. ada tiga gauge yang harus dicatat per tiap perubahan gaya yang diberikan seperti horizontal displacement gauge, vertical displacement gauge dan shear load gauge. Untuk memulai bisanya ditentukan beberapa nilai beban atau tekanan normal (psi) yang akan diberikan pada tiap sampel yang berbeda.

Dalam tabel dibawah  ini saya coba mencoba menjelaskan secara sederhana perhitungan dalam menentukan direct shear strength:

Sampel tanah atau batuan 1 diberikan gaya normal 2.27 psi dan seterusnya utk sampel 2 & 3. Kemudian pada tabel berwarna biru kita dapat melihat nilai gaya horizontal yang diberikan pada sampel dan didapatkanlah pembacaan nilai horizontal displacement (Tabel oranye), load dial reading (Tabel kuning) dan shear force (Tabel merah).

Untuk shear stress (Tabel hijau) didapat dari pembagian horizontal shear force (Tabel merah) dengan luas area.

Hal yang sama dilakukan pada beberapa sampel dengan pemberian gaya normal yang berbeda, setelah itu dibuat grafik nilai dari shear stress (Tabel hijau ) vs horizontal displacement (Tabel oranye) dengan beberapa sampel yang berbeda seperti pada gambar dibawah;

Setelah diplot maka dari grafik tersebut kita mendapat nilai peak dimana saat sampel batuan pecah/failure/runtuh, langkah selanjutnya adalah nilai tersebut dijadikan gravik antara horizontall stress maksimal saat batuan pecah vsnormal stress tiap tiap sampel.

Maka akhirnya didapat persamaan

Saya mencoba menjelaskan sesederhana mungkin dan bagaimana prakteknya, kalau masih ada yang belum jelas dapat berkomentar dan akan kita diskusikan bersama, dan kalo ada yang kurang boleh dikoreksi, masih belajar.

Ditulis pada saat melakukan evakuasi unit karena terdeteksi slope instability pada salah satu site tambang dengan kontraktor ternama di indonesia.
22:43 May 19, 2017.


Reference :

• ASTM D 3080 Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions.
• Engineering Properties of Soils Based on Laboratory Testing Prof. Krishna Reddy, UIC