9 Sifat Indeks Batuan | Geologi



Artikel ini menyoroti sembilan sifat indeks batuan. Sifat-sifat tersebut adalah:- 1. Gravitasi Spesifik 2. Kadar Air 3. Kadar Air Saturasi (MC) sat 4. Porositas 5. Permeabilitas 6. Konduktivitas Hidraulik 7. Koefisien Pembengkakan 8. Angka Rebound 9. Kekuatan Tekan Uniaksial (atau Tidak Terbatas).

Properti Indeks # 1. Gravitasi Spesifik:

(i) Gravitasi Spesifik Tampak Kering (S b ):

Ini dapat ditentukan dengan dua metode tergantung pada porositas sampel batuan.

(a) Untuk Batuan dengan Porositas Tinggi (>10%):

Tes ini digunakan untuk banyak batuan sedimen dan batuan beku dan metamorf yang sangat lapuk.

Sampel batuan dikeringkan dengan oven pada suhu 105°C selama 12 jam dan ditimbang (W 1 ) Kemudian sampel batuan segera dilapisi dengan lilin parafin atau bahan lain yang diketahui massa jenisnya (y p ). Lapisan lilin didinginkan dan sampel ditimbang (W 2 )

Berat lilin parafin = W p = W 2 – W 1

Selanjutnya, volume air (V) yang dipindahkan oleh sampel diukur.

 

 

 

 

(b) Untuk Batuan dengan Porositas Rendah (<10%):

Pengujian ini dilakukan untuk batuan sedimen yang terpadatkan atau tersementasi dengan baik, semua batuan beku segar dan batuan metamorf. Keseimbangan walker digunakan. Sampel ditangguhkan di udara dan ditimbang (VV,). Dicelupkan ke dalam air dan ditimbang kembali (W 2 ). Maka S b = W 1 / W 1 – W 2

(ii) Gravitasi Spesifik Tampak Jenuh (S b(sat) ):

Jika kadar air saturasi (MC) sat dan berat jenis semu keringnya (S b ) diketahui, maka,

 

 

(iii) Gravitasi Spesifik Butir Mineral Padat (S s ):

  1. Keringkan botol massa jenis dan tutupnya pada suhu 105°C dan timbang (W 1 ).
  2. Batuan dihancurkan menjadi ukuran mata jaring yang kira-kira sama dengan ukuran butir batu. Sampel harus dikeringkan (pada suhu 105°C selama 4 jam) dan dimasukkan ke dalam botol kerapatan (sekitar sepertiga penuh) dan ditimbang (W 2 ).
  3. Air suling ditambahkan ke dalam botol kerapatan sampai sampel serbuk batu tertutup. Botol kerapatan kemudian ditempatkan dalam desikator yang dievakuasi perlahan dari udara.
  4. Lepaskan vakum dan getarkan botol dengan lembut. Ulangi 3 dan 4 sampai tidak ada lagi udara yang keluar dari sampel.
  5. Isi botol densitas dengan air suling, tutup dan simpan dalam penangas suhu konstan selama 1 jam, tambahkan air ke dalam botol jika volume Us berkurang.
  6. Lap hingga kering botol kerapatan bersumbat dan timbang (W 3 ). Kosongkan, bersihkan, dan isi ulang botol densitas dengan air suling dan simpan pada suhu konstan selama 1 jam. Kemudian bersihkan dan timbang kembali (W 4 ).

 

 

 

Dua penentuan harus dibuat untuk setiap sampel dan hasilnya dirata-ratakan.

Properti Indeks # 2. Kandungan Kelembaban:

Untuk menentukan kadar air (MC) sampel batuan ditimbang segera setelah dikeluarkan dari wadah kedap udaranya (W 1 ), katakanlah kantong plastik. Sampel batuan dikeringkan hingga berat konstan dalam oven pada suhu 105°C selama 12 jam. Dinginkan dalam desikator dan timbang kembali (W 2 ). Kemudian,

 

 

Indeks Properti # 3. Saturation Moisture Content (MC) sat :

Jika kadar air sampel sudah ditentukan, kita mengetahui berat sampel kering berlebih (W 2 ). Tempatkan sampel dalam keranjang kawat dan rendam dalam air selama 12 jam. Angkat dan timbang setelah pengeringan permukaan (W 3 ).

 

 

Properti Indeks # 4. Porositas:

Porositas (n) adalah rasio volume rongga dalam tanah atau batuan terhadap volume total. , Jika V v = Volume rongga dan V = Volume total

 

 

Itu dinyatakan sebagai pecahan desimal atau sebagai persentase. Dalam batuan rata-rata 10%, 5% rendah, 15% atau lebih tinggi. Tidak semua rongga dalam batuan saling berhubungan dan dapat diakses oleh cairan penetrasi. Misalnya batu apung adalah batuan yang sangat berpori yang pori-porinya tidak saling berhubungan. Banyak batuan beku dan batuan metamorf tingkat tinggi memiliki retakan yang sangat kecil atau rekahan mikro yang tidak saling berhubungan.

Porositas efektif mengacu pada rasio volume rongga yang saling berhubungan dengan volume total batuan. Rongga yang ada pada batuan umumnya terdiri dari dua jenis, yaitu rongga primer (pori) antara fragmen batuan klastik dan rongga sekunder yang dihasilkan oleh rekahan atau pelapukan kimiawi.

Yang pertama adalah karakteristik dari keseluruhan massa batuan dan porositasnya dengan definisi yang ketat. Yang kedua bergantung pada sejarah batuan selanjutnya dan sangat bervariasi di dalam tubuh batuan. Nilai porositas sebenarnya dari beberapa jenis batuan umum diberikan pada tabel-2 di bawah ini.

Berbagai faktor yang mengontrol porositas batuan sedimen dan tanah adalah sebagai berikut:

(a) Tingkat sementasi (yaitu sejauh mana ruang pori digantikan oleh semen) dan tingkat rekristalisasi pada titik-titik di mana butiran bersentuhan. Keduanya dipengaruhi oleh umur dan sejarah penguburan batu tersebut.

(b) Variasi ukuran butir Karena butir yang kecil dapat mengisi rongga di antara butir yang lebih besar, sedimen dengan variasi besar dalam ukuran butir (sedimen bergradasi baik) memiliki porositas yang lebih rendah daripada sedimen bergradasi buruk.

(c) Pengepakan biji-bijian Jika biji-bijian berbentuk bulat, pengepakan dapat memberikan kisaran porositas dari 26% hingga 47%. Pengepakan yang lebih longgar adalah susunan butir yang kurang stabil dan perubahan dari ini ke susunan yang lebih stabil akan mengurangi porositas dan dapat menyebabkan pengusiran air dari sedimen.

(d) Bentuk butiran Karena reng bersudut, seperti pada mineral lempung sering membentuk jembatan antara butiran lain yang menahannya terpisah dan dengan demikian meningkatkan porositas.

Dalam batugamping kristal, ruang hampa sebagian besar bersifat sekunder dan diatur oleh keberadaan fosil dan bidang perlapisan melalui pencucian karbonat dan pengendapan ulang oleh air tanah yang bersifat asam, dan dengan rekahan pada skala besar dan kecil. Karena pencucian progresif, ruang hampa biasanya bertambah seiring waktu dan gua-gua dapat berkembang.

Properti Indeks # 5. Permeabilitas:

Permeabilitas, k (dimensi L 2 ) adalah ukuran kemudahan aliran melalui batuan atau tanah, terlepas dari sifat-sifat fluida. Ini terkait dengan konduktivitas hidrolik K dengan persamaan

di mana,

Ï = kerapatan

µ = viskositas dinamis

dan g = percepatan gravitasi

Satuan permeabilitas adalah darcy yang kira-kira 10 -8 cm 2 .

Permeabilitas banyak batuan biasa adalah satu atau dua orde magnitudo kurang dari satu darcy dan biasanya dinyatakan dalam milidarsi.

Faktor utama yang mengontrol permeabilitas adalah ukuran rongga, karena jika rongga semakin kecil, semakin besar luas permukaan kontak air dengan mineral padat dan semakin besar gaya kapiler yang menahan aliran.

Pada tanah gembur permeabilitas meningkat dengan (diameter) 2 butir. Aliran juga terjadi melalui rongga sekunder seperti kekar dan, batuan dengan karakter ini disebut sebagai pervious daripada permeable.

Properti Indeks # 6. Konduktivitas Hidraulik:

Konduktivitas hidrolik K adalah ukuran kemudahan aliran air melalui tanah atau batuan di bawah gradien hidrolik tertentu. Konduktivitas hidrolik (dimensi LT -1 ) terkait dengan permeabilitas properti indeks batuan k dan juga dengan viskositas dan densitas fluida (air). Ini bukan properti indeks batu. Ini memiliki dimensi kecepatan dan sering dinyatakan sebagai meter per hari.

Nilai tipikal untuk tanah adalah:

Tanah liat: 0 hingga 1 m per hari

Pasir: 10 hingga 260 m per hari

Kerikil: hingga 300 m per hari

Properti Indeks # 7. Koefisien Pembengkakan:

Koefisien pengembangan adalah ukuran perubahan panjang sampel yang mula-mula dikeringkan dengan oven, kemudian direndam dalam air hingga menjadi jenuh penuh. Ini dinyatakan sebagai rasio panjang asli (kering) dan akhir (jenuh). Perilaku pembengkakan ini berkaitan dengan banyaknya mineral lempung ekspansif yang terkandung dalam suatu batuan.

Properti Indeks # 8. Nomor Rebound:

Angka pantulan (R) diukur menggunakan palu uji beton Schmidt dan digunakan untuk menilai kekuatan batuan di tempat. Ketinggian rebound palu dinyatakan sebagai persentase dari jarak tempuh ke depan dari massa palu.

Properti Indeks # 9. Kekuatan Tekan Uniaksial (atau Tidak Terbatas):

Sebelum menentukan kekuatan spesimen batuan, spesimen batuan perlu disiapkan dengan benar.

Prosedur berikut dapat diadopsi:

(a) Ukuran dan Bentuk Spesimen:

Spesimen uji silinder diberi core baik dari massa batuan di lapangan menggunakan bit inti berongga EX (22 mm), AX (28 mm) atau BX (41 mm) atau dari spesimen tangan di laboratorium menggunakan 25, 38 atau 63 mm dia bit inti berongga. Rasio aspek inti (panjang : diameter) penting dan harus lebih besar dari 2. Permukaan atas dan bawah inti harus halus, sejajar satu sama lain dan tegak lurus terhadap panjang inti.

(b) Metode Pengujian:

Inti yang disiapkan ditempatkan dengan ujungnya yang rata di antara dua pelat. Tingkat kompresi mungkin 0,7 N/mm2 per detik. (stres dikendalikan) dan 1 mm per menit. (deformasi dikendalikan). Kekuatan tekan uniaksial atau tak terbatas diukur dalam N/mm 2 .

Sejumlah spesimen harus diuji dari setiap unit batuan.

Karena variasi kekuatan dalam satu unit batuan kemungkinan besar terjadi karena kondisi berikut:

(i) Sifat-sifat mineral penyusunnya, terutama pengikatnya, adanya belahan dan tingkat perubahannya.

(ii) Keberadaan dan bentuk rongga di dalam batuan dan apakah rongga tersebut terisi air.

(iii) Sifat ikatan antar butiran mineral.

Related Posts