Aplikasi Geologi dalam Konstruksi Rekayasa



Artikel ini menyoroti enam aplikasi geologi teratas dalam konstruksi teknik.

1. Batu Bangunan:

Ada berbagai jenis batuan yang harus ditata dan dibentuk untuk digunakan dalam konstruksi. Sifat geologis dan fisik tertentu harus dipenuhi untuk batu bangunan yang baik. Ketahanan, kemudahan pengangkutan dan penampilan yang menyenangkan selain kemudahan proses penggalian adalah beberapa sifat penting yang dibutuhkan untuk membangun batu.

Komposisi mineral batu bangunan perlu diketahui untuk menentukan kesesuaian dan daya tahannya. Mineral tertentu seperti rijang, pirit, kandungan mika yang tinggi berbahaya dan merugikan dan batuan yang mengandungnya harus dihindari. Kehadiran mineral seperti pirit yang teroksidasi dengan mudah menghasilkan noda yang tidak sedap dipandang membuat batuan tidak diinginkan. Batuan berbutir kasar lebih lemah dari batuan berbutir halus.

Agar batu tahan lama, ia harus mempertahankan ukuran, kekuatan, dan penampilan aslinya untuk waktu yang sangat lama. Ini hanya mungkin bila batu memiliki kapasitas untuk menahan aksi pelapukan atmosfer dan hujan. Sifat lain untuk pekerjaan bangunan dan sifat lain untuk batu bangunan yang baik adalah kekuatan remuk, tahan api, daya serap dll.

Batuan yang umumnya digunakan untuk bangunan dan konstruksi lainnya adalah granit dan batuan beku terkait lainnya dan batu kapur, marmer, batu tulis, batu pasir. Di antara batuan beku dan metamorf batuan beku, batuan yang umum digunakan adalah granit dan gneisses.

Granit, karena tekstur butirannya, warna yang menyenangkan dan sifat yang menguntungkan seperti kekuatan tekan tinggi dan daya serap rendah banyak digunakan. Granit dapat digali dengan mudah karena memiliki sambungan dan bidang divisi tertentu yang berkembang dengan baik. Basal dan dolerit logam jalan cocok. Namun ini biasanya tidak disukai untuk pekerjaan bangunan karena warnanya gelap atau kusam.

Batu pasir dan kuarsit banyak terdapat dan digunakan untuk pekerjaan bangunan. Kuarsit karena kekerasannya yang ekstrem membuat pekerjaan menjadi sulit dan mungkin tidak disukai dalam pembuatan batu. Batugamping yang mudah digali, terutama digunakan untuk pekerjaan bangunan. Mereka ringan dan tersedia dalam warna yang menyenangkan. Kelereng paling sering digunakan untuk pekerjaan dekoratif pada bangunan.

Slate yang merupakan batuan metamorf dapat terbelah secara merata menjadi lapisan tipis dan digunakan untuk atap dan paving pada bangunan. Laterit, batuan tahan lama digunakan sebagai batu bangunan. Itu juga digunakan sebagai logam jalan terutama di negara-negara tropis seperti India. Dengan penggunaan beton semen yang luas pada bangunan dan konstruksi lainnya, batuan dihancurkan menjadi agregat ukuran kecil dan digunakan untuk membuat beton semen.

Untuk agregat untuk membuat granit beton, kuarsit dan basal banyak digunakan. Saat ini bangunan beton dan dinding beton bertulang kadang dihadapkan dengan batu untuk memberikan tampilan yang menarik dan juga berfungsi sebagai lapisan pelindung terhadap air hujan dan gas atmosfer.

Batu alam menghadirkan kemegahan dan keindahan pada bangunan. Selain itu, perawatan dan pemeliharaan struktur batu tidak sulit dan oleh karena itu granit dan batu kapur banyak digunakan sebagai batu penutup.

Batu Bangunan India:

Sebagian besar kuil dan bangunan publik di India Selatan dibangun dari granit dan gneis yang tersedia di batuan Archaean tertua di India. Berbagai granit yang disebut charnockite adalah batu bangunan yang sangat bagus yang digunakan dalam pembangunan tujuh pagoda di Mahabalipuram dekat Chennai. Batupasir vindhyan dan juga batupasir dari formasi lain yang lebih tua banyak digunakan sebagai batu bangunan yang baik di India.

Batupasir vindhyan digunakan dalam pembangunan struktur besar seperti Stupa Buddha di Saranath, Barhut, Sanchi, kota Kaisar Akbar di Fatehpur Sikri dekat Agra dan bangunan Mughal yang terkenal di Agra dan Delhi, bangunan Loksabha, Rashtrapati Bhavan dan administrasi gedung perkantoran Pemerintah India di New Delhi. Batupasir vindhyan digunakan untuk lantai, atap, tiang telegraf, kusen jendela dll.

Batupasir Athgarh dari bebatuan Gondwana bagian atas di Orissa memiliki beragam keindahan dan daya tahan yang luar biasa. Batupasir ini digunakan dalam konstruksi kuil terkenal Puri-Jagannath, Bhubaneswar, Konark dan gua Buddha di Kandagiri dan Udayagiri. Batupasir Tirupathi dari Andhra Pradesh dan batupasir Sathyavedu dari Tamil Nadu digunakan dalam bangunan dan batupasir ini juga diperoleh dari formasi Gowanda.

Batu kapur ditemukan di banyak tempat di India. Ini berfungsi sebagai bangunan yang sangat baik dan batu hias. Taj Mahal yang Bergengsi dibangun dari kelereng Makrana dari Archaen Dharwars. Batu kapur berkualitas baik ditemukan di distrik Guntur dan Kurnool di Andhra Pradesh.

Lempengan cadappa terkenal yang digunakan sebagai batu paving, permukaan meja, tangga, dan batu pagar berasal dari penggalian batu kapur di Andhra Pradesh dekat Yerraguntha (distrik Cadappa) dan Betamcherla (distrik Kurnool). Mereka memoles dengan baik dan dapat dipecah menjadi lempengan dengan ketebalan 12 mm atau lebih hingga ukuran 1,25 m.

Maharashtra, Madhya Pradesh, Pantai Barat Malabar dan tempat-tempat lain dikenal sebagai penghasil laterit berkualitas baik. Ini adalah batu bangunan yang tahan lama. Itu memungkinkan untuk dipotong menjadi balok saat baru digali. Itu akan mengeras pada eksposur ke udara. Karena keberadaannya yang melimpah, ia juga digunakan sebagai logam jalan.

Batu tulis digali di dekat Dharmsala di distrik Kangra, Kund di distrik Gurgaon, Monghyr di Bihar dan Markapur di perbatasan Nellore-Kurnool.

Penambangan Batu:

Dua jenis penggalian yang berbeda diikuti. Dalam salah satu jenis galian tujuannya adalah untuk mendapatkan batu-batuan berupa balok-balok besar dan tidak pecah. Pada jenis lainnya tujuannya adalah untuk mendapatkan bentuk batu kasar yang tidak beraturan yang dimaksudkan untuk agregat beton, logam jalan dan berbagai proses pembuatan.

Metode penggalian tergantung pada struktur, pembelahan, kekerasan, komposisi dan sifat fisik lainnya, serta posisi dan karakter endapan.

Prinsip dasar dalam penggalian adalah bahwa permukaan kerja tambang harus direncanakan sedemikian rupa sehingga batuan yang terpisah harus lepas bebas dan meluncur ke depan sebagian besar karena beratnya sendiri. Mungkin tidak dibenarkan untuk memulai pekerjaan pengembangan deposit sebelum kita yakin akan ketersediaan batuan dengan kualitas yang diinginkan dan dalam jumlah melimpah yang layak untuk dieksploitasi secara menguntungkan.

Karena lereng curam atau tebing di sepanjang parit atau sungai dapat berfungsi sebagai indikator yang berharga untuk memahami penampang di berbagai tingkat dan juga memungkinkan pengujian kualitas di tingkat yang berbeda. Dalam situasi di mana kondisi seperti itu tidak ada di lokasi, mungkin diinginkan untuk mengebor lubang uji pada interval tertentu untuk mengumpulkan data kualitas batuan.

Kualitas dan sifat batuan yang akan digali tergantung pada pemanfaatannya. Misalnya komposisi kimia batuan merupakan pertimbangan penting untuk digunakan sebagai fluks tungku, dalam kapur atau semen. Sifat fisik lebih penting dimana batuan dimaksudkan untuk membuat batu bangunan atau batu dimensi daripada sifat kimia. (Batu dimensi mengacu pada massa batu yang dibutuhkan dalam bentuk balok dengan bentuk dan ukuran tertentu).

Metode penggalian tergantung pada fitur geologis. Ada tiga metode penggalian yang penting, yaitu. Pasang dan bulu metode. Metode eksplosif atau peledakan dan Penyaluran dengan mesin.

Metode plug and feather dalam wedging dan cutting dilakukan pada penggalian batupasir. Metode eksplosif atau peledakan digunakan untuk penggalian batu pecah. Metodenya adalah mengebor, meledakkan dengan bahan peledak dan menggali material. Metode penyaluran dengan mesin digunakan untuk penggalian batugamping.

2. Pasokan Air:

Sumber pasokan air adalah (i) air permukaan dari sungai dan waduk penyimpanan (ii) air bawah tanah dari sumur bor, bor dalam dan sumur artesis. Ketika hujan turun di darat, ia tersebar sebagian oleh limpasan dari permukaan dan sebagian oleh perkolasi ke dalam tanah. Di dataran rendah beriklim lembab diperkirakan sepertiga dari curah hujan yang terkumpul merupakan limpasan, sepertiga meresap ke dalam tanah dan sisanya hilang karena penguapan.

Sumber Air Tanah:

Air bawah permukaan berasal dari beberapa sumber. Sebagian, air bawah tanah merupakan kontribusi langsung dari aktivitas magmatik atau vulkanik. Dalam proses kristalisasi air dikeluarkan yang bergerak ke batuan yang berdekatan untuk menjadi bagian dari suplai bawah tanah. Air seperti itu yang tidak termasuk dalam kristalisasi batuan beku disebut air juvenil atau air magmatik. (Banyak endapan bijih dan urat mineral telah dibuat oleh air juvenil).

Di bawah laut, sedimen yang diendapkan menahan air di celah-celahnya. Setelah beberapa sedimen kedap diendapkan, sebagian dari air ini mungkin terpenjara dan tertahan di dalam sedimen, sampai disadap. Air yang begitu terperangkap dalam sedimen pada saat pengendapan disebut air konat. Air asin yang ditemui secara lokal di beberapa sumur pedalaman adalah air konat.

Sumber utama air bawah permukaan adalah sebagian dari presipitasi yang meresap ke dalam tanah. Bagian utama dari air tanah ini disebut air meteorik.

Pasokan air dari sumber permukaan tidak hanya mencakup air yang diperoleh secara lokal dari sungai dan danau, tetapi juga dari waduk yang disita yang sebagian besar terletak agak jauh dari daerah yang akan disuplai. Maka, kota yang terletak di dekat sungai besar sering memanfaatkan air dari sumber tersebut. Air disaring dan bila perlu dimurnikan secara kimiawi dan bakteriologis sebelum digunakan.

Sumber sungai mungkin mudah diakses dan seringkali lebih murah untuk diperoleh daripada pasokan sumur yang mungkin melibatkan program pengeboran yang mahal. Sebaliknya, biaya penjernihan air sungai sebelum dialirkan ke masyarakat lebih besar daripada biaya untuk mengolah air sumur.

Danau dan sungai kebetulan menjadi tempat termudah untuk mendapatkan air. Namun, bahkan di peradaban paling awal pun diketahui bahwa memang ada kebutuhan untuk mengebor sumur untuk menimba air dari bawah tanah. Ruang pori batuan menahan air. Di batupasir yang tidak disemen, pori-pori membentuk 20 hingga 25 persen batuan.

Dalam serpih porositas mungkin masih lebih tinggi. Namun, air hanya dapat diperoleh dari batuan yang memiliki permeabilitas yang cukup besar selain porositas. Batuan reservoir ini disebut akuifer. Akuifer sebagian besar terdiri dari batupasir. Beberapa batu kapur dan batuan lainnya juga mengandung air dalam rekahan di dalamnya. Laju pergerakan air cenderung tinggi di sepanjang patahan dan zona sambungan.

3. Tabel Air:

Tabel air adalah salah satu fitur terpenting yang terkait dengan studi air tanah. Muka air tanah adalah tingkat di bawah mana tanah sepenuhnya jenuh dengan air dan di atasnya ruang pori batuan mengandung air dan juga udara. Permukaan air naik di bawah bukit dan jatuh ke arah danau dan sungai.

Gambar 18.1 Menunjukkan hubungan tipikal antara tabel air dan topografi. Tabel air jelas akan berada di tingkat sungai dan danau di pinggirannya. Kedalaman dari permukaan tanah ke tabel air sangat tergantung pada jenis batuan dan iklim. Di daerah lembab, tanah jenuh dapat mencapai kedalaman beberapa meter di bawah permukaan.

Ketinggian air di rawa berada pada atau sedikit di atas permukaan tanah. Sebaliknya di gurun, permukaan air mungkin ratusan meter di bawah permukaan tanah. Secara umum semua batuan di bawah permukaan air menjadi jenuh dengan air sampai tingkat yang dicapai ke bawah di mana tekanan tinggi akibat berat beban berlebih mengurangi ruang pori hingga hampir nol. Ada beberapa kasus strata kedap air yang dapat menahan air pada kedalaman yang lebih tinggi dari tabel air tanah normal di daerah tersebut.

Mungkin ada beberapa situasi di mana strata kedap air dapat menampung badan air pada tingkat yang lebih tinggi dari permukaan air tanah normal. Dalam kasus seperti itu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 18.2, terlihat jelas bahwa badan air bagian atas dapat ditembus dengan mengebor sebuah sumur sementara tanah di bawahnya mungkin benar-benar kering.

Kondisi permukaan air dapat bervariasi di banyak daerah karena pergantian lapisan permeabel dan kedap air, lipatan dan garis patahan. Lapisan kedap dapat menghalangi aliran air bawah tanah dan mengisolasi cakrawala bantalan air sehingga setiap kelompok lapisan permeabel dapat memiliki permukaan airnya sendiri. Tanaman keluar dari lapisan seperti itu umumnya bertanggung jawab atas garis mata air yang terputus-putus di sepanjang sisi bukit seperti pada Gambar 18.3.

4. Sumur Artesis:

Di tempat-tempat tertentu, air tanah tertahan di zona permeabel oleh batuan kedap air di kedua sisinya. Air yang ditahan adalah air terbatas dan zona permeabel disebut akuifer. Air batas ini biasanya di bawah tekanan dan karenanya akan naik di sumur yang menyadapnya. Air yang terkurung di bawah tekanan seperti itu disebut air artesis. Sumur yang airnya naik di atas permukaan air tanah yang berdekatan disebut sumur artesis.

Kondisi berikut diperlukan untuk aliran artesis:

(i) Suatu zona atau dasar permeabel yaitu akuifer.

(ii) Batuan yang relatif kedap air di atas dan di bawah sehingga membatasi air di dalam akuifer.

(iii) Kemiringan akuifer yang memadai untuk memberikan gradien hidrolik.

(iv) Suatu daerah pengambilan sehingga akuifer dapat diisi dengan air.

Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar. 18.4. Lapisan batuan kedap air di atas dan di bawah akuifer diperlukan untuk menjamin kehilangan tekanan. Kemiringan lapisan memberikan gradien hidrolik yang memanjang dari tingkat kejenuhan menuruni kemiringan struktur sejauh struktur berlanjut. Perairan artesis paling banyak ditemukan pada lapisan batupasir permeabel yang ditutupi oleh serpih kedap air atau jenis lain dalam rangkaian batuan sedimen.

Ketika air dipompa terus menerus dari sumur, laju pelepasan melalui bebatuan biasanya jauh lebih kecil daripada laju pemompaan dan aliran melalui bebatuan tidak akan cukup untuk mempertahankan ketinggian awal dan akibatnya muka air tanah tertekan di sekitar sumur yang mengarah ke tabel air berbentuk kerucut yang tertekan disebut kerucut depresi atau kerucut kelelahan. Sumur yang dalam dari mana tingkat debit yang besar dipompa dapat menyebabkan sumur-sumur tetangga yang lebih kecil hadir dalam kisaran kerucut depresi ke keadaan kelelahan.

Air Tanah di Wilayah Pesisir dan Kepulauan:

Keberadaan airtanah tawar di wilayah pesisir dan pulau-pulau menjadi hal yang menarik. Lapisan di daerah tersebut sebagian besar permeabel terdiri dari pasir, lempung, karang, batu kapur dll. Saat hujan turun, air hujan meresap melalui lapisan ini dan menjadi air tanah segar.

Namun, air asin laut merembes ke dalam substrata mendorong air tawar ke atas sehingga membuatnya mengapung di atasnya, karena air laut lebih padat daripada air tawar. (Perlu dicatat bahwa 12 m kolom air asin di laut seimbang dengan 12,3 m kolom air tawar). Pada Gambar 18.6, kolom H air tawar seimbang dengan ketinggian h air asin. Jika tinggi meja air tawar di atas permukaan laut adalah t.

maka, H = h + t = Sh

dimana S = berat jenis air garam.

(S – 1) h = t

H = t / S – 1

Kejadian Air Tanah di India:

Dataran sungai Indus dan Gangga merupakan reservoir air tawar yang sangat besar, memasok sumur-sumur. Di daerah perbukitan terdapat mata air di mana batuan yang tembus air dan kedap air saling tumpang tindih dan miring atau terlipat. Mereka terbentuk di mana batuan dilalui oleh kekar, retakan dan patahan.

Basal vesikular membentuk akuifer yang baik dalam formasi perangkap Deccan di Maharashtra dan Madhya Pradesh menghasilkan air yang baik. Gujarat, Arcot Selatan di Tamil Nadu, Pondicherry dan distrik Godavari Timur dan Barat di Andhra Pradesh memiliki mata air artesis.

Di distrik Tanjore, Madurai dan Trunelveli di Tamil Nadu, tanah di bawahnya adalah tanah liat atau batuan lunak yang menghasilkan air yang baik dalam jumlah yang cukup. Di daerah pantai barat seperti Kerala dan Karnataka, substratumnya adalah laterit yang sebagian besar menghasilkan air tanah dalam jumlah yang baik. Mata air panas dan mineral terdapat di beberapa bagian India – Mumbai, Punjab, Bihar, Assam, kaki bukit Himalaya dan Kashmir.

5. Situs Bendungan dan Waduk:

Berbeda dari pasokan sungai, sumber permukaan dataran tinggi menyediakan air untuk kota-kota, air disimpan di waduk penampungan dan dialirkan ke kota-kota melalui jalur pipa dan saluran air. Bendungan juga untuk menampung air untuk pembangkit listrik tenaga air, bersama dengan terowongan untuk mengalirkan air.

Dimana limpasan dimanfaatkan dengan cara ini (yang berbeda dari fraksi perkolasi dari curah hujan) dan air ditahan, ada banyak faktor geologis yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi baik untuk waduk maupun bendungan. Reservoir harus memiliki efisiensi penahan air maksimum dan bendungan harus didirikan dengan aman.

Nasihat geologi sekarang menjadi hari yang dicari untuk sebagian besar usaha teknik sipil dan umumnya penting di mana lokasi dengan ukuran apa pun untuk reservoir harus dipilih.

Ketika kondisi geologis dipelajari dan ditemukan memuaskan, maka dapat ditangani oleh insinyur, namun insinyur harus memiliki pengetahuan geologi yang cukup untuk mengenali kemungkinan masalah yang mungkin harus dihadapi dan kapan membutuhkan nasihat ahli.

Investigasi geologi menyeluruh harus dilakukan sebelum pekerjaan dimulai dan semua pengamatan harus dilanjutkan selama pengerjaannya, karena informasi tambahan mungkin tersedia dan prediksi geologis mungkin diperlukan untuk memandu program penggalian saat konstruksi berlangsung.

Harus disadari bahwa jebolnya sebuah bendungan besar mengakibatkan bencana yang meluas di hilir, bencana yang melibatkan kehidupan dan kehidupan ratusan orang. Oleh karena itu, para insinyur dan staf mereka memiliki tanggung jawab yang luar biasa. Masalah geologis di beberapa lokasi mungkin muncul secara tak terduga dan kompleks yang membutuhkan analisis profesional yang sangat terampil.

Mungkin tidak berlebihan untuk menyebutkan bahwa memang benar bahwa banyak keruntuhan bendungan terjadi bukan karena kesalahan desain struktur itu sendiri, tetapi karena kondisi geologis yang tidak dipahami secara memadai sebelumnya. Jika tingkat rembesan tanah yang parah tidak diketahui dan bendungan dibangun dengan biaya tinggi, bendungan itu bahkan mungkin tetap kuat dan kokoh tetapi tanpa menaikkan permukaan air ke hulu, sehingga menggagalkan tujuan bendungan itu sendiri.

Penulis tergoda untuk mengutip kata-kata paling menyentuh dari ahli geologi hebat berikut ini. Berkey dalam makalahnya Responsibilities of the Geologist in Engineering projects.

Bendungan harus berdiri. Tidak semuanya demikian, dan ada banyak tingkat ketidakpastian tentang mereka. Waduk harus menampung air. Tidak semuanya demikian, dan ada banyak cara untuk menghilangkan air.

Pekerjaan harus dilakukan dengan aman sebagai pekerjaan konstruksi. Tidak semuanya, ada banyak sumber bahaya.

Seluruh struktur harus permanen dan pekerjaan memiliki hak untuk dilakukan dalam perkiraan semula. Tidak semuanya, dan ada banyak alasan untuk kegagalan atau kelebihan biayanya, kebanyakan dari mereka bergantung secara geologis atau geologis.

Jenis dan Tujuan Bendungan:

Bendungan dibangun untuk bertindak sebagai penghalang untuk menahan air yang dimaksudkan untuk berbagai keperluan. Penggunaan utamanya adalah untuk menyediakan pengaturan aliran dan penyimpanan untuk pasokan air masyarakat atau industri, listrik, irigasi, pengendalian banjir, pengaturan sedimen aliran dll.

Kelas utama bendungan adalah bendungan tanah atau batu dan bendungan batu. Pemilihan jenis tanah atau urugan batu didasarkan pada pondasi, sumber material dan tentu saja pada ekonomi proyek. Dalam situasi di mana bahan dasar terlalu lemah untuk mendukung bendungan batu dan batuan yang kuat hanya ada pada kedalaman yang sangat dalam, digunakan bendungan yang diisi tanah atau batu.

Jika batuan kedap air di lokasi terdapat pada kedalaman kecil yang cukup kuat untuk menopang struktur batu, baik bendungan batu atau bendungan tanah dapat dibangun. Pilihannya akan menjadi hasil analisis ekonomi.

Bendungan tanah mungkin kedap air secara homogen atau dapat dilengkapi dengan lapisan kedap air, inti dan permukaan. Jenis bendungan beton yang biasa adalah jenis gravitasi, lengkungan dan penopang. Bendungan tanah dan juga batu membutuhkan sumber ekonomi dari bahan yang dibutuhkan untuk konstruksi.

6. Terowongan:

Mungkin tidak ada proyek teknik lain yang kelayakan, perencanaan, biaya, desain, teknik yang digunakan dan risiko kecelakaan serius selama konstruksi sangat bergantung pada geologi situs seperti pada pembuatan terowongan.

Sementara zona di mana terowongan dibangun ditentukan oleh tujuannya, keputusan untuk membuat terowongan (alih-alih, membangun jembatan), dipengaruhi oleh kesulitan geologis relatif. Garis terowongan yang tepat dapat ditentukan oleh pilihan kondisi geologi lokal yang menguntungkan atau sulit.

Kemudahan relatif ekstraksi batuan dan stabilitas batuan dan wajah adalah faktor utama dalam tingkat kemajuan dan biaya pengaturan dan juga untuk mengetahui apakah mesin pemboran batu dapat digunakan dan apakah tanah membutuhkan dukungan dan apakah perlu menggunakan udara terkompresi.

Misalnya, jika saluran yang terkubur atau gerusan dalam yang diisi dengan pasir jenuh dan kerikil bertemu dengan tak terduga, akibatnya aliran air di permukaan terowongan akan mengakibatkan kecelakaan serius.

Dalam proyek pembuatan terowongan, faktor-faktor geologis berikut harus dipertimbangkan:

(a) Kemudahan dalam ekstraksi batuan dan tanah.

(b) Kekuatan batuan dan kebutuhan untuk menopangnya.

(c) Berapa banyak materi batuan yang secara tidak sengaja tergali di luar garis batas garis terowongan yang direncanakan (yaitu over break) di mana bahan peledak digunakan.

(d) Kondisi air tanah ada dan perlu dialirkan sama.

(e) Kemungkinan suhu tinggi yang terjadi di terowongan yang sangat panjang dan kebutuhan akan ventilasi.

Luasnya derajat perubahan kondisi di atas sepanjang garis terowongan penting dalam perencanaan dan juga biaya. Perubahan tersebut terkait dengan struktur yang mengontrol jenis batuan apa yang ada di segmen terowongan tertentu dan bagaimana lapisan batuan dan sifat anisotropik lainnya diorientasikan sehubungan dengan permukaan terowongan, dan seberapa banyak yang dilemahkan oleh rekahan.

Untuk penggalian terowongan, kondisi geologi yang ideal adalah sebagai berikut:

(a) Ditemukan satu jenis batuan.

(b) Zona sesar dan intrusi tidak ada.

(c) Tidak diperlukan pengaturan dukungan khusus di dekat muka.

(d) Batuan kedap air.

Di bawah kondisi geologis yang seragam, dapat terjadi tingkat kemajuan yang seragam tanpa memerlukan perubahan teknik yang memakan waktu dan pengaturan rentan yang rumit. Kemampuan batu tahan pemotongan dan faktor biaya menjadi pertimbangan penting.

Konstruksi menjadi sangat mahal dalam situasi berikut:

(a) Sejumlah besar air bertemu dengan.

(b) Karena suhu batuan yang berlebihan, tempat tersebut tidak cocok untuk pekerja.

(c) Batu itu diisi dengan gas berbahaya.

Terowongan di Tanah Lepas:

Dalam kasus di mana terowongan didorong pada kedalaman yang dangkal (katakanlah pada kedalaman sekitar 15 m) ada kemungkinan bahaya keruntuhan atap dan juga keruntuhan sisi karena tekanan radial. Oleh karena itu perlu untuk mengambil tindakan pencegahan selama operasi dan pelapisan.

Dalam kasus di mana terowongan didorong pada kedalaman yang besar (katakanlah pada kedalaman 30 m sampai 60 m) material yang terkonsolidasi dapat bertahan dengan baik kecuali jika terendam air. Dalam hal ini tekanan pada atap dan samping akan berkurang dan kemungkinan jatuhnya batu dari atas dan samping akan berkurang. Terowongan, bagaimanapun, harus dilapisi seluruhnya.

di batuan beku:

Dalam hal ini suhu batuan tinggi ada. Semakin dalam terowongan, semakin tinggi suhunya. Suhu yang tinggi dapat diatasi dengan penyiraman atau pemberian cold blast. Mata air tidak mungkin ditemui dalam kasus ini. Kayu mungkin tidak diperlukan kecuali dalam beberapa kasus. Lapisan juga dapat dihindari.

Terowongan di batuan sedimen:

Dalam kasus ini, mata air yang berat dapat ditemui. Oleh karena itu perlu untuk menyediakan lapisan. Kadang-kadang gas karbon ditemui dan ini diatasi dengan pancaran air.

Terowongan pada batuan metamorf:

Kemajuan pembuatan terowongan tergantung pada sifat batuan dan sifat-sifatnya seperti kekerasan, kohesi. Penggalian terowongan cukup mudah dilakukan pada batuan yang terkonsolidasi seperti batuan beku dan batuan metamorf. Contoh: granit, batugamping, marmer.

Dalam kasus batuan sedimen bertingkat, penggerak terowongan harus sepanjang pemogokan lapisan, sehingga lapisan yang sama akan bertemu dengan arah kemajuan dan kondisi kerja akan sama. Dalam formasi sedimen, bagian utama terowongan mungkin terletak di serpih dan napal karena proses pemotongannya akan mudah.

Selanjutnya batu pasir bagian atas akan berfungsi sebagai atap yang baik sedangkan batu kapur keras bagian bawah dapat berfungsi sebagai lantai yang baik. Menyediakan terowongan di batu pasir di strata miring berbahaya. Pada kondisi batuan kering mungkin tidak ada keadaan berbahaya, tetapi ketika air meresap kondisinya menjadi berbahaya (Gbr. 18.17).

Pada batuan bertingkat dari lembaran yang lebih tipis, satu atau lebih lapisan terbuka ke terowongan dan air dapat menemukan jalannya. Ada kemungkinan pergerakan di sepanjang bidang dasar dan mungkin seluruh panjang terowongan dapat mengalami geser.

Di tempat tidur yang curam kita harus menghindari penempatan terowongan di batu pasir. Selain itu, tidak disarankan untuk menempatkan terowongan di antara batu pasir dan serpih, karena batu pasir dapat tergelincir ke serpih dan menghalangi terowongan.

Terowongan di strata miring:

Dalam hal ini jika terowongan didorong melintasi pemogokan air strata yang miring kemungkinan akan dipenuhi sebagian besar. Ada bahaya satu tempat tidur tergelincir relatif terhadap tempat tidur yang bersebelahan di bawahnya.

Terowongan melintasi lipatan antiklinal:

Dalam hal ini ada ketakutan akan runtuhnya atap di bawah lengkungan lipatan tepat di atas terowongan.

Terowongan melintasi lipatan sinklinal:

Dalam hal ini akan ada masalah serius dari air di bawah kondisi artesis di lapisan berpori bagian tersebut.

Metode Penggalian:

Ketika sebuah terowongan akan dibangun melalui tanah yang tidak kohesif atau batuan yang lemah (lunak), masalah utamanya adalah menopang tanah daripada menggalinya. Biasanya penggalian dilakukan dengan menggunakan mesin tunneling tanah lunak yang dilengkapi dengan kepala potong putar. Ini mungkin memiliki sistem breasting putar wajah penuh yang tetap menyentuh permukaan tanah saat kepala pemotong bergerak maju.

Irisan kecil tanah dimasukkan melalui slot ke kepala pemotong. Permukaan kerja didukung oleh fluida terkompresi yang dapat berupa udara terkompresi di terowongan atau di mana mesin kompleks digunakan, dibatasi pada area permukaan oleh sekat tekanan.

Metode sebelumnya untuk memiliki udara terkompresi di dalam terowongan itu sendiri melibatkan risiko kecacatan bagi pekerja dan membutuhkan waktu yang dihabiskan secara tidak produktif di akhir setiap shift pada dekompresi.

Dalam perkembangan selanjutnya yang berhasil, bubur lumpur dan air dengan tambahan tanah liat thixotropic, digunakan di muka sebagai pengganti udara. Tanah liat menolak penyelesaian di dalam bubur dan cenderung membentuk kue penyegelan di permukaan. Saat mesin bekerja ke depan, penyangga dipasang di belakangnya.

Faktor utama yang mengatur tingkat kemajuan dan biaya dalam membangun terowongan di bebatuan yang kuat (keras) sebagian besar adalah relatif mudahnya penggalian. Dalam metode tradisional, bagian terowongan yang berurutan diledakkan dengan mengebor pola lubang di batu dan mengisinya dengan bahan peledak dan tembakan.

Kebutuhan akan penopang dan jenis penopang yang akan disediakan tergantung pada stabilitas relatif atap dan juga dinding terowongan. Baut batu dan wire mesh dengan jarak yang lebar dapat digunakan untuk fragmen kecil yang lepas sementara ring beam dengan jarak yang dekat dapat digunakan di mana ada risiko jatuhnya batu.

Belakangan ini penggunaan bahan peledak secara bertahap digantikan oleh mesin bor batu untuk jenis proyek terowongan besar tertentu. Mesin yang dilengkapi dengan pemotong khusus yang mengandung sisipan karbida tungsten yang berjarak dekat dapat menangani batuan dengan kekuatan tegangan tekan lebih dari 300 MN/m 2 .

Kesulitan yang timbul dari kondisi geologi setempat:

Saat menangani terowongan batuan lunak, batuan heterogen atau kondisi variabel yang ada di permukaan terowongan dapat menimbulkan masalah serius yang menambah biaya. Jika batu lempung atau tanah lain dengan kerikil besar bertemu dengan masalah yang hampir mustahil dapat dihadapi ketika mesin slurry-face sedang beroperasi.

Pemotong rolling batu keras efektif untuk batu besar tetapi mungkin tidak digunakan di tanah lunak. Variasi kekuatan tanah di sepanjang garis terowongan harus diantisipasi sehingga penopang yang tepat dapat digunakan saat permukaan terowongan sedang digali. Ketidakmampuan untuk melakukannya dapat menyebabkan penggalian berlebihan.

Terlepas dari variasi kekuatan yang jelas di antara jenis tanah (misalnya antara pasir nonkohesif dan lempung terkonsolidasi sebagian), variasi yang terkait dengan porositas dan saturasi dapat menghasilkan perbedaan yang signifikan. Sedikit variasi kandungan air dapat mengubah tanah yang stabil menjadi tanah yang mengalir. Tanah di lokasi yang tidak stabil dapat dikonsolidasikan dengan menyuntikkan bahan kimia atau semen ke dalamnya atau dengan membekukannya.

Dengan membuat terowongan melalui batuan keras, kesulitan relatif untuk menggali batuan tertentu sebagian bergantung pada apakah bahan peledak yang digunakan atau mesin bor batu yang digunakan. Namun demikian, kedua metode berbagi faktor penting tertentu. Dalam kedua kasus tersebut, tingkat penggalian berbanding terbalik dengan kekuatan menghancurkan batuan dan secara langsung berhubungan dengan jumlah rekahan.

Dalam proses di mana bahan peledak digunakan, hubungan dengan kekuatan diperumit dengan cara di mana beberapa batuan lemah yang tidak rapuh seperti sekis mika, bereaksi terhadap ledakan dan tidak menarik dengan baik untuk muatan tertentu dan oleh peran yang jauh lebih besar dari rekahan. memainkan.

Retakan tidak hanya berfungsi sebagai jalur untuk memperluas gas dari ledakan, tetapi juga sebagai bidang kelemahan di mana batuan akan terbelah. Dalam pembuatan terowongan, kemudahan mengebor lubang tembak tergantung pada kekerasan dan abrasivitas permukaan batuan dan juga pada variasi kekerasan di dalamnya. Bor mungkin cenderung dibelokkan pada batas tajam antara keadaan keras dan lunak.

Mineral keras yang paling mungkin menimbulkan masalah adalah varietas silika seperti kuarsa, batu api, atau rijang yang dapat muncul sebagai urat atau konkresi nodular. Serpih yang mengandung nodul batu besi juga bisa menimbulkan masalah sebagai campuran yang canggung. Mineral yang relatif keras dan batuan yang kuat sering dibentuk oleh metamorfosis termal.

Sekis berkapur yang lemah dan lunak dapat berubah menjadi calchornfels keras yang kuat. Hal ini telah ditemukan sebagai faktor geologis yang signifikan dalam beberapa proyek pembangkit listrik tenaga air di mana reservoir berada di lokasi dataran tinggi yang sesuai dengan intrusi granit besar.

Tunneling di dalam zona termal cenderung menjadi semakin sulit saat granit didekati. Ekstraksi materi batuan yang berlebihan karena bidang kelemahan dapat menyebabkan kerusakan berlebih dan juga jatuhnya batu dari atap.

Persentase tertentu dari kelebihan penggalian yang sesuai dengan bagian yang sempurna biasanya tercakup dalam kontrak. Terobosan yang terjadi selama penggalian tergantung pada intensitas penyambungan dan adanya bidang kelemahan lainnya seperti bidang perlapisan, sekistositas. Secara umum, batuan berlapis baik dengan rekahan memberikan ledakan sementara batuan seragam masif yang diledakkan dengan benar akan memberikan bagian yang bersih.

Wabah yang berlebihan dan risiko batu jatuh dari atap bertanggung jawab dalam situasi berikut:

(a) Pada zona sesar, terutama jika breksi tersemen longgar.

(b) Di tanggul yang lebih sempit dari terowongan yang telah mengembangkan kekar.

(c) Pada sumbu sinklinal di mana sambungan tarik ada.

(d) Pada lapisan batuan fragmental yang dipadatkan secara longgar.

(e) Di mana terdapat lapisan tipis batuan kuat dan lemah (misalnya alterasi batugamping dan serpih) pada tingkat atap atau pada strike sepanjang terowongan dan memiliki kemiringan yang curam.

Rembesan ke dalam terowongan:

Luasnya rembesan ke dalam terowongan melalui batuan tembus pandang dan sambungan merupakan faktor penting yang patut dipertimbangkan. Ini harus dinilai dari pengetahuan tentang kondisi air tanah, permeabilitas sebagian besar batuan dan struktur geologis.

Misalnya, granit, gneiss, sekis dan batuan kristal semacam itu biasanya kering kecuali kemungkinan aliran di sepanjang kekar dan patahan dan mungkin di tepi tanggul yang memotongnya.

Dalam kasus batuan tembus air, aliran air tanah ke dalam terowongan cenderung meningkat di zona sesar dan pada sumbu sinklin. Celah yang terisi air terutama di batu kapur menghadirkan bahaya yang serius. Ini harus diasuransikan dengan menyelidik di depan permukaan kerja dengan lubang bor horizontal kecil.

Related Posts