Konsep Massa Batuan, Struktur Batuan dan Bidang Diskontinu

Massa Batuan

     Massa batuan merupakan volume batuan yang terdiri dan material batuan berupa mineral, tekstur dan komposisi dan juga terdiri dari bidang-bidang diskontinu, membentuk suatu material dan saling berhubungan dengan semua elemen sebagai suatu kesatuan. Kekuatan massa batuan sangat dipengaruhi oleh frekuensi bidang-bidang diskontinu yang terbentuk, oleh sebab itu massa batuan akan mempunyai kekuatan yang lebih kecil bila dibandingkan dengan batuan utuh. Menurut Hoek & Bray (1981) dalam Sitohang (2008), massa batuan adalah batuan insitu yang dijadikan diskontinu oleh sistem struktur seperti joint, sesar dan bidang perlapisan.

Struktur Batuan
          Struktur batuan adalah gambaran tentang kenampakan atau keadaan batuan, termasuk di dalamnya bentuk atau kedudukannya. Berdasarkan keterjadiannya, Struktur batuan dapat dikelompokkan menjadi:

1. Struktur primer, yaitu struktur yang terjadi pada saat proses pembentukan batuan. Misalnya : bidang perlapisan silang (cross bedding) pada batuan sedimen atau kekar akibat pendinginan (cooling joint) pada batuan beku.
2. Struktur skunder, yaitu struktur yang terjadi kemudian setelah batuan terbentuk akibat adanya proses deformasi atau tektonik. Misalnya : lipatan (fold), patahan (fault) dan kekar (joint). Bidang diskontinu dapat ditemukan pada struktur primer maupun struktur sekunder.

Bidang Diskontinu
        Secara umum, bidang diskontinu merupakan bidang yang memisahkan massa batuan menjadi bagian yang terpisah. Menurut Priest (1993) dalam Sitohang (2008), pengertian bidang diskontinu adalah setiap bidang lemah yang terjadi pada bagian yang memiliki kuat tarik paling lemah dalam batuan. Menurut Gabrielsen (1990) dalam Sitohang (2008), keterjadian bidang diskontinu tidak terlepas dan masalah perubahaan stress (tegangan), temperatur, strain (regangan), mineralisasi dan rekristalisasi yang terjadi pada massa batuan dalam waktu yang panjang.
      Menurut Hencher (1987) struktur geologi dan diskontinuitas pada batuan merupakan bidang-bidang lemah dan jalur perembesan airtanah. Keberadaan struktur geologi dan diskontinuitas akan mengurangi tingkat kekuatan geser batuan dan implikasi utamanya adalah meningkatkan peluang terjadinya longsor. Dengan munculnya bidang lemah tersebut, maka batuan yang tadinya utuh akan berubah menjadi massa batuan dengan kekuatan yang jauh lebih kecil dari sebelumnya. Seiain itu, beban yang diterima oleh massa batuan juga akan diteruskan secara anisotrop ke sekitarnya, sehingga dengan demikian tingkat kestabilan lereng juga akan menurun. Menurut Hencher (1987), struktur geologi dan diskontinuitas pada batuan yang berhubungan dengan geoteknik pada kestabilan lereng adalah: kekar, sesar, batas litologi dan bidang perlapisan, serpihan dan orientasi mineral pada batuan metamorf.

Beberapa jenis bidang diskontinu yang digolongkan berdasarkan ukuran dan komposisinya adalah sebagai berikut:

1. Fault (patahan) adalah bidang diskontinu yang secara jelas memperlihatkan tanda-tanda bidang tersebut mengalami pergerakan. Tanda-tanda tersebut diantaranya adalah adanya zona hancuran maupun slicken sided atau jejak yang terdapat di sepanjang bidang fault. Fault dikenal sebagai weakness zone karena akan memberikan pengaruh pada kestabilan massa batuan dalam wilayah yang luas.
2. Joint (kekar). Bidang diskontinu yang telah pecah namun tidak mengalami pergerakan atau walaupun bergerak, pergerakan tersebut sangat sedikit sehingga bisa diabaikan. Joint merupakan jenis bidang diskontinu yang paling sering hadir dalam batuan.
3. Bedding (bidang pelapisan). Bedding terdapat pada permukaan batuan yang mengalami perubahan ukuran dan orientasi butir dari batuan tersebut serta perubahan mineralogi yang terjadi selama proses pembentukan batuan sedimen.
4. Fracture dan crack. Fracture diartikan sebagai bidang diskontinu yang pecah tidak paralel dengan struktur lain yang tampak pada batuan. Beberapa rock mechanic engineer menggunakan istilah fracture dan crack untuk menjelaskan pecahan atau crack yang terjadi pada saat pengujian batuan, peledakan dan untuk menjelaskan mekanisme pecahnya batuan brittle.
5. Fissure. Ada banyak ahli yang menjelaskan pengertian fissure, salah satunya adalah menurut Fookes dan Denness (1969) dalam Sitohang (2008) yang mendefinisikan fissure sebagai bidang diskontinu yang membagi suatu material utuh tanpa inemisahkannya menjadi bagian terpisah. 

         Adanya bidang diskontinu pada batuan akan mempengaruhi banyak hal yang berhubungan dengan aktifitas penambangan. Diantaranya adalah pengaruh terhadap kekuatan dari batuan. Seniakin banyak bidang diskontinu yang memotong massa batuan, semakin kecil pula kekuatan dan batuan tersebut. Bidang-bidang diskontinu yang ada pada massa batuan inilah yang memiliki potensi untuk menyebabkan terjadinya failure pada batuan yang diekskavasi. Selain itu adanya bidang diskontinu juga akan memberikan pengaruh lain dalam sebuah kegiatan pertambangan. Hal ini berkaitan dengan ukuran fragmentasi material yang ditambang.

       Dari semua jenis bidang diskontinu yang ada, joint adalah yang paling sering menjadi pertimbangan. Hal ini disebabkan joint merupakan bidang diskontinu yang telah pecah dan terbuka, sehingga bidang joint merupakan bidang yang lemah. Selain itu joint sering bahkan hampir selalu ada pada suatu massa batuan. Oleh sebab itu, dalam pertimbangan geoteknik, seringkali joint lebih menjadi perhatian dibandingkan jenis bidang diskontinu lainnya.

Dalam analisis bidang diskontinu terdapat beberapa istilah yang biasa dipakai secara umum. Berikut ini akan dibahas beberapa poin yang berkaitan dengan bidang diskontinu.

1. Joint Set adalah sejumlah joint yang memiiiki orientasi yang relatif sama, atau sekelompok joint yang paralel. 

2. Spasi Bidang Diskontinu (Joint Spacing). Menurut Priest (1993) ada tiga macam spasi bidang diskontinu. Ketiga macam joint spacing tersebut adalah spasi total (total spacing), spasi set (set/joint set spacing) dan spasi set normal (normal set spacing).

a) Total spacing 

Adalah jarak antar bidang diskontinu dalam suatu lubang bor atau sampling line pada pengamatan di permukaan.

b) Joint set spacing 

Adalah jarak antara bidang diskontinu dalam satu joint set. Jarak diukur di sepanjang lubang bor atau sampling line pada pengamatan di permukaan.

c) Normal set spacing 

Hampir sama dengan set spacing, bedanya pada normal set spacing, jarak yang  diukur adalah jarak tegak lurus antara satu bidang diskontinu dengan bidang diskontinu lainnya yang ada dalam satu joint set.

3. Orientasi Bidang Diskontinu (Joint Orientation). Orientasi bidang diskontinu yaitu kedudukan dari bidang diskontinu yang meliputi arah dan kemiringan bidang. Arab, dan kemiringan dan bidang diskontinu biasanya dinyatakan dalam (Strike/Dip) atau (Dip Direction/Dip).

a) Strike (jurus)

Merupakan arah dari garis horizontal yang terletak pada bidang diskontinu yang miring, Arah ini diukur dari utara searah jarum jam ke arah garis horizontal tersebut.

b) Dip (kemiringan bidang)

Dip adalah sudut yang diukur dan bidang horizontal ke arah kemiringan bidang diskontinu.

c) Dip Direction

Dip direction merupakan arah penunjaman dari bidang diskontinu. Dip & Direction (DDR) diukur dari North searah jarum jam ke arah penunjaman tersebut atau sama dengan 90 derajat dari strike searah jarum jam ke arah penunjaman.

                                         Dip & Direction (DDR) - Strike + 90° (II.l)