|
6.1 Pendahuluan
Kajian geologi kejuruteraan bertujuan melaporkan dan
membincangkan hubungan antara sifat-sifat kejuruteraan asas tanah
dan batuan syis kuarza-mika dengan indeks bahan terluluhawa. Di
antara sifat yang dikaji ialah kandungan air, spesifik graviti,
taburan saiz butiran dan had Atterberg bagi bahan tanah; serta
kandungan air, keliangan, ketumpatan, kekerasan Shore, indeks
kekuatan beban titik, kekuatan mampatan sepaksi dan kekuatan tensi
sepaksi bagi bahan batuan. Jenis bahan tanah dan batuan yang
meliputi bahan terluluhawa pelbagai gred diuji bagi melihat beberapa
hubungan yang baik antara gred luluhawa dengan beberapa sifat
kejuruteraan yang disebut di atas.
6.2 Sifat fiziko-kimia tanah syis kuarza-mika
6.2.1 Pengenalan
Profil tanah yang agak tebal (~10m) di kawasan kajian
membolehkan sifat kejuruteraan bahan tanah dikaji. Kehadiran
teres-teres pada cerun potongan di kawasan kajian membolehkan sampel
tanah diambil untuk kajian selanjutnya di makmal.
Di dalam kajian ini, beberapa sampel tanah syis kuarza-mika dari
profil luluhawa telah dikutip pada kedalaman dan ketebalan profil
yang berbeza serta pada kedudukan topografi yang berlainan. Sebanyak
kira-kira 25 sampel tanah yang mewakili gred luluhawa IV, V dan VI
digunakan dalam kajian ini. Sifat kejuruteraan bahan tanah syis
kuarza-mika merangkumi spesifik graviti, kandungan air, taburan saiz
butiran dan had Atterberg (Foto 6.1) dijalankan berdasarkan kaedah yang
dicadangkan oleh Institusi Pemiawaian British (BS 1377:1975).
6.2.2 Spesifik graviti dan kandungan air
Bagi sampel tanah yang diuji, peratus kandungan air
berpurata sekitar 19.8% di mana ianya berkisar dari 8.9% hingga
54.7%. Perbezaan ini boleh dikaitkan dengan perbezaan kecil dalam
tekstur dalam tanah-tanah yang berbeza gred luluhawanya, iaitu dari
segi darjah perluluhawaannya. Jadual 6.1
Spesifik graviti (SG) tanah syis kuarza-mika di kawasan kajian pula
berkisar antara 2.69 hingga 2.85 (Jadual
6.2). Nilai SG ini dikaitkan dengan
komposisi tanah syis kuarza-mika yang rata-ratanya terdiri daripada
mineral kuarza (2.65), mika (2.76 - 2.88 bagi muskovit; 2.8 - 3.2
bagi biotit) dan sedikit klorit (2.6 - 3.3).
6.2.3 Taburan saiz butiran
Jadual 6.3 menunjukkan ringkasan keputusan taburan
saiz butiran yang mana bahan tanah syis kuarza-mika (gred IV - VI)
terdiri daripada kelikir, pasir, lodak dan lempung mengikut jumlah
kelimpahannya masing-masing.
Umumnya, taburan saiz pasir pada keseluruhannya adalah tinggi secara
relatifnya, iaitu antara 32.37% hingga 78.34%. Namun, peratus
taburan saiz butiran rata-ratanya menunjukkan penyusutan dengan
peningkatan gred luluhawa (Rajah 6.1). Penyusutan ini boleh
dikaitkan dengan penguraian bahan tanah kepada pecahan (fraksi) yang
lebih kecil disebabkan oleh luluhawa kimia dalam tanah. Taburan saiz
kelikir pula berkisar antara 3.5% hingga 34.6% yang mana secara
perbandingannya, taburan saiz kelikir juga menunjukkan sedikit
penyusutan dengan peningkatan gred luluhawa. Taburan saiz lodak dan
lempung secara relatifnya adalah rendah secara keseluruhannya dan
didapati fraksi halus ini (lodak & lempung) bertambah seiringan
dengan peningkatan indeks luluhawa, iaitu dari gred IV hingga ke
gred VI.
Lengkung tipikal taburan saiz butiran (Rajah 6.1) yang mewakili
bahan tanah gred VI menunjukkan rata-ratanya ianya bersifat halus,
berpasir dan sedikit berkelikir. Lengkung yang mewakili bahan tanah
gred V pula dominannya terdiri daripada fraksi kasar yang lebih
melimpah berbanding dengan bahan gred VI dan gred V. Bahan yang
bergred V ini boleh dicirikan sebagai bahan tanah berpasir,
berkelikir dan berlempung. Manakala bahan gred IV yang juga
merupakan bahan perantaraan antara tanah dan batuan terdiri daripada
bahan yang segaya berbanding bahan tanah gred V dan VI. Bahan gred
IV ini dicirikan oleh bahan yang umumnya bersaiz halus, berpasir dan
berkelikir.
Kedudukan sampul bahan bergred V yang tinggi dan curam menunjukkan
kandungan lempung yang lebih rendah walaupun taburan saiz butiran
bahan ini adalah kurang segaya berbanding dengan bahan gred IV dan
VI. Bahan gred IV pula diwakili oleh sampul yang secara relatifnya
lebih rendah dan curam. Ini menggambarkan taburan saiz butiran yang
segaya dan peratus lempung yang secara relatifnya rendah.
Bahan gred VI (tanah baki) diwakili oleh sampul yang tinggi dan
landai terutamanya pada bahagian fraksi yang menghalus. Sampul ini
menggambarkan peratus kandungan lempung yang secara relatifnya
tinggi dan taburan saiz butiran yang lebih segaya berbanding dengan
bahan gred IV dan V. Pertindihan antara sampul-sampul yang mewakili
gred-gred IV, V dan VI menunjukkan bahawa penguraian bahan batuan
syis kuarza-mika berlaku secara berterusan iaitu dari bahan berbutir
kasar kepada fraksi yang bersaiz lebih halus; khususnya akibat
daripada peningkatan darjah perluluhawaan (Rajah 6.1).
6.2.4 Had Atterberg
Keputusan had Atterberg (Jadual 6.4) menggambarkan
bahawa zon teratas profil luluhawa (terluluhawa lengkap) menunjukkan
sifat keplastikan yang dipengaruhi oleh kehadiran fraksi halus (lodak
& lempung) akibat daripada peningkatan gred luluhawa. Secara umumnya,
kekurangan fraksi halus dalam bahan tanah terluluhawa tinggi (gred
IV) tidak menunjukkan sebarang sifat keplastikan atau tidak plastik.
Dengan ini, hanya bahan bergred V dan VI sahaja dapat ditentukan
sifat keplastikannya.
Hasil kajian tanah syis kuaza-mika di kawasan kajian menunjukkan
fraksi halus bahan bergred V dan VI boleh dikelaskan dalam
kelas-kelas CL-MI dan ML, iaitu masing-masing merujuk kepada lempung
berkeplastikan rendah ke lodak berkeplastikan sederhana dan tinggi (Jadual
6.4; Rajah 6.2).
Had cecair bagi bahan gred V berkisar antara 31.8% hingga 33.0%
berbanding dengan sela 34.2% hingga 37.8% bagi bahan bergred VI. Had
plastik bahan gred V pula berjulat antara 12.36% hingga 21.59% dan
menyusut secara relatifnya kepada 27.98% hingga 28.14% untuk bahan
gred VI; iaitu bagi fraksi yang lebih kasar. Trend pertambahan nilai
had Atterberg ini boleh dikaitkan dengan pertambahan peratus
kandungan lempung seiringan dengan peningkatan gred luluhawa.
Umumnya, hasil ujian had Atterberg menunjukkan indeks keplastikan
meningkat dengan peningkatan darjah perluluhawaan dan pertambahan
peratus lempung di dalam bahan tanah tersebut. Misalnya dalam bahan
gred V, indeks keplastikan bertambah bagi bahan yang dominannya
lempung berbanding dengan sampel yang mengandungi bahan berlodak (ML
& MI).
6.3 Sifat fizik dan mekanik batuan syis kuarza-mika
6.3.1 Pengenalan
Beberapa sifat kejuruteraan batuan syis kuarza-mika
telah ditentukan bagi mengkaji perubahan akibat proses luluhawa. Di
antara aspek-aspek dan parameter-parameter yang dikaji ialah
kandungan air, keliangan, ketumpatan, kekerasan Shore, indeks
kekuatan beban titik, kekuatan tensi sepaksi dan kekuatan mampatan
sepaksi. Sampel batuan yang mewakili batuan bergred I hingga III
dikutip secara rawak di beberapa profil luluhawa di kawasan kajian
untuk dibawa balik ke makmal untuk dilakukan ujian selanjutnya. Foto
6.2 & 6.3
Sampel batuan yang digunakan dalam kajian ini berupa teras silinder
yang bergaris pusat sekitar 54mm (saiz jenis-NX) dengan nisbah
diameter/tinggi sekitar 1:2, 1:1 (sampel berbentuk cakera) dan 1:0.5
(sampel berbentuk cakera nipis).
Oleh kerana nilai-nilai bacaan ujian mekanik batuan adalah amat
dipengaruhi oleh persediaan sampel, maka beberapa syarat dikenakan
kepada sampel-sampel batuan yang diuji. Di antaranya ialah permukaan
hujung silinder haruslah berkerataan sehingga 0.02mm dan paksi
menegak sampel tidak boleh terpesong melebihi 0.001 radian atau
0.05mm dalam 50mm jarak pisahan (Ibrahim Komoo, 1986). Dipastikan
juga hujung sampel dilicinkan dengan serbuk Al2O3 (400 micron) dan
bebas daripada sebarang ketidakrataan.
6.3.2 Keliangan dan ketumpatan
Jadual 6.5 menunjukkan keputusan penentuan
parameter-parameter fizik batuan syis kuarza-mika berdasarkan kaedah
penepuan dan kaliper yang disyorkan oleh ISRM (1974a).
Bagi batuan syis kuarza-mika yang hampir segar dan terluluhawa
sedikit, peratus keliangan adalah sangat kecil (<1%) dan umumnya
berlaku peningkatan porositi secara beransur-ansur dengan
peningkatan gred luluhawa. Secara keseluruhannya, didapati
ketumpatan-ketumpatan seperti ketumpatan pukal, kering dan tepu
menyusut dengan gred luluhawa.
6.3.3 Kekerasan Shore
Ujian ini menilai kekerasan dinamik atau pantulan
pada satu-satu titik di permukaan batuan. Dengan ini, nilai
kekerasan Shore lebih merupakan gabungan kekerasan dinamik mineral
pembentuk batuan (Ibrahim Komoo, 1986).
Pengukuran nilai kekerasan Shore yang dijalankan di makmal
melibatkan alat skleroskop Shore (model C-2) yang dikeluarkan oleh
Shore Instrument Mfg. Co., New York. Teknik yang dilakukan adalah
berdasarkan kaedah yang dicadangkan oleh ISRM (1978b).
Rajah 6.3 menunjukkan ringkasan hasil ujian kekerasan Shore yang diperolehi
daripada 7 sampel batuan berbentuk cakera nipis (~1:0.5) yang
bergred I hingga III.
Hasil kajian menunjukkan bahawa sela nilai purata kekerasan Shore
untuk batuan syis kuarza-mika yang segar atau hampir segar (GI)
adalah antara 61.6 hingga 63.3, manakala batuan bergred II dan III
masing-masing berjulat antara 43.1 hingga 46.7 dan 33.2 hingga 38.3.
Umumnya, nilai kekerasan Shore yang tinggi dikaitkan dengan mineral
yang keras seperti kuarza; manakala nilai terendah pula dikaitkan
dengan mika yang telah mengalami alterasi.
6.3.4 Indeks kekuatan beban titik
Ujian indeks kekuatan beban titik [Is(50)] yang
dijalankan adalah berdasarkan kaedah yang disyorkan oleh ISRM
(1985).
Batuan syis kuarza-mika yang diuji mempunyai julat indeks kekuatan
beban titik antara 0.53 MPa hingga 4.92 MPa. Nilai-nilai tersebut
menggambarkan trend yang menyusut dengan peningkatan gred luluhawa.
Jadual 6.6 menunjukkan hasil keputusan dari ujian indeks kekuatan
beban titik yang dilakukan ke atas 7 sampel teras batuan bergred I
hingga III (Foto 6.5).
Nilai kekuatan mampatan sepaksi (Co) batuan pula diperolehi daripada
rumus [Co = 24 Is(50)] yang dicadangkan oleh ISRM (1981).
Nilai-nilai yang diperolehi tersebut juga menunjukkan trend yang
sama, iaitu kekuatan mampatan sepaksi berkurangan seiring dengan
peningkatan darjah perluluhawaan batuan.
6.3.5 Kekuatan tensi sepaksi
Ujian tensi sepaksi telah dilakukan berdasarkan
kaedah Brazil yang disyorkan oleh ISRM (1978c) [Foto
6.4]. Keputusan (Jadual
6.7) menunjukkan penyusutan secara relatif kekuatan tensi sepaksi
batuan dengan peningkatan gred luluhawa.
6.3.6 Ujian mampatan sepaksi
Ujian mampatan sepaksi telah dilakukan berdasarkan
kaedah yang disyorkan oleh ISRM (1978b) [Foto
6.6]. Didapati kekuatan mampatan
sepaksi batuan syis kuarza-mika terluluhawa sedikit (gred II) ialah
sekitar 99.5 hingga 111.7 MPa (Jadual
6.8). Berdasarkan pengelasan kekuatan
mampatan sepaksi batuan oleh IAEG (1981), batuan tersebut boleh
dikelaskan batuan yang kuat.
6.4 Kesimpulan
Hasil kajian menunjukkan tanah baki syis kuarza-mika
yang berbeza darjah perluluhawaannya akan mempamerkan
parameter-parameter fizikal yang berlainan seperti kandungan air,
spesifik graviti, taburan saiz butiran dan had Atterberg.
Secara umumnya, didapati keliangan dalam batuan bertambah dengan
penyusutan ketumpatan, iaitu seiring dengan peningkatan gred
luluhawa. Ujian-ujian mekanik batuan seperti kekuatan tensi sepaksi
dan indeks kekuatan beban titik juga menunjukkan penyusutan dengan
peningkatan gred luluhawa. Daripada perolehan data dari ujian
skleroskop Shore pula, didapati terdapat 3 faktor mineralogi yang
mempengaruhi nilai kekerasan Shore, iaitu perkadaran mineral
pembentuk batuan; tekstur serta saiz butiran dan darjah
perluluhawaan yang dialami oleh mineral tersebut.
Secara keseluruhannya, hasil ujian mekanik batuan menunjukkan
mekanisme kegagalan pada batuan syis kuarza-mika didorongi oleh
foliasi yang juga merupakan contoh satah ketakselanjaran dalam
sampel batuan. Namun, kegagalan bahan juga dapat diperhatikan pada
beberapa sampel batuan yang diuji, khasnya dalam ujian indeks beban
titik, ujian mampatan sepaksi dan ujian tensi sepaksi.
|
...