EVALUATION OF ROCK MASS QUALITY BASED ON ROCK MASS RATING AND GEOLOGICAL STRENGTH INDEX METHOD FOR TUNNEL CONSTRUCTION IN PIYUNGAN-PATUK AREA, YOGYAKARTA SPECIAL PROVINCE, INDONESIA

phanthoudeth pongpanya, Dr. Wahyu Wilopo, ST., M.Eng.

2011 | Tesis | S2 Teknik Geologi

Rencana penggalian terowongan diusulkan untuk memecahkan masalah transportasi di area Piyungan-Patuk, yang terletak di bagian timur provinsi daerah istimewa Yogyakarta, Indonesia. Terowongan ini akan dibangun di area yang berisi berbagai jenis batuan, seperti lava andesit yaitu, breksi andesitik, breksi dan batu pasir pumiceous tuffaceous. Sebelum struktur bawah tanah ini dibangun, masalah utama yang mungkin terjadi selama penggalian perlu dipertimbangkan yang terkait dengan ketidakstabilan batuan massa. Jadi, untuk meminimalkan dan menghindari masalah tersebut, perlu untuk melakukan penyelidikan rinci daerah yang terkait dengan kondisi geologi untuk memperkirakan kualitas massa batuan di daerah ini. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kualitas massa batuan dengan menerapkan dua metode empiris seperti Rock Mass Rating (RMR) dan Geological Strength Index (GSI). Tujuan dari sistem RMR adalah untuk mengklasifikasikan kualitas massa batuan dengan menggunakan permukaan dan bawah permukaan (sumur) data, untuk memandu metode penggalian dan juga untuk memberikan rekomendasi pendukung terowongan begitu pula unsupported span dan stand-up time. Lebih lagi, sistem GSI tidak hanya bertujuan untuk memperkirakan kualitas massa batuan, tetapi juga modulus deformasi (Ed), kekuatan tekan (σc) dan kekuatan tarik (σt) dari massa batuan. Selain itu, sesuai dengan metode RMR dan GSI, hubungan antara RMRbasic dan Peringkat GSI mampu menyamakan dalam bentuk persamaan linier untuk membandingkan kondisi kualitas massa batuan antara kedua metode. Selain itu, berdasarkan pada kondisi massa batuan di daerah penelitian, penelitian ini juga mencoba untuk mengetahui resiko potensi pembangunan yang mungkin terjadi selama pembangunan terowongan dan mencoba untuk menyarankan metode yang tepat untuk mengendalikan dan mencegah resiko potensi seperti itu. Berdasarkan penentuan RMR dengan menggunakan data permukaan, kualitas massa batuan di daerah penelitian diklasifikasikan menjadi batu yang baik dan cukup baik, batu yang baik ditemukan pada lava andesitik dan breksi andesit (RMR=62-77, unsupported span adalah 8.3 m , stand-up time adalah 333.33 hari); Phanthoudeth PONGPANYA Page ix sementara batuan yang cukup baik ditemukan pada breksi dan batu pasir pumiceous tuffaceous (RMR=4801-55, unsupported span adalah 5.5 m, stand-up time adalah 8.33 hari). Selain itu, berdasarkan penentuan RMR yang menggunakan data lubang bor, kualitas massa batuan diklasifikasikan menjadi batu yang baik, cukup dan buruk, batu yang baik ditemukan pada lava andesitik (RMR=64.5) dan breksi andesit (RMR=67.83-72.83 di Patuk1); batuan yang cukup baik ditemukan pada breksi andesitik (RMR=46.83-59.83 di Patuk2 dan Patuk3), dan breksi pumiceous (RMR=59.67); batuan yang buruk ditemukan pada batupasir tuffaceous (RMR=38.5-39.5). Lebih lagi, dari hasil penentuan GSI, kualitas massa batuan di daerah penelitian diklasifikasikan menjadi batuan yang sangat baik, baik dan cukup baik, batuan yang sangat baik ditemukan pada tiga lokasi breksi andesit (GSI=77-78.8, Ed=22.10GPa, σc=10.36MPa, σt=-0.381MPa); batuan yang baik ditemukan pada lava andesitik, breksi andesit dan breksi pumiceous (GSI=60.5-75, Ed=14.53GPa, σc=5.97MPa, σt=-0.198 MPa); batuan yang cukup baik ditemukan pada batupasir tuffaceous (GSI=36-45, Ed=1.69GPa, σc=0.25MPa, σt=-0.007MPa). Selain itu, berdasarkan RMRbasic dan peringkat GSI, kualitas massa batuan yang diperoleh dari peringkat RMRbasic dan yang diperoleh dari peringkat GSI ditemukan di kelas yang sama, hubungan antara RMRbasic dan penilaian GSI dari batu pasir tuffaceous (GSI=0.829(RMRbasic)-6.187; R2 = 0.151) dan breksi andesit (GSI=0.690(RMRbasic)+20.6; R2 = 0.506). Selain itu, sesuai dengan kondisi massa batuan di daerah penelitian, resiko potensi pembangunan yang mungkin terjadi selama pembangunan terowongan ditemukan menjadi masuknya air tanah dan ketidakstabilan massa batuan, sehingga, metode yang dapat diterapkan untuk mengontrol aliran air tanah adalah instalasi memompa sumur di sepanjang rute terowongan, dan juga metode yang sesuai untuk mencegah ketidakstabilan massa batuan di terowongan adalah shotcrete, rock bolt, dan wire mesh.

The tunnel excavation plan is proposed to solve the transportation problem in Piyungan-Patuk area, which is located in the eastern part of Yogyakarta special province, Indonesia. This tunnel will be built in the area that contains various types of rock, i.e. andesitic lava, andesitic breccias, pumiceous breccias and tuffaceous sandstone. Before this underground structure will be constructed, the main problems that may occur during the excavation need to be considered which relating to rock mass instabilities. Thus, to minimize and avoid those problems, it is necessary to do the detail site investigation related to geological conditions in order to estimate the rock mass quality in this area. This research is mainly aimed to evaluate the rock mass quality by applying two empirical methods such as Rock Mass Rating (RMR) and Geological Strength Index (GSI). The purpose of RMR system is to classify the quality of rock mass by using surface and subsurface (borehole) data, in order to guide the excavation method and also to give the recommendation of tunnel supports as well as the unsupported span and stand-up time. Furthermore, GSI system is not only aimed to estimate the rock mass quality, but also the modulus of deformation (Ed), compressive strength (σc) and tensile strength (σt) of the rock mass. Moreover, according to RMR and GSI method, the relationship between RMRbasic and GSI rating is able to conduct in form of linear equation in order to compare the rock mass quality condition between both methods. Besides, depended on the rock mass conditions in the study area, this research has also tried to figure out the engineering potential risks that may occur during the tunnel construction and attempted to suggest the appropriate method to control and prevent such those potential risks. Based on RMR determination by using surface data, the qualities of rock masses in the study area are classified to be good and fair rock, the good rocks are found on andesitic lava and andesitic breccias (RMR=62-77, unsupported span is 8.3 m, stand-up time is 333.33 days); whilst fair rocks are found on pumiceous breccias and tuffaceous sandstone (RMR=48.01-55, unsupported span is 5.5 m, stand-up time is 8.33 days). Besides, based on RMR determination by using Phanthoudeth PONGPANYA Page vii boreholes data, the qualities of rock masses are classified to be good, fair and poor rock, the good rocks are found on andesitic lava (RMR=64.5) and andesitic breccias (RMR=67.83-72.83 in Patuk1); fair rocks are found on andesitic breccias (RMR=46.83-59.83 in Patuk2 and Patuk3), and pumiceous breccias (RMR=59.67); poor rocks are found on tuffaceous sandstone (RMR=38.5-39.5). Furthermore, from the results of GSI determination, the qualities of rock masses in the study area are classified to be very good, good and fair rock, the very good rocks are found on three locations of andesitic breccias (GSI=77-78.8, Ed= 22.10GPa, σc= 10.36MPa, σt= -0.381MPa); good rocks are found on andesitic lava, andesitic breccias and pumiceous breccias (GSI=60.5-75, Ed= 14.53GPa, σc= 5.97MPa, σt= -0.198MPa); fair rocks are found on tuffaceous sandstone (GSI=36-45, Ed= 1.69GPa, σc= 0.25MPa, σt= -0.007MPa). Besides, based on the RMRbasic and GSI ratings, the rock mass qualities which obtained from RMRbasic ratings and the ones which obtained from GSI ratings are found to be in the same classes; the relationships between RMRbasic and GSI ratings are conducted from tuffaceous sandstone (GSI=0.829(RMRbasic)-6.187; R2=0.151) and andesitic breccias (GSI=0.690(RMRbasic)+20.6; R2=0.506). Moreover, according to the rock mass conditions in the study area, the engineering potential risks that may occur during the tunnel construction are figured out to be the groundwater inflow and rock mass instabilities, so, the applicable method to control the groundwater inflow is the installation of pumping wells along the tunnel route, and also the suitable method to prevent the rock mass instabilities in tunnel are shotcrete, rock bolt, and wire mesh.

Kata Kunci : Rock mass rating (RMR), Geological strength index (GSI), Kualitas massa batuan, Resiko potensi pembangunan, Persyaratan dukungan