7 Bab II Tinjauan Pustaka Dalam bab ini akan dijelaskan beberapa tinjauan pustaka yang berkaitan dengan penelitian, diantaranya adalah mengenai mekanika rekahan, sejarah dari mekanika rekahan yang berhubungan dengan fracture toughness (teori keseimbangan Griffith dan teori modifikasi keseimbangan Griffith), Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM), faktor intensitas tegangan (K), definisi fracture toughness (K c) beserta tipe rekahan dan aplikasinya dalam kegiatan pertambangan, serta jenis pengujian untuk menentukan nilai fracture toughness. II.1 Mekanika Rekahan Teknonik aktif dalam massa batuan dapat mengubah keseimbangan dan mengaktifkan pergerakan pada rekahan yang sudah ada, bahkan dapat menimbulkan rekahan baru. Hal ini dapat mengakibatkan gempa bumi, runtuhan pada tambang, kegagalan lereng batuan dan jebolnya bendungan. Akan tetapi, rekahan baru dapat terbentuk secara tidak sengaja akibat proses penggalian hidrolik, pengeboran, cutting dan peledakan. Jadi, pemahaman tentang mekanika rekahan batuan sangat penting dalam memecahkan banyak masalah engineering. Keistimewaan utama mekanika rekahan batuan adalah kemampuannya dalam menentukan hubungan antara kekuatan batuan, geometri crack dan fracture toughness, parameter paling penting dalam mekanika rekahan yang menjelaskan tentang ketahanan terhadap perambatan crack. Untuk material batuan quasi-brittle, perambatan crack merupakan penyebab utama keruntuhan material dalam banyak kasus. Jadi, kajian terhadap fracture toughness sangat penting untuk memahami sifat struktur yang berhubungan dengan material batuan. Uji fracture toughness berbeda dengan uji kekuatan batuan biasanya karena memerlukan sampel dengan crack yang sudah diatur. Hal ini karena mekanika rekahan menjelaskan secara khusus efek dari crack (Whittaker dkk., 1992). Koleksi digital milik UPT Perpustakaan ITB untuk keperluan pendidikan dan penelitian 8 Berikut ini adalah gambar mengenai tahapan dalam zona perkembangan zona proses rekahan (fracture prosess zone) : (a) (b) (c) (d) Gambar II.1 Empat Tahapan Perkembangan Zona Proses Rekahan (Whittaker, 1992) Pada tahap pertama (a), batuan belum memperoleh pembebanan dari luar, dan banyak memiliki microcracks. Pada tahap kedua (b), merupakan gambaran batuan ketika mengalami pembebanan tingkat rendah, diperoleh dari data kurva gaya-perpindahan linier. Crack mikro baru akan terbentuk, dimana kebanyakan crack tersebut masih terisolasi dan hanya sebagian yang saling terhubung. Densitas crack mikro secara jelas meningkat Pada tahap ketiga (c), merupakan gambaran batuan ketika mengalami pembebanan tingkat tinggi, diperoleh dari kurva gaya-perpindahan non linier. Crack mikro dalam jumlah besar terbentuk dengan banyak rekahan awal. Zona proses rekahan terbentuk dengan sempurna. Densitas crack mikro mencapai tingkat kritis dan perambatan crack makro dimulai. Pada tahap keempat (d), pemberian pembebanan pada contoh batuan telah dihentikan dan zona proses rekahan telah berkembang sempurna. Koleksi digital milik UPT Perpustakaan ITB untuk keperluan pendidikan dan penelitian 9 Gambar II.2 Kurva Gaya-Perpindahan (Whittaker, 1992) II.2 Teori Keseimbangan Energi Griffith Postulat Griffith (1921, 1924) menyatakan bahwa material getas mengandung cacat submikroskopis dari crack mikro dan menyebar menjadi crack makro dikarenakan adanya gaya luar. Dia mendekati masalah rekahan dari titik thermodinamika atau keseimbangan energi pada ujung crack dan diasumsikan adanya permukaan energi pada dua permukaan crack yang berlawanan.