4. 钻孔岩芯RQD现场量测操作

RQD(Rock Quality Designation,岩石质量指标)是RMR分级中最基础、也最容易被“做偏”的一个输入参数。它的定义并不复杂:在钻孔某一回次或某一统计段内,长度大于等于10 cm的完整岩芯段长度之和,占该段钻进进尺的百分比。但在现场,RQD的数值是否可信,几乎完全取决于三件事——岩芯是否按正确顺序摆放、回次是否划分准确、量测时是否严格区分“完整岩芯段”与“机械破碎块”。本节围绕这三件事,把现场量测的操作细节讲清楚。

一、岩芯摆放:先保证“顺序”和“深度”可追溯

钻探提钻后,岩芯应按由浅到深、自上而下的顺序摆放在岩芯箱内,每一回次的岩芯从箱子的左上角开始,按钻进方向依次向右排列,排满一行再换下一行。摆放时严禁把不同回次的岩芯混排,也不要把同一回次中掉块、碎屑随意丢弃——这些碎块虽然不计入RQD,但它们是判断岩体破碎程度和是否存在软弱夹层的重要旁证。

每回次岩芯摆放到位后,应在该回次起始位置放置回次标签,标签至少包含:孔号、回次编号、起止孔深、进尺、岩芯采取率、日期。岩芯箱外侧还应标注孔号、箱号和深度区间。对于采取率偏低(例如低于80%)的回次,要特别标注,因为此时RQD的分母仍用进尺,但岩芯本身可能已经缺失,量测结果需要结合采取率一起解释。

现场经验:摆放时让岩芯的“原始柱面”朝上、断口朝外,便于观察结构面倾角和充填物;对于泥质、易风化的岩芯,提钻后应尽快量测并拍照,避免风化失水导致断口增多、RQD被人为压低。

二、回次划分:RQD的分母从哪里来

回次是钻探施工的自然单元,也是RQD统计的基本单元。一个回次的进尺等于本次提钻的孔深减去上次提钻的孔深。现场常见的问题是:回次记录中的“进尺”与岩芯实际长度不一致,原因包括岩芯磨损、掉块、残留岩芯未取净、孔底有残留等。因此,量测前必须先核对回次进尺与岩芯采取率:

  • 岩芯采取率 = 本回次取出岩芯总长度 ÷ 本回次进尺 × 100%;
  • 若采取率明显偏低,应检查是否漏取岩芯、是否把上一回次残留岩芯误计入本回次;
  • RQD的分母使用回次进尺,而不是岩芯总长度,这一点不能混淆。

当回次进尺较短(例如小于10 cm)或岩芯极破碎时,单回次RQD可能为0,此时不宜简单地把该回次判为“极差”,而应结合相邻回次和结构面发育情况综合判断。对于统计段较长的工程,通常按3 m左右一个统计段或按岩性分层段计算RQD,再取加权平均,避免单回次偶然性过大。

三、量测工具与量测方法

现场量测RQD所需工具并不复杂,但要求规范:钢卷尺(分度值1 mm,长度不小于3 m)、记号笔或粉笔、岩芯记录表、地质锤(用于辅助判断断口是天然结构面还是机械破碎)、放大镜(观察充填物和风化程度)。量测时按以下要点执行:

  1. 从回次起点开始,沿岩芯轴线方向逐段量测,只统计长度≥10 cm的完整岩芯段;
  2. “完整”指岩芯本身连续、无贯穿性断裂;由钻进机械作用产生的破碎块、掉块、磨耗段不计入;
  3. 若两段岩芯之间的断口是天然结构面(有充填物、有擦痕、有风化迹象),则该断口两侧分别作为独立岩芯段处理;
  4. 若断口新鲜、无充填、断面粗糙且与钻进方向垂直,多为机械断裂,可视为同一岩芯段的延续,但需在记录中注明;
  5. 长度恰好为10 cm的岩芯段应计入(“≥10 cm”含等于);
  6. 逐段累加长度,得到本回次“≥10 cm岩芯段总长”,再除以回次进尺,得到本回次RQD。

需要强调的是,RQD只反映大于10 cm的完整岩芯段比例,它不直接反映结构面的张开度、充填物和方向。因此量测时顺手记录结构面条数、倾角和充填情况,对后续RMR评分中的“结构面条件”项非常有价值。

回次岩芯摆放与RQD量测示意(示例数据) 回次进尺 3.00 m,岩芯采取率 93%,仅统计长度≥10 cm 的完整岩芯段 岩芯箱(自左向右 = 由浅到深) 42 cm 28 cm 8 15 cm 10 cm 6 55 cm 22 cm 12 cm 9 35 cm ≥10 cm 完整段(计入) 恰好 10 cm(计入) <10 cm 或机械破碎块(不计入) 量测与计算 计入段:42+28+15+10+55+22+12+35 Σ ≥10 cm 段长 = 219 cm 回次进尺 = 300 cm RQD = 219 ÷ 300 × 100% ≈ 73% 判定:RQD 73% → 岩体质量中等偏好 (示例数据,仅用于演示量测与计算过程) 现场记录表(示例) 孔号 ZK-03 回次 第 12 回次 孔深 36.00–39.00 m 进尺 3.00 m 采取率 93% ≥10 cm 段长 2.19 m RQD 73% 量测人 (签名) 备注:第 3 段为机械破碎,未计入

四、记录表格填写:让数据可复核

记录表不是“抄数字”,而是让第二个人能凭表格复现你的量测过程。一张合格的RQD现场记录表,至少应包含以下字段:孔号、回次编号、起止孔深、回次进尺、岩芯总长、岩芯采取率、≥10 cm完整段总长、本回次RQD、岩性描述、结构面发育情况、量测人及日期。填写时注意:

  • 进尺与孔深保留到厘米,避免四舍五入造成累计误差;
  • RQD保留整数百分比即可,但计算过程(分子、分母)应可追溯;
  • 对不计入的短块、机械破碎段,在备注中说明原因和位置;
  • 同一统计段内多个回次的RQD,应按进尺加权平均,而不是简单算术平均。

以图中示例为例:某回次进尺3.00 m,岩芯总长2.79 m,采取率93%;逐段量测后,≥10 cm完整段合计2.19 m,其中一段恰好10 cm按规范计入,两段分别为8 cm、6 cm和9 cm的短块因小于10 cm不计入,另有一处为钻进机械破碎。计算得RQD = 2.19/3.00 ≈ 73%,属于中等偏好岩体。这个结果在RMR评分中对应RQD项约17分(按常用评分区间),但最终RMR还需叠加岩石强度、结构面间距、结构面条件、地下水等项,不能仅凭RQD下结论。

常见错误:把岩芯总长当作分母、把机械破碎块计入完整段、把小于10 cm的段“凑整”计入、不同回次岩芯混排导致深度错位。这四类错误都会系统性地抬高或压低RQD,进而影响RMR分级和支护设计,现场应通过双人复核和照片留档加以控制。

量测完成后,建议对每个回次拍摄“岩芯箱全景+标签+卷尺”的照片,照片编号与记录表回次号一一对应。这样在后期整理RQD统计段、复核异常值时,能够快速定位原始岩芯状态,也能为岩体质量的空间变化分析提供直观依据。