4. 岩石质量指标RQD的测定与评分

岩石质量指标RQD(Rock Quality Designation)由Deere于1964年提出,是RMR与Q系统中少数被两个体系共同采用的“硬指标”。它的定义看似简单:用直径75mm以上的金刚石双管钻具钻进,取出的岩芯中长度≥100mm的完整岩段累计长度占钻孔进尺的百分比。但正是这个“看似简单”,让RQD成为现场编录中误判率最高的参数之一。本节围绕“怎么算、怎么编录、怎么评分、哪里容易错”展开。

一、RQD的计算口径

RQD的计算式为:RQD = Σ(长度≥100mm的完整岩段) / 钻孔进尺 × 100%。计算时必须把握三条口径,否则数值不可比:

  • 只计完整岩段:岩段两端应为天然裂隙面或钻探造成的断口,中间不得夹有裂隙、软弱夹层或风化夹层。若一段岩芯中间有一条裂隙,即使总长超过100mm,也应从裂隙处断开分别量测,只有各自≥100mm的段落才计入。
  • 不跨回次累加:每个回次单独量测,不得把上一回次末端与下一回次首端拼接凑成100mm。
  • 机械破碎不计入:钻进过程中因卡钻、磨蚀、人为敲击造成的破碎段,不计入完整段,但进尺仍计入分母。

举例说明:某回次进尺1.50m,取出的岩芯按顺序量测为:0.18m完整、0.06m碎块、0.22m完整、0.12m完整、0.09m碎块、0.35m完整、0.15m完整、0.33m碎块。其中≥100mm的完整段为0.18+0.22+0.12+0.35+0.15=1.02m,则该回次RQD=1.02/1.50×100%≈68%。注意0.06m与0.09m碎块虽为岩芯,但长度不足100mm,不计入分子。

二、现场编录要点

RQD的可靠性取决于编录的规范性。现场应做到“边取芯、边量测、边记录”,避免岩芯装箱后回驻地凭印象补记。关键要点如下:

  1. 量测方向沿岩芯轴线,用钢卷尺紧贴岩芯,读数精确到10mm;对天然裂隙面、机械断口要区分标注。
  2. 按回次记录进尺与岩芯采取率,同时记录RQD值。采取率低而RQD高的情况要警惕,可能是岩芯丢失后剩余部分恰好完整。
  3. 标注裂隙性质:张开的、充填泥质的、闭合的裂隙对RQD的“断开”判定一致,但对RMR中节理条件评分影响不同,需在编录表中分别记录。
  4. 软弱夹层单独描述:遇泥化夹层、断层泥带,即使岩段长度超过100mm,也应视为不连续段处理,并在备注中说明。
  5. 钻孔方向与岩层产状关系要记录。RQD具有方向性,垂直层面钻孔与顺层面钻孔得到的RQD可能差异显著,评分时应结合RMR的适用条件说明。
编录表建议至少包含:孔号、回次编号、起止深度、进尺、岩芯采取率、≥100mm完整段累计长度、RQD值、主要岩性、裂隙描述、备注。这样一张表既能算RQD,也能为后续RMR节理条件评分提供原始依据。

三、RQD评分与分级

在RMR体系中,RQD按百分制直接映射为评分:RQD=100%时评20分,RQD=90%~100%评20分,75%~90%评17分,50%~75%评13分,25%~50%评8分,0~25%评3分。评分呈阶梯状,因此RQD在阶梯边界附近的微小变化可能引起评分跳变,编录时应保留原始量测值,不要只记评分。

在Q系统中,RQD以比值形式进入Q值计算:Q = (RQD/Jn)×(Jr/Ja)×(Jw/SRF)。此时RQD作为“岩块尺寸”项的一部分,与节理组数Jn共同反映岩体完整程度。同一RQD值在两个体系中的“权重”不同,这也是RMR与Q结果不能简单互换的原因之一。

RQD量测口径与RMR评分映射 回次岩芯量测(进尺1.50m) 0.18 完整 0.06 0.22 完整 0.12 完整 0.09 0.35 完整 0.15 完整 0.33 碎 ≥100mm完整段累计:0.18+0.22+0.12+0.35+0.15 = 1.02 m RQD = 1.02 / 1.50 × 100% ≈ 68% 红色段为不足100mm碎块,不计入分子,但进尺计入分母 RMR中RQD评分阶梯 90–100% → 20分 75–90% → 17分 50–75% → 13分(本例68%落此档) 25–50% → 8分 0–25% → 3分 常见误判与纠正 ① 跨回次拼接凑100mm → 应逐回次独立量测 ② 把机械破碎段计入完整段 → 应剔除并注明断口性质 ③ 软弱夹层未断开 → 泥化夹层处应视为不连续 ④ 只记评分不记原始值 → 阶梯边界跳变无法复核

四、常见误判案例

案例一:跨回次拼接。某孔上一回次末端有0.07m完整岩芯,下一回次首端有0.05m完整岩芯,编录员将两者拼为0.12m计入分子。这违反了“逐回次量测”原则,会系统性高估RQD。纠正方法是每个回次单独画线、单独累计。

案例二:机械断口误判为天然裂隙。金刚石钻进中因岩芯堵塞、卡簧切取造成的断口,若被当作天然裂隙断开,会把本可计入的长岩段拆碎,导致RQD偏低。现场应观察断口形态:天然裂隙面常有充填物、擦痕或风化痕迹,机械断口则新鲜、粗糙、无充填。编录时对可疑断口应标注“机断”。

案例三:软弱夹层未断开。某段0.40m岩芯中部夹有5mm泥化夹层,编录员按总长0.40m计入完整段。实际上泥化夹层是结构面,应从此处断开,两侧分别量测,若均不足100mm则不计入。此类误判在泥质岩、断层影响带附近尤为常见,会明显高估RQD,进而高估RMR。

案例四:采取率与RQD脱节。某回次进尺1.20m,实际取芯仅0.70m,编录员在剩余0.70m中量得0.60m完整段,算出RQD=50%。但丢失的0.50m岩芯可能正是破碎段,真实RQD应更低。规范做法是记录采取率,并在RQD备注中说明“岩芯丢失”,评分时结合采取率综合判断,必要时按不利情况取值。

RQD是统计指标,单回次数值波动大。工程评价中通常按岩性段或工程地质段取加权平均,而不是用某一回次值代表整层。加权时以进尺为权,避免短回次被过度放大。

五、从量测到评分的操作闭环

一次完整的RQD作业应形成“量测—记录—计算—评分—复核”的闭环:现场按回次量测并记录完整段长度与断口性质;回驻地按公式计算每回次RQD;按岩性段加权得段平均RQD;查RMR评分表得RQD评分;最后用采取率、裂隙描述交叉复核,对异常值(如采取率低而RQD高、RQD突变)回溯原始岩芯照片或编录记录。只有原始量测值可追溯,RQD评分才具备工程可信度,也才能在RMR与Q系统之间进行有依据的对照使用。