Chỉ số chất lượng đá RQD

Chỉ số chất lượng đá RQD là gì?

Chỉ số chất lượng đá RQD (Rock Quality Designation) do Deere (1963) đề xuất, là một chỉ số đánh giá một cách định lượng mức độ nứt nẻ hay chất lượng của khối đá. Đây là một thông số được sử dụnjg nhiều trong đánh giá chất lượng khối đá, có thể coi là một thông số tiêu chuẩn để đánh giá đá qua công tác khoan thăm dò. Sự phổ biến của chỉ số này có lẽ nằm ở chính sự giản dị trong việc xác định.
Theo định nghĩa, giá trị RQD là tỷ số % giữa tổng chiều dài của các đoạn mẫu đá có chiều dài ≥ 10 cm và chiều dài đoạn khoan qua

RQD dùng để làm gì?

RQD chỉ là một trong nhiều yếu tố cần xem xét khi đánh giá chất lượng của khối đá. Các yếu tố khác bao gồm:

• Cường độ đá
• Độ bền của đá
• Khả năng biến dạng của đá
• Mức độ nứt nẻ của đá
• Giai đoạn của đá

Điều quan trọng là phải xem xét tất cả các yếu tố này khi đánh giá chất lượng của khối đá cho một mục đích cụ thể.

– Đánh giá mức độ nứt nẻ, đánh giá nhận định ban đầu về khối đá với việc xây dựng công trình. Tất nhiên, chỉ là sơ bộ, bởi RQD chỉ đánh giá dọc hố khoan, không đánh giá được các thế nằm của các khe nứt.
– Làm thông số cơ sở cho việc thiết kế chống hầm theo phương pháp kinh nghiệm. Tất nhiên cũng rất sơ bộ bởi dựa trên cơ sở thông số RQD quá ”giản dị”
– Dùng là 1 thông số cho các hệ thống phân loại khối đá khác như theo Q, RMR, SMR, GSI…cái này quan trọng, hầu hết các hệ thống phân loại được cho là tiến bộ đều cần tới RQD. Từ các hệ thống phân loại này chúng ta cũng có luôn cơ sở để thiết kế đào chống hầm hay ổn định mái dốc theo kinh nghiệm, tất nhiên là toàn diện và tốt hơn cái cơ sở dựa trên độc có RQD rồi.

– Làm thông số dự báo mô đun biến dạng của khối đá, cũng là theo kinh nghiệm thôi, nhưng có còn hơn không, đó là điều một tất nhiên trong cơ học đá hay địa chất công trình. Tuỳ theo giá trị của RQD, chất lượng đá theo DEER được chia thành các loại sau:

Các yếu tố ảnh hưởng tới kết quả RQD:

• Đường kính nõn khoan. Lúc khởi đầu, Deer dùng loại nõn khoan có đường kính 55,7mm Cỡ nõn khoan để xác định RQD có thể từ BQ đến PQ, thích hợp nhất là khoảng kích thước từ NX đến PQ. Thực ra ảnh hưởng của đường kính nõn khoan tới RQD không đáng kể. Đường kính nõn khoan chủ yếu ảnh hưởng đến khả năng lấy nõn. Khi kỹ thuật khoan cao, thì ảnh hưởng của kích nước nõn khoan tới RQD sẽ giảm đi. Điều đáng sợ nhất là kỹ thuật khoan kém, quá trình khoan làm đá vỡ vụ hết, không thể xác định được RQD, đôi khi khoan tệ còn phá tan mẫu đưa mùn theo dung dịch, mất luôn cả nõn khoan, đó mới là điều đáng ngại.
• Cách đo: không đo tùy tiện, cần thực hiện đúng quy cách
• Theo từng mẩu nõn khoan, chiều dài được đo đúng theo tim nõn khoan: từ đầu mẩu đến đít mẩu.
• Khi mẫu bị vỡ do quá trình khoan, mặt vỡ không tính là khe nứt, cần xếp các mẩu vỡ lại cho đến hết mặt gián đoạn (khe nứt). Việc phân biệt mặt vỡ và mặt khe nứt với đa số đá thông thường không khó, nhận diện thế nào khỏi cần diễn đạt. Tuy nhiên, cũng có trường hợp đá có tính phân phiến hay phân thớ thì sẽ không dễ chút nào. Lúc này cần cái đầu tỉnh táo của một nhà địa chất thực thụ. Còn khi khó phân biệt đến mức cái đầu địa chất cũng chịu thì hãy coi chỗ đứt đó là mặt khe nứt cho an toàn, lại khỏe đầu, hehe. Một số đá khác thì do một số lý do như ngấm nước – vỡ, tan rã, trương nở – vỡ, khi khoan lên tự vỡ do giải phóng ứng suất làm cho RQD bằng không… tất nhiên cũng chả nên lăn tăn gì mà ghi RQD=0. Tuy nhiên, cần ghi lại các đặc điểm đó như một lưu ý cho các kỹ sư thiết kế.
• Với các mẩu đá nõn khoan có chiều dài hơn 10cm, dù cầm lên là một mẩu đá nhưng nếu xét thấy có dấu hiệu của mặt không liên tục kiểu như có khe nứt nhưng chưa đứt rời hay đá bị phong hóa mạnh thì cũng không xét để tính RQD. Đó cũng là kiến nghị của Bieniawski (1974).
• Chiều dài hiệp khoan: hiệp khoan càng ngắn, RQD càng thấp, tất nhiên. Deer kiến nghị lấy chiều dài hiệp khoan thực tế không lớn hơn 1,5m. Lưu ý khi mô tả cũng cần ghi lại cả chiều dài hiệp khoan. Khi gặp đới đá yếu hay khu vực đới phá hủy kiến tạo, chiều dài hiệp khoan sẽ được rút ngắn để đảm bảo tỷ lệ mẫu, điều này được chấp nhận bởi với những đới yếu RQD thấp, nếu thu ngắn hiệp khoan để đảm bảo lấy nõn cũng đồng nghĩa RQD sẽ thấp hơn, thiên về an toàn hơn

Tài liệu và tiêu chuẩn về Chỉ số chất lượng đá RQD

Tiêu chuẩn Việt Nam:

• TCVN 11676:2016 – Phân cấp đá: Tiêu chuẩn này quy định phương pháp phân cấp đá theo RQD và các chỉ số khác như cường độ nén đơn trục, độ bền kéo gián tiếp, độ mài mòn, v.v.

Tài liệu tham khảo:

• Barton, N., & Grimstad, E. (2014). Q-System – An Illustrated Guide Following Forty Years in Tunnelling. CRC Press.
• ISRM Suggested Methods for the Quantitative Description of Discontinuities in Rock Masses. International Society for Rock Mechanics (ISRM).
• Deere, D. U., & Deere, D. W. (1988). Rock Quality Designation (RQD) Index. Rock Classification Systems for Engineering Purposes. ASTM International.