勘察岩芯出筒即测强度 日本丸東製作所 SH-70 软岩针式贯入仪

1. 岩芯出筒后的 “强度衰减窗口"

钻探取出的岩芯，是勘察现场连续、可定位的深部材料。但岩芯从钻具里退出来那一刻，它的强度就开始变。泥岩、页岩、千枚岩一类软弱岩芯，含水率下降后表面干缩、微裂隙张开；有些含盐岩芯还会析出盐膜。放置 24 小时再测，和出筒 10 分钟内测，单轴强度能差 20% 至 50%，这不是试验误差，是材料变了。

室内试验报告往往在两周后出来，等到那时，编录早已定稿，软弱夹层界线也划完了。岩芯强度这个最该定量指标，反而成了最模糊的一项。

2. 700 g 的仪器，能上岩芯箱

SH-70 尺寸适合岩芯场景：最大直径 40 mm、全长 285 mm、重 700 g，单手可握；不需要电源和气源，岩芯箱旁、钻机旁都能用；测力为螺旋弹簧式，贯入力刻度 10～100 N、分度 10 N，贯入量 10 mm、1 mm 分度，最大指示环锁定峰值，测完再读，不耽误时间。

贯入针是 0.84 mm 的 2 号棉线针，露出长度 10 mm。对常见 75、89、108 mm 岩芯，只要表面平整，10 mm 压入深度不会受边界影响；破碎段选完整岩芯块，结构面附近单独记录。

3. 出筒即测，测点跟着岩性走

操作顺序应当是 “出筒 — 清面 — 测 — 编录"，而不是 “编录 — 装箱 — 回头再测"。

每个回次的岩芯，从岩芯管推出后，先用湿布擦去钻泥，选完整段测；测点间距 0.3 至 0.5 m，变层处、软弱夹层、结构面上下各加一点；针尖垂直岩芯轴线，若岩芯有明显层理，另在垂直层面方向补测一组，记录方向。

每个测点记录五项：深度、岩性、风化与含水状态、结构面距离、NP 值。含水状态用 “湿、微湿、干" 三档描述即可，重点是让读数据的人知道这块岩芯在什么状态下测的。

4. 读一条 NP— 深度剖面

单孔数据整理成 NP— 深度曲线，比单点数值有用得多。

正常沉积岩剖面，NP 随深度缓慢上升，遇到软弱夹层会出现突降 —— 降幅超过 50%、持续厚度超过 0.3 m，就应单独划出。构造破碎带表现为 “低值 + 高离散"，同一深度反复测，值忽高忽低，说明岩芯内部有裂隙和碎块。

把 NP 剖面和 RQD、岩芯采取率、声波波速放在同一张图上，四种曲线的拐点如果对得上，软弱夹层判定就比较可靠；如果只有 NP 低、RQD 高，要怀疑是含水率或岩性变化造成的，而不是构造破碎。

5. 建立地区相关式，别照搬别人的

NP 与 qu 的关系是统计关系，随岩性、风化程度、针径变化。日本岛根县公开的深部岩体调查资料里，针贯入试验被用来对比破碎部与母岩的强度差异，作为岩体分类的辅助依据；这说明它在深部勘察中可用，但也说明它必须和当地岩性绑定。

工程上的做法：每个勘察项目选 30 至 50 组有代表性的岩芯，配对做室内单轴，回归 log qu = a log NP + b，给出相关系数；相关系数低于 0.7，说明岩性跨度太大，应分岩性、分风化带分别建式。之后大面积岩芯只做针贯入，室内试验转为抽样复核。

6. 一个真实的使用场景

日本岛根县的深部岩体调查中，针对 MS-3 孔 237 m、MS-6 孔 1146 m 附近的破碎部，试验人员用针贯入试验判断破碎部与母岩的强度差异，为 “这一段是破碎夹层还是完整母岩" 提供依据。这类深部孔段取芯率低、室内取样难，针贯入几乎是现场能连续做下来的强度测试。

国内工勘项目情况类似：山区高速公路的隧道勘察孔、抽水蓄能电站的坝址孔，孔深几百米，软弱夹层往往只有几十厘米厚，取芯时容易被磨耗掉。岩芯出筒立即测，哪怕只测到几个点，也比在编录表上写 “岩芯破碎、强度低" 有用。

7. 局限与操作细节

10 mm 压入深度只能反映岩芯表层，钻具扰动、岩芯管刮擦形成的微裂隙会让读数偏低；岩芯表面不平整时，针会滑移，必须垫平或换面；干湿差异要记录，不能把干燥岩芯的读数和饱和岩芯的读数混在一张图里；针遇硬夹层会弯，弯针必须换。

另外，岩芯直径小于 60 mm 时，10 mm 压入的边界效应开始明显，建议选大直径岩芯或改用小直径针，并在报告中注明。