一種節(jié)理組結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀綜合測(cè)量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)工程、巖土工程勘測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種節(jié)理組結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀綜合測(cè)量儀，用于測(cè)量巖土體結(jié)構(gòu)面空間走向、傾向、傾角、節(jié)理間距，以及發(fā)育結(jié)構(gòu)面的地形坡度等參數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]巖土體中常發(fā)育由空間產(chǎn)狀相近的結(jié)構(gòu)面組成的節(jié)理組，獲得節(jié)理組中結(jié)構(gòu)面的空間走向、傾向、傾角、節(jié)理間距等參數(shù)是研宄其力學(xué)性質(zhì)和工程穩(wěn)定性的重要依據(jù)。目前，這些參數(shù)一般是通過地質(zhì)羅盤配合皮尺等工具，在巖土體中測(cè)量獲得，這樣操作繁瑣，工作效率低下，且各類工具的分步配合操作常導(dǎo)致較大積累誤差的產(chǎn)生；另外，野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查宜輕裝便行，攜帶多種工具會(huì)導(dǎo)致增加調(diào)查成本，降低工作效率。
[0003]目前尚未見報(bào)道有能綜合獲得節(jié)理組結(jié)構(gòu)面空間走向、傾向、傾角、節(jié)理間距等參數(shù)的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種功能多樣、積累誤差小、工作效率高、攜帶方便、計(jì)算簡單的節(jié)理組結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀綜合測(cè)量儀。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種節(jié)理組結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀綜合測(cè)量儀，包括主尺、副尺和可伸縮的皮尺坡度測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述主尺和副尺通過皮尺坡度測(cè)量機(jī)構(gòu)連接；
[0007]所述主尺和副尺均包括手持柱、轉(zhuǎn)動(dòng)柱、水箱羅盤、隔板、側(cè)板和角度尺，所述手持柱、隔板、側(cè)板依次連成一體，共處同一背面，且底部均呈薄板楔尖狀，所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱通過其下部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接在手持柱和側(cè)板，且繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述水箱羅盤設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)柱頂部，所述角度尺穿過隔板與轉(zhuǎn)動(dòng)柱活動(dòng)連接；
[0008]使用時(shí)，主尺和副尺的手持柱、隔板、側(cè)板的薄板楔尖狀底部插入待測(cè)節(jié)理組中相鄰節(jié)理裂隙中，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)主尺和副尺的轉(zhuǎn)動(dòng)柱，使轉(zhuǎn)動(dòng)柱達(dá)豎直狀態(tài)，根據(jù)角度尺和皮尺坡度測(cè)量機(jī)構(gòu)獲得待測(cè)節(jié)理組的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀參數(shù)，包括巖土體節(jié)理組結(jié)構(gòu)面的空間走向值、空間傾向、空間傾角、結(jié)構(gòu)面水平視間距、結(jié)構(gòu)面坡面視間距、結(jié)構(gòu)面真間距和巖土體測(cè)面的坡度。
[0009]所述皮尺坡度測(cè)量機(jī)構(gòu)包括皮尺盒、皮尺、皮尺軸和皮尺連軸，所述皮尺軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)在主尺的轉(zhuǎn)動(dòng)柱上，所述皮尺盒設(shè)在皮尺軸上，所述皮尺一端圈繞在皮尺軸上，并設(shè)在皮尺盒內(nèi)，另一端固定于皮尺連軸，所述皮尺連軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)在副尺的轉(zhuǎn)動(dòng)柱上，所述皮尺上設(shè)有刻度，皮尺的尺頭刻度值為RJR2，其中，R1為皮尺盒的半徑，R2為皮尺連軸的半徑；
[0010]所述皮尺軸和皮尺連軸位于主尺和副尺的同一高度處。
[0011]所述副尺的轉(zhuǎn)動(dòng)柱與皮尺連軸的連接端面設(shè)有角度刻度。
[0012]所述皮尺盒上皮尺出口處呈水平扁矩形縫。
[0013]所述水箱羅盤包括套設(shè)的外部水箱和內(nèi)部羅盤箱，所述外部水箱內(nèi)設(shè)有留有一水泡的液態(tài)水，外部水箱的頂面上沿平行轉(zhuǎn)動(dòng)軸和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向過圓心標(biāo)刻有直徑線，所述內(nèi)部羅盤箱內(nèi)設(shè)有羅盤軸，所述羅盤軸上設(shè)有繞羅盤軸旋轉(zhuǎn)的羅盤，所述羅盤面上沿直徑方向鑲嵌有一磁針。
[0014]所述外部水箱和內(nèi)部羅盤箱的頂面均由透明材料制成。
[0015]所述轉(zhuǎn)動(dòng)柱上設(shè)有供角度尺滑動(dòng)的豎槽。
[0016]還包括驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸一端穿過側(cè)板，另一端呈鋸齒狀，與角度尺滑動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)角度尺移動(dòng)；所述角度尺上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)軸滑動(dòng)的傳動(dòng)槽，該傳動(dòng)槽內(nèi)部表面呈與驅(qū)動(dòng)軸相匹配的鋸齒狀。
[0017]所述角度尺上端面設(shè)有由90度開始、從內(nèi)到外依次遞減的角度刻度，該角度刻度的刻度值范圍-90度到90度。
[0018]所述角度尺上端面與轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的垂直距離為定值。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)本發(fā)明功能多樣，綜合現(xiàn)有若干項(xiàng)巖土體節(jié)理組產(chǎn)狀調(diào)查工具的主要功能與一身，能同時(shí)測(cè)得巖土體節(jié)理組結(jié)構(gòu)面的空間走向值(S)、空間傾向(D)、空間傾角(α)、結(jié)構(gòu)面水平視間距(I)、結(jié)構(gòu)面坡面視間距(Γ )、結(jié)構(gòu)面真間距(L)、巖土體測(cè)面的坡度
(β)ο
[0021](2)本發(fā)明主尺與副尺通過可伸縮的皮尺坡度測(cè)量機(jī)構(gòu)連接，在不使用時(shí)，本發(fā)明處于收攏狀態(tài)，便于攜帶。
[0022](3)本發(fā)明能有效降低測(cè)量操作過程中的積累誤差，有利于提高工作效率。
[0023](4)本發(fā)明計(jì)算簡單，通過從角度尺獲得的轉(zhuǎn)動(dòng)柱自收攏狀態(tài)向外單向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(90-α)、從皮尺連軸外端測(cè)得的皮尺坡度β以及從皮尺獲得的節(jié)理組結(jié)構(gòu)面坡面視間距Γ，可簡單獲得節(jié)理組結(jié)構(gòu)面水平視間距和結(jié)構(gòu)面真間距等參數(shù)。
[0024](5)本發(fā)明中，手持柱、隔板、側(cè)板底部均呈薄板楔尖狀，便于在測(cè)量時(shí)插入較窄的巖土體裂隙中。
[0025](6)本發(fā)明皮尺的初始刻度值的設(shè)置克服了由于皮尺盒和皮尺連軸直徑導(dǎo)致的節(jié)理間距誤差，提高了測(cè)量精度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明收攏時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明水箱羅盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明皮尺連軸外端及相應(yīng)角度刻度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明展開時(shí)角度尺及其周邊組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明展開時(shí)的示意圖；
[0031]圖6為本發(fā)明在測(cè)量時(shí)的示意圖；
[0032]圖7為本發(fā)明的測(cè)量數(shù)學(xué)原理圖。
[0033]其中，1、手持柱，2、轉(zhuǎn)動(dòng)柱，3、皮尺盒，4、皮尺，5、皮尺軸，6、水箱羅盤，7、隔板，8、側(cè)板，9、角度尺，10、轉(zhuǎn)動(dòng)軸，11、驅(qū)動(dòng)軸，12、皮尺連軸，13、外部水箱，14、內(nèi)部羅盤箱，15、水泡，16、羅盤軸，17、羅盤，18、角度刻度，19、刻度標(biāo)，20、傳動(dòng)槽，21、豎槽。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0035]如圖1-圖5所示，一種節(jié)理組結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀綜合測(cè)量儀，包括主尺、副尺和可伸縮的皮尺坡度測(cè)量機(jī)構(gòu)，主尺和副尺通過皮尺坡度測(cè)量機(jī)構(gòu)連接。主尺和副尺的尺寸和結(jié)構(gòu)大體一致，均包括手持柱1、轉(zhuǎn)動(dòng)柱2、水箱羅盤6、隔板7、側(cè)板8和角度尺9，手持柱1、隔板7、側(cè)板8依次連成一體，共處同一背面，且底部均呈薄板楔尖狀，轉(zhuǎn)動(dòng)柱2通過其下部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸10連接在手持柱I和側(cè)板8，且繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸10向外自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸10平行于薄板楔尖，以便于在測(cè)量時(shí)，能將之插入較窄的巖土體裂隙中，水箱羅盤6設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)柱2頂部，角度尺9穿過隔板7與轉(zhuǎn)動(dòng)柱2活動(dòng)連接。
[0036]手持柱1、轉(zhuǎn)動(dòng)柱2、隔板7及側(cè)板8均為輕質(zhì)耐勞剛性材質(zhì)，以便于攜帶，并防止儀器的變形對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響。主尺和副尺下部的楔尖應(yīng)盡量薄，以便于能測(cè)得多數(shù)巖土體開口節(jié)理組結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀參數(shù)。
[0037]皮尺坡度測(cè)量機(jī)構(gòu)包括皮尺盒3、皮尺4、皮尺軸5和皮尺連軸12，皮尺軸5可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)在主尺的轉(zhuǎn)動(dòng)柱2上，皮尺盒3設(shè)在皮尺軸5上，鑲嵌固定于主尺轉(zhuǎn)動(dòng)柱2中上部，皮尺盒3為扁圓柱形，其半徑為I。皮尺4為軟質(zhì)皮尺，一端圈繞在皮尺軸5上，并設(shè)在皮尺盒3內(nèi)，可收攏或放出皮尺，另一端固定于皮尺連軸12。皮尺連軸12可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)在副尺的轉(zhuǎn)動(dòng)柱2上，其半徑為R2。皮尺4上設(shè)有刻度，皮尺的尺頭刻度值為RJR2，并向皮尺4末端漸均勻增大。皮尺軸5和皮尺連軸12位于主尺和副尺的同一高度處。皮尺盒3上皮尺4出口處呈水平扁矩形縫，開口于皮尺盒3的水平前端。皮尺4出口應(yīng)該適當(dāng)扁平，寬度較小，以保證皮尺在測(cè)量過程中與所測(cè)實(shí)際總體坡面平行，且便于通過水平開口上邊緣指示皮尺讀數(shù)。
[0038]皮尺4的最小刻度間距為1mm，，以保證測(cè)量結(jié)構(gòu)面間距的精度；皮尺刻度自皮尺連軸處向皮尺盒方向增大，初始刻度值為(?+?)，以克服由于皮尺盒和皮尺連軸直徑導(dǎo)致的節(jié)理間距誤差。故該測(cè)量儀的皮尺盒和皮尺連軸的直徑應(yīng)該盡量小。所測(cè)的節(jié)理間距較大時(shí)(如大于1cm)，所測(cè)結(jié)果的誤差會(huì)相對(duì)較小。
[0039]副尺的轉(zhuǎn)動(dòng)柱2與皮尺連軸12的連接端面設(shè)有角度刻度18，皮尺連軸12相應(yīng)端面設(shè)有刻度標(biāo)，刻度標(biāo)應(yīng)適當(dāng)細(xì)小，以便于清晰精確指示皮尺連軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0040]角度刻度18中，豎直上下角度分別為-90度、90度，中間水平刻度為O度。當(dāng)主尺與副尺處于同一高度時(shí)，皮尺4拉平直表現(xiàn)為水平狀，此時(shí)皮尺連軸12外端刻度標(biāo)19對(duì)應(yīng)