一種節(jié)理組結構面產狀綜合測量儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及地質工程、巖土工程勘測技術領域，尤其是涉及一種節(jié)理組結構面產狀綜合測量儀，用于測量巖土體結構面空間走向、傾向、傾角、節(jié)理間距，以及發(fā)育結構面的地形坡度等參數。
【背景技術】
[0002]巖土體中常發(fā)育由空間產狀相近的結構面組成的節(jié)理組，獲得節(jié)理組中結構面的空間走向、傾向、傾角、節(jié)理間距等參數是研宄其力學性質和工程穩(wěn)定性的重要依據。目前，這些參數一般是通過地質羅盤配合皮尺等工具，在巖土體中測量獲得，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致較大積累誤差的產生；另外，野外現場調查宜輕裝便行，攜帶多種工具會導致增加調查成本，降低工作效率。
[0003]目前尚未見報道有能綜合獲得節(jié)理組結構面空間走向、傾向、傾角、節(jié)理間距等參數的設備。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有技術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、計算簡單的節(jié)理組結構面產狀綜合測量儀。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種節(jié)理組結構面產狀綜合測量儀，包括主尺、副尺和可伸縮的皮尺坡度測量機構，所述主尺和副尺通過皮尺坡度測量機構連接；
[0007]所述主尺和副尺均包括手持柱、轉動柱、水箱羅盤、隔板、側板和角度尺，所述手持柱、隔板、側板依次連成一體，共處同一背面，且底部均呈薄板楔尖狀，所述轉動柱通過其下部的轉動軸連接在手持柱和側板，且繞轉動軸轉動，所述水箱羅盤設在轉動柱頂部，所述角度尺穿過隔板與轉動柱活動連接；
[0008]使用時，主尺和副尺的手持柱、隔板、側板的薄板楔尖狀底部插入待測節(jié)理組中相鄰節(jié)理裂隙中，同時轉動主尺和副尺的轉動柱，使轉動柱達豎直狀態(tài)，根據角度尺和皮尺坡度測量機構獲得待測節(jié)理組的結構面產狀參數，包括巖土體節(jié)理組結構面的空間走向值、空間傾向、空間傾角、結構面水平視間距、結構面坡面視間距、結構面真間距和巖土體測面的坡度。
[0009]所述皮尺坡度測量機構包括皮尺盒、皮尺、皮尺軸和皮尺連軸，所述皮尺軸可轉動地設在主尺的轉動柱上，所述皮尺盒設在皮尺軸上，所述皮尺一端圈繞在皮尺軸上，并設在皮尺盒內，另一端固定于皮尺連軸，所述皮尺連軸可轉動地設在副尺的轉動柱上，所述皮尺上設有刻度，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]所述副尺的轉動柱與皮尺連軸的連接端面設有角度刻度。
[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的外部水箱和內部羅盤箱，所述外部水箱內設有留有一水泡的液態(tài)水，外部水箱的頂面上沿平行轉動軸和垂直轉動軸方向過圓心標刻有直徑線，所述內部羅盤箱內設有羅盤軸，所述羅盤軸上設有繞羅盤軸旋轉的羅盤，所述羅盤面上沿直徑方向鑲嵌有一磁針。
[0014]所述外部水箱和內部羅盤箱的頂面均由透明材料制成。
[0015]所述轉動柱上設有供角度尺滑動的豎槽。
[0016]還包括驅動軸，該驅動軸一端穿過側板，另一端呈鋸齒狀，與角度尺滑動連接，驅動角度尺移動；所述角度尺上設有用于驅動軸滑動的傳動槽，該傳動槽內部表面呈與驅動軸相匹配的鋸齒狀。
[0017]所述角度尺上端面設有由90度開始、從內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動軸之間的垂直距離為定值。
[0019]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0020](I)本發(fā)明功能多樣，綜合現有若干項巖土體節(jié)理組產狀調查工具的主要功能與一身，能同時測得巖土體節(jié)理組結構面的空間走向值(S)、空間傾向(D)、空間傾角(α)、結構面水平視間距(I)、結構面坡面視間距(Γ )、結構面真間距(L)、巖土體測面的坡度
(β)ο
[0021](2)本發(fā)明主尺與副尺通過可伸縮的皮尺坡度測量機構連接，在不使用時，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)明計算簡單，通過從角度尺獲得的轉動柱自收攏狀態(tài)向外單向轉動的角度(90-α)、從皮尺連軸外端測得的皮尺坡度β以及從皮尺獲得的節(jié)理組結構面坡面視間距Γ，可簡單獲得節(jié)理組結構面水平視間距和結構面真間距等參數。
[0024](5)本發(fā)明中，手持柱、隔板、側板底部均呈薄板楔尖狀，便于在測量時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置克服了由于皮尺盒和皮尺連軸直徑導致的節(jié)理間距誤差，提高了測量精度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明收攏時的結構示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明水箱羅盤結構示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明皮尺連軸外端及相應角度刻度的結構示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明展開時角度尺及其周邊組件的結構示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明展開時的示意圖；
[0031]圖6為本發(fā)明在測量時的示意圖；
[0032]圖7為本發(fā)明的測量數學原理圖。
[0033]其中，1、手持柱，2、轉動柱，3、皮尺盒，4、皮尺，5、皮尺軸，6、水箱羅盤，7、隔板，8、側板，9、角度尺，10、轉動軸，11、驅動軸，12、皮尺連軸，13、外部水箱，14、內部羅盤箱，15、水泡，16、羅盤軸，17、羅盤，18、角度刻度，19、刻度標，20、傳動槽，21、豎槽。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0035]如圖1-圖5所示，一種節(jié)理組結構面產狀綜合測量儀，包括主尺、副尺和可伸縮的皮尺坡度測量機構，主尺和副尺通過皮尺坡度測量機構連接。主尺和副尺的尺寸和結構大體一致，均包括手持柱1、轉動柱2、水箱羅盤6、隔板7、側板8和角度尺9，手持柱1、隔板7、側板8依次連成一體，共處同一背面，且底部均呈薄板楔尖狀，轉動柱2通過其下部的轉動軸10連接在手持柱I和側板8，且繞轉動軸10向外自由轉動，轉動軸10平行于薄板楔尖，以便于在測量時，能將之插入較窄的巖土體裂隙中，水箱羅盤6設在轉動柱2頂部，角度尺9穿過隔板7與轉動柱2活動連接。
[0036]手持柱1、轉動柱2、隔板7及側板8均為輕質耐勞剛性材質，以便于攜帶，并防止儀器的變形對測量準確性的影響。主尺和副尺下部的楔尖應盡量薄，以便于能測得多數巖土體開口節(jié)理組結構面的產狀參數。
[0037]皮尺坡度測量機構包括皮尺盒3、皮尺4、皮尺軸5和皮尺連軸12，皮尺軸5可轉動地設在主尺的轉動柱2上，皮尺盒3設在皮尺軸5上，鑲嵌固定于主尺轉動柱2中上部，皮尺盒3為扁圓柱形，其半徑為I。皮尺4為軟質皮尺，一端圈繞在皮尺軸5上，并設在皮尺盒3內，可收攏或放出皮尺，另一端固定于皮尺連軸12。皮尺連軸12可轉動地設在副尺的轉動柱2上，其半徑為R2。皮尺4上設有刻度，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出口應該適當扁平，寬度較小，以保證皮尺在測量過程中與所測實際總體坡面平行，且便于通過水平開口上邊緣指示皮尺讀數。
[0038]皮尺4的最小刻度間距為1mm，，以保證測量結構面間距的精度；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致的節(jié)理間距誤差。故該測量儀的皮尺盒和皮尺連軸的直徑應該盡量小。所測的節(jié)理間距較大時(如大于1cm)，所測結果的誤差會相對較小。
[0039]副尺的轉動柱2與皮尺連軸12的連接端面設有角度刻度18，皮尺連軸12相應端面設有刻度標，刻度標應適當細小，以便于清晰精確指示皮尺連軸的轉動角度。
[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。當主尺與副尺處于同一高度時，皮尺4拉平直表現為水平狀，此時皮尺連軸12外端刻度標19對應