用于巖石表面風(fēng)化剝落深度量測的量測裝置及其測量方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種巖石表面風(fēng)化剝落深度的量測方法，尤其涉及用于巖石表面風(fēng)化 剝落深度量測的量測裝置及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 對于石質(zhì)文物保護(hù)來說，其巖石表面因風(fēng)化而產(chǎn)生的剝落現(xiàn)象是文物保護(hù)工作者 和科學(xué)研究者等人所關(guān)也的一大問題。為了保護(hù)石質(zhì)文物和研究石質(zhì)文物的風(fēng)化速度，他 們不僅需要就石質(zhì)文物巖石表面和其它需要量測的巖石表面發(fā)生風(fēng)化之機理問題開展相 關(guān)的研究，而且還需量測出石質(zhì)文物巖石表面因風(fēng)化而導(dǎo)致的剝落深度，W評價被測對象 所遭受風(fēng)化破壞的嚴(yán)重程度，并估測它的風(fēng)化速度，為所施加的形成有效的保護(hù)措施提供 科學(xué)依據(jù)。所W，有關(guān)石質(zhì)文物巖石表面風(fēng)化剝落深度的測定是十分重要的。W下將就國 內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)及它們的優(yōu)缺點進(jìn)行分析。
[0004] 1.橫條孔式鋼針量測法 Sancho等人為了測量西班牙某地砂巖風(fēng)化引發(fā)的剝落深度，因而專口設(shè)計了一種利 用分布測孔群的固定式橫條進(jìn)行量測的儀器(見圖1)。具體方法是；在待測的垂直面前立 兩根互相平行的直立條，再在該兩根直立條上安裝了 6根橫條，使它們處于同一直立平面 上，也即在上述6根橫條的外表面組成了一個相對平面。另外在每根橫條中都分布有十個 測孔。各測孔間距為50mm。所用的60個測孔覆蓋的面積為1650cm 2。測量時，使用者將帶 有刻度的鋼針垂直插入孔中，W量測各橫條上表面到鋼針頂端所觸及的被測點之間的相對 距離。再根據(jù)各測孔在平面上的相對位置，借助于計算機，就可W由各測孔所測到的相對 距離繪制出被測巖石表面的H維風(fēng)化剝落深度分布圖，為進(jìn)一步確定有關(guān)風(fēng)化速度提供依 據(jù)。另外，Tak址ashi和Mottershead等也是用大體相同的方法分別測量了某橋域和某石 質(zhì)文物的風(fēng)化剝落深度。
[0005] 對于上述量測方法來說，其優(yōu)點是直觀、方便和造價低，但其不足之處至少有四 點；首先，因為測讀工具為鋼針，所W它的量測精度較低，約為1mm。對于風(fēng)化剝落深度量 測，尤其對于那些風(fēng)化速度較慢的巖石來說，該測量精度太低。其次，因橫條中測孔之間的 孔距較大(為50mm)，也即測孔密度較小，而有可能使得待測表面中一些重要點的風(fēng)化剝落 深度的數(shù)據(jù)無法測得；第H，從圖1還可看出，在安裝上述兩條直立條時存在著對被測的石 質(zhì)文物的巖石產(chǎn)生不同程度損壞的可能性；第四，由于各個不透明的量測橫條在整個量測 過程中始終固定在兩根直立條上，所W在量測中難W觀察到鋼針尖端所測點位地質(zhì)情況， 所W不利于對測值的解釋。
[0006] 2.激光掃描量測方法 Swantesson曾利用激光掃描量測巖石表面的風(fēng)化深度。其靈敏度和精度分別達(dá)到 0. 0075mm和0. 01mm。其優(yōu)勢是量測精度高，數(shù)據(jù)處理方便等，但它的不足之處是所用儀器 昂貴，且一次可測面積太少。
[0007] 3.巖石表面粗趟度激光量測儀 周宏偉等曾研制激光掃描裝置來量測巖石表面的粗趟度，申請者認(rèn)為也可用它來量測 巖石表面風(fēng)化剝落深度。其優(yōu)點是量測精度高、測點密，但它的問題是由于儀器設(shè)備太大而 難W在工程現(xiàn)場進(jìn)行實地量測，其可量測面積也較小，僅為256cm 2。另外，它所用的儀器設(shè) 備也比其它方法貴很多。
[0008] 4.軟材料壓模量測方法 楊志法等提出利用橡皮泥慘加石膏等作為印模來量測巖石表面風(fēng)化剝落深度的一種 方法。關(guān)于它的精度，他們曾經(jīng)針對某一部位?？谶M(jìn)行了 106次重復(fù)試驗。結(jié)果表面該點的 起伏差的平均值為5. 1mm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0. 293mm。該種方法的優(yōu)勢是實用方便，量測成本低， 且具有一定的精度(其精度高于上述橫條孔式鋼針量測法的量測精度)，但不足之處是它的 量測覆蓋范圍很小。因此，難W據(jù)此對較大范圍的測值進(jìn)行對比分析。
[0009] 5.工程量規(guī)測量法 Williams曾利用靈敏度為0. 1mm的工程量規(guī)測量墓碑的風(fēng)化剝落深度。該種方法的優(yōu) 勢也是實用方便，但仍存在著它的精度低等問題。雖然有關(guān)資料僅給出工程量規(guī)的靈敏度 而未給出實際量測精度，但估計它的精度大概不高于0. 5mm。
[0010] 6.孔板式巖石表面粗趟度機械量測儀 張中儉等提出利用離被測巖石表面一定距離的布滿測孔的玻璃板和把測桿逐一插入 各測孔的百分表來量測巖石表面粗趟度的方法(見圖2)，具有量測精度高、測點(孔)位置準(zhǔn) 確、造價低等優(yōu)點，但其不足之處是量測范圍較小。根據(jù)張中儉等所造的該種儀器的考察， 他們所用的分布有99個測孔的方形玻璃板所覆蓋的量測范圍僅為900 cm2,小于上述橫條 孔式鋼針量測法所覆蓋的范圍1650 cm2。正因為該法的量測范圍較小，所W對于那些由多 個塊體構(gòu)成的范圍較大的量測對象(例如由多個石碩塊組成的范圍較大的古城墻的某一部 分）來說，因測量范圍太小，而在許多場合下不能使用。
[0011] 由W上分析可W看出，可用于石質(zhì)文物巖石表面的風(fēng)化剝落深度量測的現(xiàn)有方法 技術(shù)還需進(jìn)一步改進(jìn)，W應(yīng)用于各種石質(zhì)文物巖石和其它需要量測的巖石，尤其是在待測 面積較大的情況下風(fēng)化剝落深度量測的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 針對上述不足，本發(fā)明公開了一種可用于巖石表面風(fēng)化剝落深度量測的量測裝置 及其量測方法。
[0013] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的；用于巖石表面風(fēng)化剝落深度量測的量測裝 置，包括測尺組件和百分表，所述測尺組件和百分表相互配合使用，所述百分表包括表盤、 軸頸、測桿、測頭，所述測頭在最前端，測桿、軸頸、表盤依次向后，所述測尺組件包括兩塊測 座群板、兩塊連接板和測尺，兩塊測座群板通過連接螺釘與兩塊連接板連接成長方形的測 座框，所述連接板上開設(shè)連接孔，所述連接孔上通過墊塊螺釘安裝有可調(diào)墊塊，所述測座群 板上開設(shè)若干測座孔，所述測尺通過端頭塊體一端連接單圓珠腳，另一端連接雙圓珠腳，所 述單圓珠腳和雙圓珠腳分別安裝在兩塊測座群板的測座孔上，所述測尺分為前面板和背面 板，所述測尺上開設(shè)若干測孔，所述百分表的測頭插入測孔中。
[0014] 作為優(yōu)選，所述連接板上均勻開設(shè)H