一种节理组结构面产状综合测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地质工程、岩土工程勘测技术领域，尤其是涉及一种节理组结构面产状综合测量仪，用于测量岩土体结构面空间走向、倾向、倾角、节理间距，以及发育结构面的地形坡度等参数。
【背景技术】
[0002]岩土体中常发育由空间产状相近的结构面组成的节理组，获得节理组中结构面的空间走向、倾向、倾角、节理间距等参数是研宄其力学性质和工程稳定性的重要依据。目前，这些参数一般是通过地质罗盘配合皮尺等工具，在岩土体中测量获得，这样操作繁琐，工作效率低下，且各类工具的分步配合操作常导致较大积累误差的产生；另外，野外现场调查宜轻装便行，携带多种工具会导致增加调查成本，降低工作效率。
[0003]目前尚未见报道有能综合获得节理组结构面空间走向、倾向、倾角、节理间距等参数的设备。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种功能多样、积累误差小、工作效率高、携带方便、计算简单的节理组结构面产状综合测量仪。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种节理组结构面产状综合测量仪，包括主尺、副尺和可伸缩的皮尺坡度测量机构，所述主尺和副尺通过皮尺坡度测量机构连接；
[0007]所述主尺和副尺均包括手持柱、转动柱、水箱罗盘、隔板、侧板和角度尺，所述手持柱、隔板、侧板依次连成一体，共处同一背面，且底部均呈薄板楔尖状，所述转动柱通过其下部的转动轴连接在手持柱和侧板，且绕转动轴转动，所述水箱罗盘设在转动柱顶部，所述角度尺穿过隔板与转动柱活动连接；
[0008]使用时，主尺和副尺的手持柱、隔板、侧板的薄板楔尖状底部插入待测节理组中相邻节理裂隙中，同时转动主尺和副尺的转动柱，使转动柱达竖直状态，根据角度尺和皮尺坡度测量机构获得待测节理组的结构面产状参数，包括岩土体节理组结构面的空间走向值、空间倾向、空间倾角、结构面水平视间距、结构面坡面视间距、结构面真间距和岩土体测面的坡度。
[0009]所述皮尺坡度测量机构包括皮尺盒、皮尺、皮尺轴和皮尺连轴，所述皮尺轴可转动地设在主尺的转动柱上，所述皮尺盒设在皮尺轴上，所述皮尺一端圈绕在皮尺轴上，并设在皮尺盒内，另一端固定于皮尺连轴，所述皮尺连轴可转动地设在副尺的转动柱上，所述皮尺上设有刻度，皮尺的尺头刻度值为RJR2，其中，R1为皮尺盒的半径，R2为皮尺连轴的半径；
[0010]所述皮尺轴和皮尺连轴位于主尺和副尺的同一高度处。
[0011]所述副尺的转动柱与皮尺连轴的连接端面设有角度刻度。
[0012]所述皮尺盒上皮尺出口处呈水平扁矩形缝。
[0013]所述水箱罗盘包括套设的外部水箱和内部罗盘箱，所述外部水箱内设有留有一水泡的液态水，外部水箱的顶面上沿平行转动轴和垂直转动轴方向过圆心标刻有直径线，所述内部罗盘箱内设有罗盘轴，所述罗盘轴上设有绕罗盘轴旋转的罗盘，所述罗盘面上沿直径方向镶嵌有一磁针。
[0014]所述外部水箱和内部罗盘箱的顶面均由透明材料制成。
[0015]所述转动柱上设有供角度尺滑动的竖槽。
[0016]还包括驱动轴，该驱动轴一端穿过侧板，另一端呈锯齿状，与角度尺滑动连接，驱动角度尺移动；所述角度尺上设有用于驱动轴滑动的传动槽，该传动槽内部表面呈与驱动轴相匹配的锯齿状。
[0017]所述角度尺上端面设有由90度开始、从内到外依次递减的角度刻度，该角度刻度的刻度值范围-90度到90度。
[0018]所述角度尺上端面与转动轴之间的垂直距离为定值。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0020](I)本发明功能多样，综合现有若干项岩土体节理组产状调查工具的主要功能与一身，能同时测得岩土体节理组结构面的空间走向值(S)、空间倾向(D)、空间倾角(α)、结构面水平视间距(I)、结构面坡面视间距(Γ )、结构面真间距(L)、岩土体测面的坡度
(β)ο
[0021](2)本发明主尺与副尺通过可伸缩的皮尺坡度测量机构连接，在不使用时，本发明处于收拢状态，便于携带。
[0022](3)本发明能有效降低测量操作过程中的积累误差，有利于提高工作效率。
[0023](4)本发明计算简单，通过从角度尺获得的转动柱自收拢状态向外单向转动的角度(90-α)、从皮尺连轴外端测得的皮尺坡度β以及从皮尺获得的节理组结构面坡面视间距Γ，可简单获得节理组结构面水平视间距和结构面真间距等参数。
[0024](5)本发明中，手持柱、隔板、侧板底部均呈薄板楔尖状，便于在测量时插入较窄的岩土体裂隙中。
[0025](6)本发明皮尺的初始刻度值的设置克服了由于皮尺盒和皮尺连轴直径导致的节理间距误差，提高了测量精度。
【附图说明】
[0026]图1为本发明收拢时的结构示意图；
[0027]图2为本发明水箱罗盘结构示意图；
[0028]图3为本发明皮尺连轴外端及相应角度刻度的结构示意图；
[0029]图4为本发明展开时角度尺及其周边组件的结构示意图；
[0030]图5为本发明展开时的示意图；
[0031]图6为本发明在测量时的示意图；
[0032]图7为本发明的测量数学原理图。
[0033]其中，1、手持柱，2、转动柱，3、皮尺盒，4、皮尺，5、皮尺轴，6、水箱罗盘，7、隔板，8、侧板，9、角度尺，10、转动轴，11、驱动轴，12、皮尺连轴，13、外部水箱，14、内部罗盘箱，15、水泡，16、罗盘轴，17、罗盘，18、角度刻度，19、刻度标，20、传动槽，21、竖槽。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0035]如图1-图5所示，一种节理组结构面产状综合测量仪，包括主尺、副尺和可伸缩的皮尺坡度测量机构，主尺和副尺通过皮尺坡度测量机构连接。主尺和副尺的尺寸和结构大体一致，均包括手持柱1、转动柱2、水箱罗盘6、隔板7、侧板8和角度尺9，手持柱1、隔板7、侧板8依次连成一体，共处同一背面，且底部均呈薄板楔尖状，转动柱2通过其下部的转动轴10连接在手持柱I和侧板8，且绕转动轴10向外自由转动，转动轴10平行于薄板楔尖，以便于在测量时，能将之插入较窄的岩土体裂隙中，水箱罗盘6设在转动柱2顶部，角度尺9穿过隔板7与转动柱2活动连接。
[0036]手持柱1、转动柱2、隔板7及侧板8均为轻质耐劳刚性材质，以便于携带，并防止仪器的变形对测量准确性的影响。主尺和副尺下部的楔尖应尽量薄，以便于能测得多数岩土体开口节理组结构面的产状参数。
[0037]皮尺坡度测量机构包括皮尺盒3、皮尺4、皮尺轴5和皮尺连轴12，皮尺轴5可转动地设在主尺的转动柱2上，皮尺盒3设在皮尺轴5上，镶嵌固定于主尺转动柱2中上部，皮尺盒3为扁圆柱形，其半径为I。皮尺4为软质皮尺，一端圈绕在皮尺轴5上，并设在皮尺盒3内，可收拢或放出皮尺，另一端固定于皮尺连轴12。皮尺连轴12可转动地设在副尺的转动柱2上，其半径为R2。皮尺4上设有刻度，皮尺的尺头刻度值为RJR2，并向皮尺4末端渐均匀增大。皮尺轴5和皮尺连轴12位于主尺和副尺的同一高度处。皮尺盒3上皮尺4出口处呈水平扁矩形缝，开口于皮尺盒3的水平前端。皮尺4出口应该适当扁平，宽度较小，以保证皮尺在测量过程中与所测实际总体坡面平行，且便于通过水平开口上边缘指示皮尺读数。
[0038]皮尺4的最小刻度间距为1mm，，以保证测量结构面间距的精度；皮尺刻度自皮尺连轴处向皮尺盒方向增大，初始刻度值为(?+?)，以克服由于皮尺盒和皮尺连轴直径导致的节理间距误差。故该测量仪的皮尺盒和皮尺连轴的直径应该尽量小。所测的节理间距较大时(如大于1cm)，所测结果的误差会相对较小。
[0039]副尺的转动柱2与皮尺连轴12的连接端面设有角度刻度18，皮尺连轴12相应端面设有刻度标，刻度标应适当细小，以便于清晰精确指示皮尺连轴的转动角度。
[0040]角度刻度18中，竖直上下角度分别为-90度、90度，中间水平刻度为O度。当主尺与副尺处于同一高度时，皮尺4拉平直表现为水平状，此时皮尺连轴12外端刻度标19对应