结构面产状测量仪器制造技术

本发明专利技术涉及一种结构面产状测量仪器和结构面产状测量方法，特别是一种应用于土木工程领域的结构面产状测量仪器和结构面产状测量方法。本发明专利技术提供一种使用方便，不用调整仪器水平，可以快速准确的测出结构面产状的结构面产状测量仪器。包括上部装置，球形指南针和框架。本发明专利技术还提供一种结构面产状测量方法，包括以下几个步骤：A、将仪器平放在结构面上；B、待气泡位置稳定后，测出真倾向方位角；C、测出结构面真倾角。仪器和方法不需要再保证罗盘棱边紧靠结构面的同时确保水准器气泡居中，也不需要同时调整管状水准器或悬锤来测倾角。本申请的技术方案受测量环境及人为因素影响小，因此测量更加准确且，测量速度更快。

【技术实现步骤摘要】
结构面产状测量仪器
本专利技术涉及一种结构面产状测量仪器和结构面产状测量方法，特别是一种应用于土木工程领域的结构面产状测量仪器和结构面产状测量方法。
技术介绍
在土木工程领域，结构面是指岩体内开裂的和易开裂的面如层面、节理、断层、片理等又称不连续面。结构面的产状是指结构面在空间的延展方位。包含三个要素，即走向、倾向和倾角。其中方位角：方位角又称地平经度(Azimuth(angle)缩写Az)，是在平面上量度物体之间的角度差的方法之一。是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。结构面产状的表示方法有两种：1：只记倾向和倾角。如：160°∠40°2：走向、倾向和倾角。如：N70°E/SE∠40°(两个例子为同一结构面使用产状的不同表示方法)结构面走向是结构面与水平面相交线的方位，测量时将罗盘长边的底棱角紧靠结构面，当圆形水准器气泡居中时读指北或指南针所指度数即所求(因走向线是一直线，其方向可两边延伸，故读南、北针均可)。结构面倾向的测量是指结构面向下最大倾斜方向线(真倾向线)在水平面上投影的方位。测量时将罗盘北段指向结构面向下倾斜的方向，以南端短棱靠着结构面，当圆形水准器气泡居中时，读指北针所指度数即所求。结构面倾角是指结构面与假想水平面间的最大夹角，称真倾角。真倾角可沿结构面真倾斜线测量求得，若沿其他倾斜测得的倾角均较真倾角小，称为视倾角。测量时将罗盘侧立，使罗盘边长紧靠结构面，并用手指拨动底盘外之活动扳手，同时沿结构面移动罗盘，当管状水准器气泡居中时，测斜指针所指最大度数即结构面的真倾角。若测斜器是悬锤式的罗盘，方法与上基本相同，不同之处是手指按住底盘外的按钮，悬锤则自由摆动，当达最大值时松开手指，悬锤固定所指的读数即结构面的真倾角。使用现有的机械罗盘方法对结构面产状进行测量都必须使圆形水准器气泡或管状水准器气泡居中，方能进行准确测量。当罗盘水平时其与与结构面相交，该交线方向即为结构面走向，倾向则为以该交线为法相方向的面在结构面倾斜方向上的水平投影方位角。倾角测量通过带管状水准器的测角器或悬锤式测斜器测量。使用机械罗盘测量中在保证罗盘棱边紧靠结构面的同时确保水准器气泡居中，方能准确测出结构面走向、倾向，同时还需通过调整管状水准器或悬锤测量其倾角。该方法受测量环境及人为因素影响较大，测量速度较慢。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种使用方便，不用调整仪器水平，可以快速准确的测出结构面产状的结构面产状测量仪器。为解决上述技术问题，本专利技术采用的结构面产状测量仪器，包括水平仪，球形指南针和框架，所述水平仪的外壳为圆柱形，并且该圆柱形的直径大于圆柱形的高，所述球形指南针包括球形外壳和设置在球形外壳中的磁针；所述磁针包括南针和北针还包括悬垂，所述悬垂与球形外壳刚性连接，所述悬垂的延长线过球形外壳的球心，所述悬垂与磁针相互垂直，所述球形外壳中设置有方位角刻度盘，所述方位角刻度盘与悬垂垂直，所述球形外壳表面设置有倾角刻度线，所述框架内壁为圆柱状，所述球形指南针设置在框架内壁中，所述框架内壁与球形外壳接触，并且球形指南针的球心在内壁的回转中心上，所述框架上设置有中央隔板，所述球形指南针的球心在中央隔板所处的平面上，所述水平仪设置在球形指南针上方，并且与框架固定连接。进一步的是，在所述水平仪上方还设置有放大镜。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种使用方便，不用调整仪器水平，可以快速准确的测出结构面产状的结构面产状测量方法，包括以下几个步骤：A、将结构面产状测量仪器平放在结构面上；B、待气泡位置稳定后，测出南针从当前位置沿顺时针方向转动到气泡中心位置与水平仪中心位置连线处所经过的角度，该角度即为真倾向方位角；C、取中央隔板与球形外壳相交处的所对应的倾角刻度线值为结构面真倾角。本专利技术的有益效果是：本申请采用的仪器和方法不需要再保证罗盘棱边紧靠结构面的同时确保水准器气泡居中，也不需要同时调整管状水准器或悬锤来测倾角。本申请的技术方案受测量环境及人为因素影响小，因此测量更加准确且，测量速度更快。附图说明图1是本申请的结构示意图；图2是本申请球形指南针的结构示意图；图3是本申请测量真倾角的原理图；图4是实施例1测量真倾向的示意图；图5是实施例1测量真倾角的示意图；图6是实施例2测量真倾向的示意图；图7是实施例2测量真倾角的示意图；图中零部件、部位及编号：水平仪1，球形指南针2、框架3、中央隔板4、气泡5、放大镜6、南针7、北针8、倾角刻度线9、真倾向线10、悬垂11。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本申请的结构面产状测量仪器，包括水平仪1，球形指南针2和框架3，所述水平仪1的外壳为圆柱形，并且该圆柱形的直径大于圆柱形的高，水平仪1内部填充有两种互不相容并且密度不同的物质，其中两种密度不同的物质通常两选择油和空气，空气在油中形成气泡5，如图2所示，所述球形指南针2包括球形外壳和设置在球形外壳中的磁针，所述磁针包括南针7和北针8；还包括悬垂11，所述悬垂11与球形外壳刚性连接，所述悬垂11的延长线过球形外壳的球心，所述悬垂11与磁针相互垂直，所述球形外壳中设置有方位角刻度盘，所述方位角刻度盘与悬垂11垂直，所述球形外壳表面设置有倾角刻度线9，所述框架3内壁为圆柱状，所述球形指南针2设置在框架3内壁中，所述框架内壁与球形外壳接触，并且球形指南针2的球心在内壁的回转中心上，所述框架3上设置有中央隔板4，所述球形指南针2的球心在中央隔板4所处的平面上，所述水平仪1设置在球形指南针2上方，并且与框架3固定连接。其中悬垂11选择密度较大的材料制成，目的是使悬垂11始终朝向竖直向下的方向。磁针由带有磁性的材料制成，其中南针7指向地磁南极，北针8指向地磁北极。倾向测量将该仪器平放在结构面上。水平仪1的气泡5自由移动到装置边缘，从气泡5中心点到装置中心点连线的方向线即为真倾向方向线。可读仪器南针7，依顺时针方向到该方向线即从气泡5中心点到装置中心点连线的方向线之间的夹角，为倾向的方位角。如图3所示，原理：气泡5中心点到装置的连线与水平面的夹角最大，该线为结构面的真倾向线10。因为装置直径为定值并且装置为扁平圆柱形，气泡5密度远小于装置内液体密度，气泡5位于装置内最高点，即该点距离假想水平面在装置下方最大。因气泡5中心点到装置中心点的连线与水平面的夹角最大，该方向即为结构面的倾向。方位角为从指北针8方向线起，依顺时针方向到该方向线之间的水平夹角。测量装置的指南针与指北针8夹角为180°，因此倾向的方位角为仪器南针7，依顺时针方向到该方向线即从装置中心点到气泡5中心点连线的方向线之间的夹角。倾角测量如图3所示，倾角的读取：读取中央隔板4所指的球形指南针2上最大度数，或根据真倾向线10原理，结构面向下最大倾斜方向线为真倾向线10，则气泡5中心点与装置的连线在中央隔板4所指的度数为结构面真倾角。原理：球形指南针2水平面是以过球心的悬锤线为法线的平面，球形指南针2上的倾角刻度线9是以球心为圆锥顶点，2×90°－刻度值为圆锥锥角，圆锥底面平行球形指南针2水平面的圆锥与球面的交线。悬锤起始点为球心，通过悬锤和中央平衡板在重力的作用下，悬锤始终保持垂直，中央平衡板保持水平。测量时仪器中央隔板4与本文档来自技高网...

【技术保护点】
结构面产状测量仪器，其特征在于：包括水平仪(1)，球形指南针(2)和框架(3)，所述水平仪(1)的外壳为圆柱形，并且该圆柱形的直径大于圆柱形的高，所述球形指南针(2)包括球形外壳和设置在球形外壳中的磁针，所述磁针包括南针(7)和北针(8)；还包括悬垂(11)，所述悬垂(11)与球形外壳刚性连接，所述悬垂(11)的延长线过球形外壳的球心，所述悬垂(11)与磁针相互垂直，所述球形外壳中设置有方位角刻度盘，所述方位角刻度盘与悬垂(11)垂直，所述球形外壳表面设置有倾角刻度线(9)，所述框架(3)内壁为圆柱状，所述球形指南针(2)设置在框架(3)内壁中，所述框架(3)内壁内壁与球形外壳接触，并且球形指南针(2)的球心在内壁的回转中心上，所述框架(3)上设置有中央隔板(4)，所述球形指南针(2)的球心在中央隔板(4)所处的平面上，所述水平仪(1)设置在球形指南针(2)上方，并且与框架(3)固定连接。

【技术特征摘要】
1.结构面产状测量仪器，其特征在于：包括水平仪(1)，球形指南针(2)和框架(3)，所述水平仪(1)的外壳为圆柱形，并且该圆柱形的直径大于圆柱形的高，所述球形指南针(2)包括球形外壳和设置在球形外壳中的磁针，所述磁针包括南针(7)和北针(8)；还包括悬垂(11)，所述悬垂(11)与球形外壳刚性连接，所述悬垂(11)的延长线过球形外壳的球心，所述悬垂(11)与磁针相互垂直，所述球形外壳中设置有方位角刻度盘，所述方位角刻度盘与悬垂(11)垂直，所述球形外壳表面设置有倾角刻度线(9)，所述框架(3)内壁为圆柱状，所述球形指南针(2)设置在框架(3)内壁中，所述框架(3)内壁内壁与球形外壳接触，并且球形指南针(2)的球心在内壁的回转中心上，所述框架(3)上设置有中央隔板(4)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，张世殊，李华，李崇标，李辉，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51