用于岩石表面风化剥落深度量测的量测装置及其测量方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种岩石表面风化剥落深度的量测方法，尤其涉及用于岩石表面风化 剥落深度量测的量测装置及其测量方法。
【背景技术】
[0003] 对于石质文物保护来说，其岩石表面因风化而产生的剥落现象是文物保护工作者 和科学研究者等人所关也的一大问题。为了保护石质文物和研究石质文物的风化速度，他 们不仅需要就石质文物岩石表面和其它需要量测的岩石表面发生风化之机理问题开展相 关的研究，而且还需量测出石质文物岩石表面因风化而导致的剥落深度，W评价被测对象 所遭受风化破坏的严重程度，并估测它的风化速度，为所施加的形成有效的保护措施提供 科学依据。所W，有关石质文物岩石表面风化剥落深度的测定是十分重要的。W下将就国 内外现有技术及它们的优缺点进行分析。
[0004] 1.横条孔式钢针量测法 Sancho等人为了测量西班牙某地砂岩风化引发的剥落深度，因而专口设计了一种利 用分布测孔群的固定式横条进行量测的仪器(见图1)。具体方法是；在待测的垂直面前立 两根互相平行的直立条，再在该两根直立条上安装了 6根横条，使它们处于同一直立平面 上，也即在上述6根横条的外表面组成了一个相对平面。另外在每根横条中都分布有十个 测孔。各测孔间距为50mm。所用的60个测孔覆盖的面积为1650cm 2。测量时，使用者将带 有刻度的钢针垂直插入孔中，W量测各横条上表面到钢针顶端所触及的被测点之间的相对 距离。再根据各测孔在平面上的相对位置，借助于计算机，就可W由各测孔所测到的相对 距离绘制出被测岩石表面的H维风化剥落深度分布图，为进一步确定有关风化速度提供依 据。另外，Tak址ashi和Mottershead等也是用大体相同的方法分别测量了某桥域和某石 质文物的风化剥落深度。
[0005] 对于上述量测方法来说，其优点是直观、方便和造价低，但其不足之处至少有四 点；首先，因为测读工具为钢针，所W它的量测精度较低，约为1mm。对于风化剥落深度量 测，尤其对于那些风化速度较慢的岩石来说，该测量精度太低。其次，因横条中测孔之间的 孔距较大(为50mm)，也即测孔密度较小，而有可能使得待测表面中一些重要点的风化剥落 深度的数据无法测得；第H，从图1还可看出，在安装上述两条直立条时存在着对被测的石 质文物的岩石产生不同程度损坏的可能性；第四，由于各个不透明的量测横条在整个量测 过程中始终固定在两根直立条上，所W在量测中难W观察到钢针尖端所测点位地质情况， 所W不利于对测值的解释。
[0006] 2.激光扫描量测方法 Swantesson曾利用激光扫描量测岩石表面的风化深度。其灵敏度和精度分别达到 0. 0075mm和0. 01mm。其优势是量测精度高，数据处理方便等，但它的不足之处是所用仪器 昂贵，且一次可测面积太少。
[0007] 3.岩石表面粗趟度激光量测仪 周宏伟等曾研制激光扫描装置来量测岩石表面的粗趟度，申请者认为也可用它来量测 岩石表面风化剥落深度。其优点是量测精度高、测点密，但它的问题是由于仪器设备太大而 难W在工程现场进行实地量测，其可量测面积也较小，仅为256cm 2。另外，它所用的仪器设 备也比其它方法贵很多。
[0008] 4.软材料压模量测方法 杨志法等提出利用橡皮泥惨加石膏等作为印模来量测岩石表面风化剥落深度的一种 方法。关于它的精度，他们曾经针对某一部位专口进行了 106次重复试验。结果表面该点的 起伏差的平均值为5. 1mm，标准偏差为0. 293mm。该种方法的优势是实用方便，量测成本低， 且具有一定的精度(其精度高于上述横条孔式钢针量测法的量测精度)，但不足之处是它的 量测覆盖范围很小。因此，难W据此对较大范围的测值进行对比分析。
[0009] 5.工程量规测量法 Williams曾利用灵敏度为0. 1mm的工程量规测量墓碑的风化剥落深度。该种方法的优 势也是实用方便，但仍存在着它的精度低等问题。虽然有关资料仅给出工程量规的灵敏度 而未给出实际量测精度，但估计它的精度大概不高于0. 5mm。
[0010] 6.孔板式岩石表面粗趟度机械量测仪 张中俭等提出利用离被测岩石表面一定距离的布满测孔的玻璃板和把测杆逐一插入 各测孔的百分表来量测岩石表面粗趟度的方法(见图2)，具有量测精度高、测点(孔)位置准 确、造价低等优点，但其不足之处是量测范围较小。根据张中俭等所造的该种仪器的考察， 他们所用的分布有99个测孔的方形玻璃板所覆盖的量测范围仅为900 cm2,小于上述横条 孔式钢针量测法所覆盖的范围1650 cm2。正因为该法的量测范围较小，所W对于那些由多 个块体构成的范围较大的量测对象(例如由多个石硕块组成的范围较大的古城墙的某一部 分）来说，因测量范围太小，而在许多场合下不能使用。
[0011] 由W上分析可W看出，可用于石质文物岩石表面的风化剥落深度量测的现有方法 技术还需进一步改进，W应用于各种石质文物岩石和其它需要量测的岩石，尤其是在待测 面积较大的情况下风化剥落深度量测的需要。
【发明内容】
[0012] 针对上述不足，本发明公开了一种可用于岩石表面风化剥落深度量测的量测装置 及其量测方法。
[0013] 本发明是通过W下技术方案实现的；用于岩石表面风化剥落深度量测的量测装 置，包括测尺组件和百分表，所述测尺组件和百分表相互配合使用，所述百分表包括表盘、 轴颈、测杆、测头，所述测头在最前端，测杆、轴颈、表盘依次向后，所述测尺组件包括两块测 座群板、两块连接板和测尺，两块测座群板通过连接螺钉与两块连接板连接成长方形的测 座框，所述连接板上开设连接孔，所述连接孔上通过垫块螺钉安装有可调垫块，所述测座群 板上开设若干测座孔，所述测尺通过端头块体一端连接单圆珠脚，另一端连接双圆珠脚，所 述单圆珠脚和双圆珠脚分别安装在两块测座群板的测座孔上，所述测尺分为前面板和背面 板，所述测尺上开设若干测孔，所述百分表的测头插入测孔中。
[0014] 作为优选，所述连接板上均匀开设H