CN110260848B - 罗盘、抗电磁干扰罗盘仪及隧洞内地质体产状测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地质测量领域，具体公开了一种罗盘、抗电磁干扰罗盘仪及隧洞内地质体产状测量方法，旨在解决电磁干扰环境下地质工作人员无法通过现有的地质罗盘准确辨别地磁方位的问题。罗盘，包括罗盘外壳、内表盘、定向指针、内拨盘、外表盘和外拨盘。抗电磁干扰罗盘仪，包括水准仪支架和水准仪，还包括下罗盘和上罗盘；所述下罗盘为上述的罗盘。利用本发明中的罗盘能够在隧洞内表示出真实的地磁方位，并且不受电场、磁场或电磁复合场的影响，利于辅助地质工作人员在受到电磁场干扰的状况下对隧洞内的地质条件做成正确的预判，利于地质工作人员的测量和施工。

Description

罗盘、抗电磁干扰罗盘仪及隧洞内地质体产状测量方法

技术领域

本发明属于地质测量领域，具体涉及一种罗盘、抗电磁干扰罗盘仪及隧洞内地质体产状测量方法。

背景技术

目前，用于测量地质体产状的工具多为地质罗盘，又称手持袖珍经纬罗盘仪，主要由固定在底盘上的磁针、刻度盘、水平仪、倾斜仪、瞄准觇板和悬锥等部件组成。测量地质体产状时，利用磁针具有指明磁子午线这一指定方向的特性，配合刻度盘上的读数，在紧贴地质体结构面并保持水平的前提下可以确定目标相对于磁子午线的偏离角度，即为走向。再利用测斜水准器，让罗盘直立紧贴地质体界面并转动，可读出悬锥所指的最大度数，即为真倾角。最后，利用走向与倾向相互垂直的关系，判断出地质体倾斜方向，即可根据走向算出倾向。当倾角较小，不易判断倾斜方向时，可首先测量倾角，根据悬锥指向0度的正负偏向判断倾向。

由于现有的地质罗盘测量地质体产状主要依靠磁针恒定指向地磁南北的特性，不适用于电、磁干扰较强的工程中。例如：在TBM施工过程中，隧洞内始终存在大型机械设备且存在供电、供水、多个系统在不断运行中，叠加的电磁场复杂，对磁针干扰极大，造成地质罗盘在隧洞内完全失灵。即使将所有机械设备完全关闭，设备本身的金属磁场对地质罗盘也会造成很强的干扰。然而，在TBM施工中，前方洞段的地质条件预判对TBM的掘进设备操作具有重要的指导意义，地质工程师在地质罗盘不能正常工作的情况下，会造成对前方洞段的地质条件预判失准，严重时甚至造成误判，对施工造成不良影响。

发明内容

本发明提供了一种罗盘，旨在解决电磁干扰环境下地质工作人员无法通过现有的地质罗盘准确辨别地磁方位的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：罗盘，包括罗盘外壳、内表盘、定向指针、内拨盘、外表盘和外拨盘；

所述外表盘呈圆环状并可转动地设置在罗盘外壳内，外表盘的上表面设有用于表示地磁方位角的刻度线；所述内表盘呈圆形，其固定设置在罗盘外壳内并位于外表盘中；

所述定向指针由非铁磁性材料制成，定向指针可转动地设置在内表盘上表面的中心，定向指针上设置有定位其指向的导向十字丝；所述罗盘外壳内设有位于内表盘上侧的导向观测通道，当导向十字丝的指向与导向观测通道的轴向平行时，通过导向观测通道能够观测到导向十字丝正处于导向观测通道横截面的中心位置；

所述内拨盘和外拨盘，内拨盘与定向指针传动连接并可驱使定向指针旋转，外拨盘与外表盘传动连接并可驱使外表盘旋转。

进一步的是，所述罗盘外壳上还设置有可将定向指针固定住的定向指针紧固螺旋，以及可将外表盘固定住的外表盘紧固螺旋。

本发明还提供了一种能在电磁干扰环境下准确测量地质体产状的抗电磁干扰罗盘仪，包括水准仪支架和水准仪，还包括下罗盘和上罗盘；所述下罗盘为上述的任意一种罗盘；

所述上罗盘包括由透明材料制成的上罗盘圆盆、设置在上罗盘圆盆内的走向指针以及设置在上罗盘圆盆上的水准仪紧固螺旋，所述走向指针由非铁磁性材料制成，走向指针上设置有定位其指向的走向指针十字丝；

所述水准仪包括望远镜、水准器和基座；所述望远镜内设置有十字丝分划板，所述十字丝分划板上设有用于测量倾角的刻度线，十字丝分划板的中心可转动地设置有倾角指针，所述倾角指针由非铁磁性材料制成；所述望远镜上设置有倾角指针拨盘，所述倾角指针拨盘与倾角指针传动连接并可驱使倾角指针旋转；所述基座上设置有可观察到走向指针和外表盘上的刻度线的罗盘观测结构，所述罗盘观测结构内设置有表示望远镜观测方向的准星；

所述下罗盘可拆卸地设置在水准仪支架上，并可与水准仪支架相对转动；所述上罗盘可拆卸地设置在下罗盘上，并可与下罗盘相对转动；所述水准仪可拆卸地设置在上罗盘上，并可与上罗盘相对转动；所述水准仪紧固螺旋可将设置在上罗盘上的水准仪固定住。

进一步的是，所述上罗盘圆盆包括上罗盘固定台和可转动地设置在上罗盘固定台的上罗盘旋转台，所述上罗盘固定台上设置有旋转台微动螺旋和旋转台紧固螺旋，所述旋转台微动螺旋与上罗盘旋转台传动连接并可驱使上罗盘旋转台旋转，所述旋转台紧固螺旋可将上罗盘旋转台固定住；所述走向指针可转动地设置在上罗盘旋转台的中心，所述水准仪紧固螺旋设置在上罗盘旋转台上。

进一步的是，所述上罗盘旋转台上还设置有走向指针拨盘，所述走向指针拨盘与走向指针传动连接并可驱使走向指针旋转。

进一步的是，所述罗盘观测结构包括设置在基座上的罗盘观测窗、设置在基座内的反射镜以及设置在基座底部的透光镜。

进一步的是，所述望远镜包括镜筒、分别设置在镜筒两端的物镜和目镜；所述十字丝分划板设置在镜筒内，所述镜筒内还设置有调焦透镜，镜筒上设置有与调焦透镜相连的物镜调焦螺旋；所述基座上还设置有可将望远镜调节水平的微倾螺旋。

进一步的是，所述水准仪支架包括支撑架和设置在支撑架上的可调底座；

所述支撑架包括顶板和至少三个铰接在顶板边沿上的伸缩支腿，所述伸缩支腿的上端设置有限制其旋转角度小于90°的限位块；

所述可调底座包括安装板和位于安装板下侧的连接板，所述安装板和连接板之间通过至少三个不在同一直线上的脚螺旋连接在一起，所述脚螺旋的上端与安装板可转动地相连，所述脚螺旋的下端与连接板螺纹连接；所述安装板的侧部设置有支架水准器。

本发明还提供了一种隧洞内地质体产状测量方法，采用上述的抗电磁干扰罗盘仪测量隧洞内地质体产状；该测量方法包括以下步骤：

步骤一，在隧洞外测算量出隧洞的洞向与磁北方向的关系；

步骤二，在隧洞内选取架设点，使架设点位于待测量产状的地质体结构面在隧洞内的延伸面上；

步骤三，在架设点处架设水准仪支架，并将其调水平；然后，将下罗盘安装在水准仪支架上，同时在隧洞内与下罗盘相同高度位置处设置标记点，并使标记点与下罗盘之间的连线平行于洞向；

步骤四，转动下罗盘直至通过导向观测通道观察到标记点处于视野中心为止；然后，拨动内拨盘使定向指针旋转，直至通过导向观测通道观察到导向十字丝对准标记点为止，此时定向指针的指向即为洞向；

步骤五，拨动外拨盘使外表盘旋转，直至定向指针在外表盘上的读数表示为所测得的洞向与磁北方向的关系为止，此时外表盘上的刻度所对应的方位即为真实的地磁方位；

步骤六，将上罗盘安装到下罗盘上，并将水准仪安装到上罗盘上；通过水准器确认水准仪是否水平，若否则将其调水平；然后，利用基座上的罗盘观测结构进行观测，同时使水准仪和上罗盘相对转动，直至罗盘观测结构内的准星与走向指针十字丝重合为止；接着，旋拧水准仪紧固螺旋使水准仪和上罗盘相对固定，此时走向指针的指向与望远镜的观测方向平行；

步骤七，利用望远镜观测地质体结构面，同时使上罗盘和下罗盘相对转动，直至观测到的地质体结构面呈一条斜线为止；然后，利用基座上的罗盘观测结构观测走向指针在外表盘上读数，该读数即为所测隧洞内地质体的结构面走向；

步骤八，再次利用望远镜观测地质体结构面，同时拨动倾角指针拨盘使倾角指针旋转，直至倾角指针的倾角与观测到的呈一条斜线的地质体结构面的倾角一致为止，此时倾角指针在十字丝分划板上的读数即为所测隧洞内地质体结构面的真倾角；

步骤九，通过倾角指针所指的倾斜方向和走向指针所指的地磁方向，判断出所测隧洞内地质体结构面的倾向。

本发明还提供了一种隧洞内地质体产状测量方法，采用上述的抗电磁干扰罗盘仪测量隧洞内地质体产状；该测量方法包括以下步骤：

步骤一，在隧洞外测算量出隧洞的洞向与磁北方向的关系；

步骤二，在隧洞内选取架设点，使架设点位于待测量产状的地质体结构面在隧洞内的延伸面上；

步骤三，在架设点处架设水准仪支架，并将其调水平；然后，将下罗盘安装在水准仪支架上，同时在隧洞内与下罗盘相同高度位置处设置标记点，并使标记点与下罗盘之间的连线平行于洞向；

步骤四，转动下罗盘直至通过导向观测通道观察到标记点处于视野中心为止；然后，拨动内拨盘使定向指针旋转，直至通过导向观测通道观察到导向十字丝对准标记点为止；接着，旋拧定向指针紧固螺旋将定向指针固定住，此时定向指针的指向即为洞向；

步骤五，拨动外拨盘使外表盘旋转，直至定向指针在外表盘上的读数表示为所测得的洞向与磁北方向的关系为止；然后，旋拧外表盘紧固螺旋将外表盘固定住，此时外表盘上的刻度所对应的方位即为真实的地磁方位；

步骤六，将上罗盘安装到下罗盘上，并将水准仪安装到上罗盘上；通过水准器确认水准仪是否水平，若否则将其调水平；然后，利用基座上的罗盘观测结构进行观测，同时拨动走向指针拨盘使走向指针旋转，直至罗盘观测结构内的准星与走向指针十字丝重合为止；接着，旋拧水准仪紧固螺旋使水准仪和上罗盘相对固定，此时走向指针的指向与望远镜的观测方向平行；

步骤七，利用望远镜观测地质体结构面，同时使上罗盘和下罗盘相对转动，直至观测到的地质体结构面为止；然后，旋拧旋转台微动螺旋使上罗盘旋转台旋转，直至观测到的地质体结构面呈一条斜线为止；接着，旋拧旋转台紧固螺旋使上罗盘固定台和上罗盘旋转台相对固定，并利用基座上的罗盘观测结构观测走向指针在外表盘上读数，该读数即为所测隧洞内地质体的结构面走向；

步骤八，再次利用望远镜观测地质体结构面，同时拨动倾角指针拨盘使倾角指针旋转，直至倾角指针的倾角与观测到的呈一条斜线的地质体结构面的倾角一致为止，此时倾角指针在十字丝分划板上的读数即为所测隧洞内地质体结构面的真倾角；

步骤九，通过倾角指针所指的倾斜方向和走向指针所指的地磁方向，判断出所测隧洞内地质体结构面的倾向。

本发明的有益效果是：通过在隧洞外确定好洞向与磁北方向的关系后，可利用本发明中的罗盘在隧洞内表示出真实的地磁方位，并且该罗盘不受电场、磁场或电磁复合场的影响，利于辅助地质工作人员在受到电磁场干扰的状况下对隧洞内的地质条件做出正确的预判。本发明中的抗电磁干扰罗盘仪不受电场、磁场或电磁复合场的影响，能够在电磁干扰环境下准确测量地质体产状，且不必贴近地质体结构面进行测量，特别是在TBM施工环境下，对隧洞内的地质体产状的测量，利于地质工作人员的测量和施工。

附图说明

图1是本发明中罗盘的剖视结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明中抗电磁干扰罗盘仪的三维爆炸结构示意图；

图4是利用罗盘观测结构观察到的上表盘读数；

图5是十字丝分划板的实施结构示意图；

图中标记为：水准仪支架100、支撑架110、顶板111、伸缩支腿112、限位块113、可调底座120、安装板121、连接板122、脚螺旋123、支架水准器124、下罗盘200、罗盘外壳210、导向观测通道211、内表盘220、定向指针221、导向十字丝222、内拨盘223、定向指针紧固螺旋224、外表盘230、外拨盘231、外表盘紧固螺旋232、上罗盘300、上罗盘固定台310、旋转台微动螺旋311、旋转台紧固螺旋312、上罗盘旋转台320、走向指针321、水准仪紧固螺旋322、走向指针拨盘323、水准仪400、望远镜410、物镜411、调焦透镜412、物镜调焦螺旋413、目镜414、十字丝分划板415、倾角指针416、镜筒417、倾角指针拨盘418、水准器420、基座430、罗盘观测窗431、微倾螺旋432。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

结合图1和图2所示，罗盘，包括罗盘外壳210、内表盘220、定向指针221、内拨盘223、外表盘230和外拨盘231；

所述外表盘230呈圆环状并可转动地设置在罗盘外壳210内，外表盘230的上表面设有用于表示地磁方位角的刻度线；所述内表盘220呈圆形，其固定设置在罗盘外壳210内并位于外表盘230中；

所述定向指针221由非铁磁性材料制成，定向指针221可转动地设置在内表盘220上表面的中心，定向指针221上设置有定位其指向的导向十字丝222；所述罗盘外壳210内设有位于内表盘220上侧的导向观测通道211，当导向十字丝222的指向与导向观测通道211的轴向平行时，通过导向观测通道211能够观测到导向十字丝222正处于导向观测通道211横截面的中心位置；

所述内拨盘223和外拨盘231，内拨盘223与定向指针221传动连接并可驱使定向指针221旋转，外拨盘231与外表盘230传动连接并可驱使外表盘230旋转。

其中，罗盘外壳210的形状可以为多种，优选为具有一定厚度、纵截面呈U形、俯视呈方形或圆形的结构。外表盘230在罗盘外壳210内的可转动设置方式可以有多种，例如：在罗盘外壳210的内壁上设置环槽，将外表盘230的边沿嵌入该环槽中，并使外表盘230与环槽间隙配合；又例如：在罗盘外壳210内设置环状平台，将外表盘230可转动地设置在该环状平台上(即图1所示的设置方式)，或是先在环状平台上设置推力球轴承再将外表盘230设置在推力球轴承上；再例如：在罗盘外壳210内设置空心转轴，将外表盘230固定设置在空心转轴上。内表盘220在罗盘外壳210内的固定设置可以为多种，优选如图1所示，所述内表盘220固定于由罗盘外壳210内壁延伸出来的环形支撑台上。定向指针221一般是通过转轴或转盘可转动地设置在内表盘220上的；通过转轴设置时，定向指针221的中间部位与转轴的一端连接；通过转盘设置时，定向指针221沿转盘的径向设置在其上。导向观测通道211通常是由两个开设于罗盘外壳210侧壁上的观测窗口组成，且连接两个观测窗口的连线与罗盘外壳210的中心轴线相交；若罗盘外壳210俯视呈圆形，则导向观测通道211是沿该圆形的径向设置的。内拨盘223与定向指针221传动连接的方式、以及外拨盘231与外表盘230传动连接的方式可以为多种，例如：通过齿轮组连接、通过蜗轮蜗杆连接、通过皮带轮连接等等；优选为图1所示的传动连接方式，即定向指针221设置在中心转轴的上端，中心转轴沿罗盘外壳210的中心轴线设置，中心转轴上设置有大齿轮，内拨盘223为设置在内拨盘转轴上并与大齿轮啮合的小齿轮，内拨盘223的局部穿出罗盘外壳210；外表盘230的下表面上设置有与其同心的圆环齿，外拨盘231为设置在外拨盘转轴上并与圆环齿啮合的小齿轮，外拨盘231的局部穿出罗盘外壳210。该罗盘通常还包括设置在罗盘外壳210顶部的透明罗盘盖。

利用上述罗盘在隧洞内确定真实的地磁方位的方法：

首先，在隧洞外测算量出隧洞的洞向与磁北方向的夹角关系和方位关系；

其次，在隧洞内选取架设点，使架设点位于待测量产状的地质体结构面在隧洞内的延伸面上；

然后，在架设点处架设水准仪支架100，并将其调水平；将下罗盘200安装在水准仪支架100上，同时在隧洞内与下罗盘200相同高度位置处设置标记点，并使标记点与下罗盘200之间的连线平行于洞向；

接着，转动下罗盘200直至通过导向观测通道211观察到标记点处于视野中心为止；然后，拨动内拨盘223使定向指针221旋转，直至通过导向观测通道211观察到导向十字丝222对准标记点为止，此时定向指针221的指向即为洞向；

最后，拨动外拨盘231使外表盘230旋转，直至定向指针221在外表盘230上的读数表示为所测得的洞向与磁北方向的关系为止，此时外表盘230上的刻度所对应的方位即为真实的地磁方位。

同理，可先确定某一过电磁干扰区域的直线与磁北方向的夹角关系和方位关系，然后再将该直线的方向作为洞向通过上述方法利用罗盘正确表示真实的地磁方位。

通过利用本发明中罗盘在隧洞内表示出真实的地磁方位，并且该罗盘中的定向指针由非铁磁性材料制成，不受电场、磁场或电磁复合场的影响，利于辅助地质工作人员在受到电磁场干扰的状况下对隧洞内的地质条件做成正确的预判。

为了避免定向指针221或是外表盘230意外转动，再如图1和图2所示，所述罗盘外壳210上还设置有可将定向指针221固定住的定向指针紧固螺旋224，以及可将外表盘230固定住的外表盘紧固螺旋232。定向指针紧固螺旋224通常为可作用于定向指针221，或是内拨盘223与定向指针221之间的传动连接结构上的限制结构件；优选为图1所示的结构，即定向指针紧固螺旋224螺纹连接在罗盘外壳210上的顶紧螺钉，其顶紧端与设置在中心转轴上的大齿轮相对应；需要固定住定向指针221时，旋拧定向指针紧固螺旋224，其便可朝向大齿轮运动将其顶紧。外表盘紧固螺旋232通常为可作用于外表盘230，或是外拨盘231与外表盘230之间的传动连接结构上的限制结构件；优选为图1所示的结构，即外表盘紧固螺旋232螺纹连接在罗盘外壳210上的顶紧螺钉，其顶紧端与设置在外表盘230下表面的圆环齿相对应；需要固定住外表盘230时，旋拧外表盘紧固螺旋232，其便可朝向圆环齿运动将其顶紧。

结合图3和图5所示，抗电磁干扰罗盘仪，包括水准仪支架100和水准仪400，还包括下罗盘200和上罗盘300；所述下罗盘200为上述的罗盘；

所述上罗盘300包括由透明材料制成的上罗盘圆盆、设置在上罗盘圆盆内的走向指针321以及设置在上罗盘圆盆上的水准仪紧固螺旋322，所述走向指针321上设置有定位其指向的走向指针十字丝；一般采用折射率低的透明材料制作上罗盘圆盆，采用非铁磁性材料制作走向指针321；走向指针321通常是沿上罗盘圆盆的径向设置在其中心的，走向指针321可以是固定设置，也可以是可转动地设置；

所述水准仪400包括望远镜410、水准器420和基座430；所述望远镜410内设置有十字丝分划板415，所述十字丝分划板415上设有用于测量倾角的刻度线，十字丝分划板415的中心可转动地设置有倾角指针416；所述望远镜410上设置有倾角指针拨盘418，所述倾角指针拨盘418与倾角指针416传动连接并可驱使倾角指针416旋转；所述基座430上设置有可观察到走向指针321和外表盘230上的刻度线的罗盘观测结构，所述罗盘观测结构内设置有表示望远镜410观测方向的准星；其中，水准仪400具有的其他零部件和结构、以及其他零部件和结构的设置方式均与现有的水准仪相同，此不赘述；倾角指针416由非铁磁性材料制成；倾角指针416在十字丝分划板415上的可转动设置方式，以及倾角指针拨盘418与倾角指针416传动连接方式可以为多种，例如：在十字丝分划板415的中心设置透明转轴，在透明转轴的一端设置倾角指针416，透明转轴上设置有透明大齿轮，倾角指针拨盘418为与透明大齿轮相啮合的小齿轮，倾角指针拨盘418的局部由望远镜410的侧壁穿出；又例如：在十字丝分划板415同轴设置一个透明转盘齿轮，将倾角指针416沿透明转盘的径向设置在其上，倾角指针拨盘418为与透明转盘齿轮相啮合的小齿轮，倾角指针拨盘418的局部由望远镜410的侧壁穿出；选择透明转轴和透明大齿轮，或是透明转盘齿轮，是为了避免其干扰视线，影响观测；

所述下罗盘200可拆卸地设置在水准仪支架100上，并可与水准仪支架100相对转动；所述上罗盘300可拆卸地设置在下罗盘200上，并可与下罗盘200相对转动；所述水准仪400可拆卸地设置在上罗盘300上，并可与上罗盘300相对转动；其中，可拆卸并可相对转动的设置方式可以为多种，例如：螺纹连接、相互嵌套、中间旋转部件连接(例如：通过推力球轴承可拆卸地连接)等等；

所述水准仪紧固螺旋322可将设置在上罗盘300上的水准仪400固定住；水准仪紧固螺旋322通常为设置在上罗盘圆盆上的顶紧螺钉，其顶紧端可由上罗盘圆盆的上表面穿出将水准仪400顶紧；水准仪紧固螺旋322也可以是将上罗盘300与水准仪400之间的连接紧固的锁紧螺钉，例如上罗盘300与水准仪400之间通过螺纹连接，水准仪紧固螺旋322螺纹连接在上罗盘300的侧面上，通过旋拧水准仪紧固螺旋322可将水准仪400上的连接螺纹顶紧。

采用上述的抗电磁干扰罗盘仪测量隧洞内地质体产状的方法，包括以下步骤：

步骤一，在隧洞外测算量出隧洞的洞向与磁北方向的关系；洞向与磁北方向的关系包括洞向与磁北方向之间的夹角大小和洞向与磁北方向之间的方位关系；

步骤二，在隧洞内选取架设点，使架设点位于待测量产状的地质体结构面在隧洞内的延伸面上；

步骤三，在架设点处架设水准仪支架100，并将其调水平；然后，将下罗盘200安装在水准仪支架100上，同时在隧洞内与下罗盘200相同高度位置处设置标记点，并使标记点与下罗盘200之间的连线平行于洞向；

步骤四，转动下罗盘200直至通过导向观测通道211观察到标记点处于视野中心为止；然后，拨动内拨盘223使定向指针221旋转，直至通过导向观测通道211观察到导向十字丝222对准标记点为止，此时定向指针221的指向即为洞向；

步骤五，拨动外拨盘231使外表盘230旋转，直至定向指针221在外表盘230上的读数表示为所测得的洞向与磁北方向的关系为止，此时外表盘230上的刻度所对应的方位即为真实的地磁方位；

步骤六，将上罗盘300安装到下罗盘200上，并将水准仪400安装到上罗盘300上；通过水准器420确认水准仪400是否水平，若否则将其调水平；然后，利用基座430上的罗盘观测结构进行观测，同时使水准仪400和上罗盘300相对转动，直至罗盘观测结构内的准星与走向指针十字丝重合为止；接着，旋拧水准仪紧固螺旋322使水准仪400和上罗盘300相对固定，此时走向指针321的指向与望远镜410的观测方向平行；

步骤七，利用望远镜410观测地质体结构面，同时使上罗盘300和下罗盘200相对转动，直至观测到的地质体结构面呈一条斜线为止；然后，利用基座430上的罗盘观测结构观测走向指针321在外表盘230上读数，该读数即为所测隧洞内地质体的结构面走向；若通过罗盘观测结构进行观测时不便读数，可松开水准仪紧固螺旋322并旋转望远镜410进行读数；

步骤八，再次利用望远镜410观测地质体结构面，同时拨动倾角指针拨盘418使倾角指针416旋转，直至倾角指针416的倾角与观测到的呈一条斜线的地质体结构面的倾角一致为止，此时倾角指针416在十字丝分划板415上的读数即为所测隧洞内地质体结构面的真倾角；若上一步松开水准仪紧固螺旋322并旋转望远镜410进行读数，则进行该步骤之前先按照步骤六和步骤七将望远镜410再次调好后再测真倾角；

步骤九，通过倾角指针416所指的倾斜方向和走向指针321所指的地磁方向，判断出所测隧洞内地质体结构面的倾向。

作为本发明中抗电磁干扰罗盘仪的一种优选方案，再如图3所示，所述上罗盘圆盆包括上罗盘固定台310和可转动地设置在上罗盘固定台310的上罗盘旋转台320，所述上罗盘固定台310上设置有旋转台微动螺旋311和旋转台紧固螺旋312，所述旋转台微动螺旋311与上罗盘旋转台320传动连接并可驱使上罗盘旋转台320旋转，所述旋转台紧固螺旋312可将上罗盘旋转台320固定住；所述走向指针321可转动地设置在上罗盘旋转台320的中心，所述水准仪紧固螺旋322设置在上罗盘旋转台320上。

其中，上罗盘旋转台320在上罗盘固定台310上的可转动设置方式可以为多种，例如：螺纹连接、相互嵌套、中间旋转部件连接、中间轴连接(例如：上罗盘固定台310和上罗盘旋转台320分别可转动地设置在某转轴上)等等；旋转台微动螺旋311与上罗盘旋转台320传动连接可以多种，通过齿轮组连接、通过蜗轮蜗杆连接、通过皮带轮连接等等；旋转台紧固螺旋312可以是设置在上罗盘固定台310上的顶紧螺钉，需要固定住上罗盘旋转台320通过旋拧，其顶紧端由上罗盘固定台310的上表面伸出将上罗盘旋转台320顶紧；旋转台紧固螺旋312还可以是作用在旋转台微动螺旋311与上罗盘旋转台320之间的传动连接上的顶紧螺钉。通过如此结构的上罗盘300，在测量上利用旋转台微动螺旋311进行微调可以提高测量的精准度。

在上述基础上，为了进一步提高测量精度，所述上罗盘旋转台320上还设置有走向指针拨盘323，所述走向指针拨盘323与走向指针321传动连接并可驱使走向指针321旋转。走向指针拨盘323与走向指针321之间的传动连接方式与内拨盘223与定向指针221之间的传动连接方式相同。

采用上述的抗电磁干扰罗盘仪测量隧洞内地质体产状的方法，包括以下步骤：

步骤一，在隧洞外测算量出隧洞的洞向与磁北方向的关系；

步骤二，在隧洞内选取架设点，使架设点位于待测量产状的地质体结构面在隧洞内的延伸面上；

步骤三，在架设点处架设水准仪支架100，并将其调水平；然后，将下罗盘200安装在水准仪支架100上，同时在隧洞内与下罗盘200相同高度位置处设置标记点，并使标记点与下罗盘200之间的连线平行于洞向；

步骤四，转动下罗盘200直至通过导向观测通道211观察到标记点处于视野中心为止；然后，拨动内拨盘223使定向指针221旋转，直至通过导向观测通道211观察到导向十字丝222对准标记点为止；接着，旋拧定向指针紧固螺旋224将定向指针221固定住，此时定向指针221的指向即为洞向；

步骤五，拨动外拨盘231使外表盘230旋转，直至定向指针221在外表盘230上的读数表示为所测得的洞向与磁北方向的关系为止；然后，旋拧外表盘紧固螺旋232将外表盘230固定住，此时外表盘230上的刻度所对应的方位即为真实的地磁方位；

步骤六，将上罗盘300安装到下罗盘200上，并将水准仪400安装到上罗盘300上；通过水准器420确认水准仪400是否水平，若否则将其调水平；然后，利用基座430上的罗盘观测结构进行观测，同时拨动走向指针拨盘323使走向指针321旋转，直至罗盘观测结构内的准星与走向指针十字丝重合为止；接着，旋拧水准仪紧固螺旋322使水准仪400和上罗盘300相对固定，此时走向指针321的指向与望远镜410的观测方向平行；

步骤七，利用望远镜410观测地质体结构面，同时使上罗盘300和下罗盘200相对转动，直至观测到的地质体结构面为止；然后，旋拧旋转台微动螺旋311使上罗盘旋转台320旋转，直至观测到的地质体结构面呈一条斜线为止；接着，旋拧旋转台紧固螺旋312使上罗盘固定台310和上罗盘旋转台320相对固定，并利用基座430上的罗盘观测结构观测走向指针321在外表盘230上读数，该读数即为所测隧洞内地质体的结构面走向；若通过罗盘观测结构进行观测时不便读数，可松开水准仪紧固螺旋322并旋转望远镜410进行读数；

步骤八，再次利用望远镜410观测地质体结构面，同时拨动倾角指针拨盘418使倾角指针416旋转，直至倾角指针416的倾角与观测到的呈一条斜线的地质体结构面的倾角一致为止，此时倾角指针416在十字丝分划板415上的读数即为所测隧洞内地质体结构面的真倾角；若上一步松开水准仪紧固螺旋322并旋转望远镜410进行读数，则进行该步骤之前先按照步骤六和步骤七将望远镜410再次调好后再测真倾角；

步骤九，通过倾角指针416所指的倾斜方向和走向指针321所指的地磁方向，判断出所测隧洞内地质体结构面的倾向。

作为本发明中抗电磁干扰罗盘仪的再一种优选方案，所述罗盘观测结构包括设置在基座430上的罗盘观测窗431、设置在基座430内的反射镜以及设置在基座430底部的透光镜。反射镜可将进入透光镜的光线反射至罗盘观测窗431。

具体的，所述望远镜410包括镜筒417、分别设置在镜筒417两端的物镜411和目镜414；所述十字丝分划板415设置在镜筒417内，所述镜筒417内还设置有调焦透镜412，镜筒417上设置有与调焦透镜412相连的物镜调焦螺旋413；所述基座430上还设置有可将望远镜410调节水平的微倾螺旋432。

具体的，所述水准仪支架100包括支撑架110和设置在支撑架110上的可调底座120；

所述支撑架110包括顶板111和至少三个铰接在顶板111边沿上的伸缩支腿112，所述伸缩支腿112的上端设置有限制其旋转角度小于90°的限位块113；

所述可调底座120包括安装板121和位于安装板121下侧的连接板122，所述安装板121和连接板122之间通过至少三个不在同一直线上的脚螺旋123连接在一起，所述脚螺旋123的上端与安装板121可转动地相连，所述脚螺旋123的下端与连接板122螺纹连接；所述安装板121的侧部设置有支架水准器124。所述支架水准器124为圆水准器，其上设置有校验螺丝。为了避免下罗盘200意外旋转，所述安装板121上还设置有下罗盘固定螺旋，下罗盘固定螺旋的原理与水准仪紧固螺旋322的原理相同。

Claims (10)

1.罗盘，其特征在于：包括罗盘外壳(210)、内表盘(220)、定向指针(221)、内拨盘(223)、外表盘(230)和外拨盘(231)；

所述外表盘(230)呈圆环状并可转动地设置在罗盘外壳(210)内，外表盘(230)的上表面设有用于表示地磁方位角的刻度线；所述内表盘(220)呈圆形，其固定设置在罗盘外壳(210)内并位于外表盘(230)中；

所述定向指针(221)由非铁磁性材料制成，定向指针(221)可转动地设置在内表盘(220)上表面的中心，定向指针(221)上设置有定位其指向的导向十字丝(222)；所述罗盘外壳(210)内设有位于内表盘(220)上侧的导向观测通道(211)，当导向十字丝(222)的指向与导向观测通道(211)的轴向平行时，通过导向观测通道(211)能够观测到导向十字丝(222)正处于导向观测通道(211)横截面的中心位置；

所述内拨盘(223)和外拨盘(231)分别设置在罗盘外壳(210)上，内拨盘(223)与定向指针(221)传动连接并可驱使定向指针(221)旋转，外拨盘(231)与外表盘(230)传动连接并可驱使外表盘(230)旋转。

2.如权利要求1所述的罗盘，其特征在于：所述罗盘外壳(210)上还设置有可将定向指针(221)固定住的定向指针紧固螺旋(224)，以及可将外表盘(230)固定住的外表盘紧固螺旋(232)。

3.抗电磁干扰罗盘仪，包括水准仪支架(100)和水准仪(400)，其特征在于：还包括下罗盘(200)和上罗盘(300)；所述下罗盘(200)为权利要求1或2所述的罗盘；

所述上罗盘(300)包括由透明材料制成的上罗盘圆盆、设置在上罗盘圆盆内的走向指针(321)以及设置在上罗盘圆盆上的水准仪紧固螺旋(322)，所述走向指针(321)由非铁磁性材料制成，走向指针(321)上设置有定位其指向的走向指针十字丝；

所述水准仪(400)包括望远镜(410)、水准器(420)和基座(430)；所述望远镜(410)内设置有十字丝分划板(415)，所述十字丝分划板(415)上设有用于测量倾角的刻度线，十字丝分划板(415)的中心可转动地设置有倾角指针(416)，所述倾角指针(416)由非铁磁性材料制成；所述望远镜(410)上设置有倾角指针拨盘(418)，所述倾角指针拨盘(418)与倾角指针(416)传动连接并可驱使倾角指针(416)旋转；所述基座(430)上设置有可观察到走向指针(321)和外表盘(230)上的刻度线的罗盘观测结构，所述罗盘观测结构内设置有表示望远镜(410)观测方向的准星；

所述下罗盘(200)可拆卸地设置在水准仪支架(100)上，并可与水准仪支架(100)相对转动；所述上罗盘(300)可拆卸地设置在下罗盘(200)上，并可与下罗盘(200)相对转动；所述水准仪(400)可拆卸地设置在上罗盘(300)上，并可与上罗盘(300)相对转动；所述水准仪紧固螺旋(322)可将设置在上罗盘(300)上的水准仪(400)固定住。

4.如权利要求3所述的抗电磁干扰罗盘仪，其特征在于：所述上罗盘圆盆包括上罗盘固定台(310)和可转动地设置在上罗盘固定台(310)的上罗盘旋转台(320)，所述上罗盘固定台(310)上设置有旋转台微动螺旋(311)和旋转台紧固螺旋(312)，所述旋转台微动螺旋(311)与上罗盘旋转台(320)传动连接并可驱使上罗盘旋转台(320)旋转，所述旋转台紧固螺旋(312)可将上罗盘旋转台(320)固定住；所述走向指针(321)可转动地设置在上罗盘旋转台(320)的中心，所述水准仪紧固螺旋(322)设置在上罗盘旋转台(320)上。

5.如权利要求4所述的抗电磁干扰罗盘仪，其特征在于：所述上罗盘旋转台(320)上还设置有走向指针拨盘(323)，所述走向指针拨盘(323)与走向指针(321)传动连接并可驱使走向指针(321)旋转。

6.如权利要求3所述的抗电磁干扰罗盘仪，其特征在于：所述罗盘观测结构包括设置在基座(430)上的罗盘观测窗(431)、设置在基座(430)内的反射镜以及设置在基座(430)底部的透光镜。

7.如权利要求6所述的抗电磁干扰罗盘仪，其特征在于：所述望远镜(410)包括镜筒(417)、分别设置在镜筒(417)两端的物镜(411)和目镜(414)；所述十字丝分划板(415)设置在镜筒(417)内，所述镜筒(417)内还设置有调焦透镜(412)，镜筒(417)上设置有与调焦透镜(412)相连的物镜调焦螺旋(413)；所述基座(430)上还设置有可将望远镜(410)调节水平的微倾螺旋(432)。

8.如权利要求3、4、5、6或7所述的抗电磁干扰罗盘仪，其特征在于：所述水准仪支架(100)包括支撑架(110)和设置在支撑架(110)上的可调底座(120)；

所述支撑架(110)包括顶板(111)和至少三个铰接在顶板(111)边沿上的伸缩支腿(112)，所述伸缩支腿(112)的上端设置有限制其旋转角度小于90°的限位块(113)；所述可调底座(120)包括安装板(121)和位于安装板(121)下侧的连接板(122)，所述安装板(121)和连接板(122)之间通过至少三个不在同一直线上的脚螺旋(123)连接在一起，所述脚螺旋(123)的上端与安装板(121)可转动地相连，所述脚螺旋(123)的下端与连接板(122)螺纹连接；所述安装板(121)的侧部设置有支架水准器(124)。

9.隧洞内地质体产状测量方法，其特征在于：采用权利要求3至8中任意一项所述的抗电磁干扰罗盘仪测量隧洞内地质体产状；该测量方法包括以下步骤：

步骤一，在隧洞外测量出隧洞的洞向与磁北方向的关系；

步骤二，在隧洞内选取架设点，使架设点位于待测量产状的地质体结构面在隧洞内的延伸面上；

步骤三，在架设点处架设水准仪支架(100)，并将其调水平；然后，将下罗盘(200)安装在水准仪支架(100)上，同时在隧洞内与下罗盘(200)相同高度位置处设置标记点，并使标记点与下罗盘(200)之间的连线平行于洞向；

步骤四，转动下罗盘(200)直至通过导向观测通道(211)观察到标记点处于视野中心为止；然后，拨动内拨盘(223)使定向指针(221)旋转，直至通过导向观测通道(211)观察到导向十字丝(222)对准标记点为止，此时定向指针(221)的指向即为洞向；

步骤五，拨动外拨盘(231)使外表盘(230)旋转，直至定向指针(221)在外表盘(230)上的读数表示为所测得的洞向与磁北方向的关系为止，此时外表盘(230)上的刻度所对应的方位即为真实的地磁方位；

步骤六，将上罗盘(300)安装到下罗盘(200)上，并将水准仪(400)安装到上罗盘(300)上；通过水准器(420)确认水准仪(400)是否水平，若否则将其调水平；然后，利用基座(430)上的罗盘观测结构进行观测，同时使水准仪(400)和上罗盘(300)相对转动，直至罗盘观测结构内的准星与走向指针十字丝重合为止；接着，旋拧水准仪紧固螺旋(322)使水准仪(400)和上罗盘(300)相对固定，此时走向指针(321)的指向与望远镜(410)的观测方向平行；

步骤七，利用望远镜(410)观测地质体结构面，同时使上罗盘(300)和下罗盘(200)相对转动，直至观测到的地质体结构面呈一条斜线为止；然后，利用基座(430)上的罗盘观测结构观测走向指针(321)在外表盘(230)上读数，该读数即为所测隧洞内地质体的结构面走向；

步骤八，再次利用望远镜(410)观测地质体结构面，同时拨动倾角指针拨盘(418)使倾角指针(416)旋转，直至倾角指针(416)的倾角与观测到的呈一条斜线的地质体结构面的倾角一致为止，此时倾角指针(416)在十字丝分划板(415)上的读数即为所测隧洞内地质体结构面的真倾角；

步骤九，通过倾角指针(416)所指的倾斜方向和走向指针(321)所指的地磁方向，判断出所测隧洞内地质体结构面的倾向。

10.隧洞内地质体产状测量方法，其特征在于：采用权利要求5所述的抗电磁干扰罗盘仪测量隧洞内地质体产状；该测量方法包括以下步骤：

步骤一，在隧洞外测量出隧洞的洞向与磁北方向的关系；

步骤二，在隧洞内选取架设点，使架设点位于待测量产状的地质体结构面在隧洞内的延伸面上；

步骤三，在架设点处架设水准仪支架(100)，并将其调水平；然后，将下罗盘(200)安装在水准仪支架(100)上，同时在隧洞内与下罗盘(200)相同高度位置处设置标记点，并使标记点与下罗盘(200)之间的连线平行于洞向；

步骤四，转动下罗盘(200)直至通过导向观测通道(211)观察到标记点处于视野中心为止；然后，拨动内拨盘(223)使定向指针(221)旋转，直至通过导向观测通道(211)观察到导向十字丝(222)对准标记点为止；接着，旋拧定向指针紧固螺旋(224)将定向指针(221)固定住，此时定向指针(221)的指向即为洞向；

步骤五，拨动外拨盘(231)使外表盘(230)旋转，直至定向指针(221)在外表盘(230)上的读数表示为所测得的洞向与磁北方向的关系为止；然后，旋拧外表盘紧固螺旋(232)将外表盘(230)固定住，此时外表盘(230)上的刻度所对应的方位即为真实的地磁方位；

步骤六，将上罗盘(300)安装到下罗盘(200)上，并将水准仪(400)安装到上罗盘(300)上；通过水准器(420)确认水准仪(400)是否水平，若否则将其调水平；然后，利用基座(430)上的罗盘观测结构进行观测，同时拨动走向指针拨盘(323)使走向指针(321)旋转，直至罗盘观测结构内的准星与走向指针十字丝重合为止；接着，旋拧水准仪紧固螺旋(322)使水准仪(400)和上罗盘(300)相对固定，此时走向指针(321)的指向与望远镜(410)的观测方向平行；

步骤七，利用望远镜(410)观测地质体结构面，同时使上罗盘(300)和下罗盘(200)相对转动，直至观测到的地质体结构面为止；然后，旋拧旋转台微动螺旋(311)使上罗盘旋转台(320)旋转，直至观测到的地质体结构面呈一条斜线为止；接着，旋拧旋转台紧固螺旋(312)使上罗盘固定台(310)和上罗盘旋转台(320)相对固定，并利用基座(430)上的罗盘观测结构观测走向指针(321)在外表盘(230)上读数，该读数即为所测隧洞内地质体的结构面走向；

步骤八，再次利用望远镜(410)观测地质体结构面，同时拨动倾角指针拨盘(418)使倾角指针(416)旋转，直至倾角指针(416)的倾角与观测到的呈一条斜线的地质体结构面的倾角一致为止，此时倾角指针(416)在十字丝分划板(415)上的读数即为所测隧洞内地质体结构面的真倾角；

步骤九，通过倾角指针(416)所指的倾斜方向和走向指针(321)所指的地磁方向，判断出所测隧洞内地质体结构面的倾向。

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