CN110954079B - 三维地质罗盘及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维地质罗盘及测量方法。本发明的目的是提供一种三维地质罗盘及测量方法，以准确、简便测量岩体结构面产状。本发明的技术方案是：测量盘具有用于贴合待测岩体结构面的测量接触平面；透明球壳为内部空腔的坚硬透明圆球；转轴平行所述测量盘，通过透明球壳的球心；走向测量环可绕转轴灵活旋转，其上有一圈标识走向的刻度；倾角测量环围绕透明球壳球心标刻于球壳上，其上有一圈标识倾角的刻度；倾角测量陀通过半圆形连杆与走向测量环垂直固定连接；指北针中点位于所述倾角测量陀上部支杆一端，可绕其在走向刻度环平面内灵活转动；管水准器固定在倾角测量陀之上，其长轴与转轴平行。本发明适用于地质测绘、工程勘察等领域。

Description

三维地质罗盘及测量方法
技术领域
本发明涉及一种三维地质罗盘及测量方法。适用于地质测绘、工程勘察等领域。
背景技术
地质罗盘是野外地质工作不可缺少的工具，可用于测量岩体结构面产状、识别方位以及确定位置等，对此设备改进具有重要的实用价值和工程意义。
目前，在工程领域，通常采用传统合页式罗盘测量走向或倾向、倾角。使用传统合页式罗盘时，需要分两次分别测量走向或倾向、倾角，测量走向或倾向时需要圆水准器气泡居中，测量倾角时需要管水准器气泡居中，同时需要旋转罗盘，以测得最大倾角(真倾角)，操作过程不仅繁琐，且误差较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种三维地质罗盘及测量方法，以准确、简便测量岩体结构面产状。
本发明所采用的技术方案是：一种三维地质罗盘，其特征在于，具有：
测量盘具有用于贴合待测岩体结构面的测量接触平面；
透明球壳为内部空腔的坚硬透明圆球；
转轴平行所述测量盘，通过透明球壳的球心；
走向测量环可绕转轴灵活旋转，其上有一圈标识走向的刻度；
倾角测量环围绕透明球壳球心标刻于球壳上，其上有一圈标识倾角的刻度；
倾角测量陀通过半圆形连杆与走向测量环垂直固定连接；
指北针中点位于所述倾角测量陀上部支杆一端，可绕其在走向测量环平面内灵活转动；
管水准器固定在倾角测量陀之上，其长轴与转轴平行。
所述测量盘经与其垂直的连接件与透明球壳固定连接，由所述走向测量环、指北针、倾角测量陀、管水准器组成的产状测量机构均设置于透明球壳内。
所述走向测量环以转轴为对称轴，其圆心为透明球壳球心。
所述倾角测量环的0°-0°刻度点连线与测量盘垂直，90°-90°刻度点连线与转轴垂直且在一个平面上。
所述倾角测量陀呈薄片状，与所述转轴在同一个平面内，能在其自身重量的作用下，带动走向测量环共同绕转轴转动，静止时保持铅直状态。
所述指北针中部旋转点与透明球壳球心重合。
一种应用所述三维地质罗盘进行测量的测量方法，其特征在于：
将所述三维地质罗盘中测量盘的测量接触平面贴合待测岩体结构面；
保持测量接触平面与待测岩体结构面贴合状态下旋转三维地质罗盘，直至所述管水准器中的气泡居中；
待所述指北针和倾角测量陀稳定后，读取指北针北极在所述走向测量环上对应的刻度值和倾角测量陀在所述倾角测量环上对应的刻度值，分别为该被测岩体结构面的走向和倾角。
本发明的有益效果是：本发明利用测量盘的测量接触平面、转轴及管水准器之间相互平行的位置关系，以及倾角测量陀能在其自身重力作用下保持铅直的特性，简化岩体结构面走向和倾角的测量方法，仅需调整管水准器气泡居中，便可一次性读取走向值和倾角值。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图2为实施例的侧面示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例为一种三维地质罗盘，具有测量盘1和透明球壳9，测量盘1一端经与其垂直的连接件2与透明球壳9固定连接，测量盘1另一端端面为用于贴合待测岩体结构面的测量接触平面。本例中在透明球壳9内设有走向测量环3、指北针4、倾角测量陀6和管水准器8等组成的产状测量机构。
本实施例中走向测量机构主要包括走向测量环3、指北针4和管水准器8；走向测量环3自转轴5一端位置开始逆时针0-360度均分，其中0度、90度、180度、270度位置分为N(北)、E(东)、S(南)、W(西)标识点；指北针4转动连接于倾角测量陀6上部支杆的一端；管水准器8固定在倾角测量陀6上。本例中转轴5两端同轴布置，通过透明球壳9球心位置且与测量盘1的测量接触平面平行。本例中走向测量环3以透明球壳9的球心为中心布置，以转轴5为对称轴。本例中指北针4转动点为其中点，与透明球壳9的球心重合，可绕其在走向测量环3平面内转动。本例中倾角测量陀6呈薄片状，与转轴5位于同一平面内，位于半圆弧形连杆的中间位置，经半圆弧形连杆与走向测量环3垂直固定连接。本例中倾角测量陀6自会在自身重力作用下与走向测量环3共同绕转轴5转动，以使倾角测量陀6保持铅直状态。本例中管水准器8与转轴5平行，用于指示走向测量环3水平。
本实施例中倾角测量机构主要包括倾角测量陀6、倾角测量环7和管水准器8。本例中倾角测量环7以透明球壳9球心为中心标刻于透明球壳9表面，中部刻度为90°，向透明球壳9两极方向等分并减小至0°，且0°-0°刻度点连线与测量盘1垂直，90°-90°刻度点连线与转轴5共面且垂直。
本实施例的具体使用方法如下：
将三维地质罗盘中测量盘1的测量接触平面贴合待测岩体结构面；
保持测量接触平面与待测岩体结构面贴合状态，旋转三维地质罗盘，罗盘旋转过程中其内部的倾角测量陀6在自身重力作用下绕转轴5转动，当罗盘转动到管水准器8中的气泡居中时停止转动；
待指北针4和倾角测量陀6稳定后，读取指北针4在走向测量环上对应的刻度值和倾角测量陀6在倾角测量环上对应的刻度值，分别为该被测岩体结构面的走向和倾角。
本实施例中由于受倾角测量陀6自身重力的作用，走向测量环3和指北针4随倾角测量陀6一起绕转轴5在转动，当管水准器8气泡居中时，走向测量环3和指北针4的所在平面均处于水平，转轴5与待测岩体结构面走向平行，此时，可利用走向测量环3和指北针4测量转轴5的走向，即为待测岩体结构面的走向。
本实施例中管水准器8安装于倾角测量陀6上，由于倾角测量陀6能在其自身重力作用下始终保持铅直状态，当管水准器8中的气泡居中时，转轴5此时处于与待测岩体结构面走向平行，倾角测量陀6偏离倾角测量环7的0°刻度的夹角与岩体结构面的倾角相等，所以此时可通过倾角测量陀6配合倾角测量环7测出待测岩体结构面的倾角。

Claims (6)

1.一种三维地质罗盘，其特征在于，具有：
测量盘(1)，具有用于贴合待测岩体结构面的测量接触平面；
透明球壳(9)，为内部空腔的坚硬透明圆球；
转轴(5)，平行所述测量盘(1)，通过透明球壳(9)的球心；
走向测量环(3)，可绕转轴(5)灵活旋转，其上有一圈标识走向的刻度；
倾角测量环(7)，围绕透明球壳(9)球心标刻于球壳上，其上有一圈标识倾角的刻度；
倾角测量陀(6)，通过半圆形连杆与走向测量环(3)垂直固定连接；所述倾角测量陀(6)呈薄片状，与所述转轴(5)在同一个平面内，能在其自身重量的作用下，带动走向测量环(3)共同绕转轴(5)转动，静止时保持铅直状态；
指北针(4)，其中点位于所述倾角测量陀(6)上部支杆一端，可绕其在走向测量环(3)平面内灵活转动；
管水准器(8)，固定在倾角测量陀(6)之上，其长轴与转轴(5)平行。
2.根据权利要求1所述的三维地质罗盘，其特征在于：所述测量盘(1)经与其垂直的连接件(2)与透明球壳(9)固定连接，由所述走向测量环(3)、指北针(4)、倾角测量陀(6)、管水准器(8)组成的产状测量机构均设置于透明球壳(9)内。
3.根据权利要求1或2所述的三维地质罗盘，其特征在于：所述走向测量环(3)以转轴(5)为对称轴，其圆心为透明球壳(9)球心。
4.根据权利要求1或2所述的三维地质罗盘，其特征在于：所述倾角测量环(7)的0°-0°刻度点连线与测量盘(1)垂直，90°-90°刻度点连线与转轴(5)垂直且在一个平面上。
5.根据权利要求1或2所述的三维地质罗盘，其特征在于：所述指北针(4)中部旋转点与透明球壳(9)球心重合。
6.一种应用权利要求1～5任意一项所述三维地质罗盘进行测量的测量方法，其特征在于：
将所述三维地质罗盘中测量盘(1)的测量接触平面贴合待测岩体结构面；
保持测量接触平面与待测岩体结构面贴合状态下旋转三维地质罗盘，直至所述管水准器(8)中的气泡居中；
待所述指北针(4)和倾角测量陀(6)稳定后，读取指北针(4)北极在所述走向测量环(3)上对应的刻度值和倾角测量陀(6)在所述倾角测量环(7)上对应的刻度值，分别为该被测岩体结构面的走向和倾角。
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