CN204329956U - 量测结构面竖向分形特征的便携装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种量测结构面竖向分形特征的便携装置，该装置包括两把设有刻度的直尺和量角器，两把直尺的一端重叠后与量角器铰接在一起，所述量角器的原点与铰接点重合，所述直尺上设有与量角器的水平线重合的测量直线，所述直尺的尺顶端面上沿直尺长度方向等间距开设有一排通孔，所述通孔中插装有触针。其结构简单、使用可靠，操作灵活快速、测量数据直观可靠，极大的减小了人为误差，显著提高了野外工作效率。

Description

量测结构面竖向分形特征的便携装置

技术领域

本实用新型涉及测绘测量技术，特别是一种量测结构面竖向分形特征的便携装置。

背景技术

在露天矿边坡稳定性评价工作中，针对矿山开挖深、边坡高度大、地质结构复杂等特点，需要掌握影响边坡稳定性的优势结构面产状、分形特征及其工程地质性质，特别是发育长度大、贯通性较强的断层、节理等Ⅲ级以上结构面往往控制着几个台阶边坡甚至采场终了边坡的稳定性。结构面的表面形态与其力学性质密切相关，对结构面表面形态进行精细测定,是研究结构面变形和强度等力学机理的基础,并进而建立其相应模型的先决条件，因结构面竖向起伏度和粗糙度是影响破裂面抗滑能力的重要因素，而沿竖向结构面分形特征的野外量测，其精准度直接决定起伏度与粗糙度JRC值，这对于确定结构面及岩体力学抗剪强度有很大影响。现有传统的测量方法是采用地质罗盘、直尺等进行测量，属于粗略量测，而激光扫描的测量方式精确性受测量系统的转换限制，只能用于总体模糊评价。故针对结构面竖向分形特征值的量测装置及方法亟待改进。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种结构简单、使用可靠的量测结构面竖向分形特征的便携装置，显著提高对优势结构面竖向分形特征值的测量精准性，通过对出露的断层节理等结构面使用此装置和简单的计算，得到结构面临空方向的起伏度与粗糙度JRC值，根据室内岩石试验成果和Barton公式确定岩体力学强度参数，为科学分析边坡稳定性提供可靠参数。

本实用新型的技术方案是：

一种量测结构面竖向分形特征的便携装置，其特征在于：包括两把设有刻度的直尺和量角器，两把直尺的一端重叠后与量角器铰接在一起，所述量角器的原点与铰接点重合，所述直尺上设有与量角器的水平线重合的测量直线，所述直尺的尺顶端面上沿直尺长度方向等间距开设有一排通孔，所述通孔中插装有触针。

上述的量测结构面竖向分形特征的便携装置，所述触针与通孔之间为过盈配合且触针外周沾有润滑油，以用力按压触针顶部时触针可在通孔内纵向移动。

上述的量测结构面竖向分形特征的便携装置，所述触针顶部设有针帽，所述通孔为沉头孔。

上述的量测结构面竖向分形特征的便携装置，所述直尺与量角器的铰接点处穿设螺丝，在螺丝杆上套装弹簧并利用螺母锁紧。

本实用新型的有益效果是：

1、采用量角器和直尺的组合形式，完成对结构面起伏度的测量，操作简单灵活快速、测量数据直观可靠，极大的减小了人为误差，使起伏度的定性描述更为准确；

2、采用直尺与触针的组合形式，完成对结构面粗糙度的测量，触针与被测量基准段接触后，由触针露出直尺顶面的部分的长度变化得出被测量基准段的幅度差，再根据基准段的长度求出被测量基准段粗糙度的JRC值，以便利用Barton公式确定结构面抗剪强度                                               修正值。测量装置结构简单、同时满足测量精度要求，操作方便快速，减少了人为判定的模糊性，量测过程不受人为因素影响，分段多量程粗糙度的量测结果可真实反映粗糙度系数的尺寸效应；

3、在露天矿边坡工程地质测绘中，针对断层、大节理结构面可以随时量测记录，大大提高了野外工作效率，作为一种新的组合型的分形测量装置，对分析确定岩体结构面力学强度参数具有较强的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型的组装示意图；

图2是图1中直尺的俯视图；

图3是本实用新型用于测量结构面起伏度的操作示意图；

图4是本实用新型用于测量结构面粗糙度的操作示意图；

图5是本实用新型测量得到的拟合结构面示意图。

具体实施方式

如图1所示，该量测结构面竖向分形特征的便携装置，包括两把设有刻度101的直尺1和量角器2，两把直尺1的一端重叠后与量角器2铰接在一起，所述量角器2的原点201与铰接点103重合，所述直尺1上设有与量角器2的水平线202重合的测量直线102，所述直尺1的尺顶端面上沿直尺1长度方向等间距开设有一排通孔104，所述通孔104中插装有触针3。所述触针3与通孔104之间为过盈配合且触针3外周沾有润滑油，以用力按压触针3顶部时触针3可在通孔104内纵向移动。所述触针3顶部设有针帽，所述通孔104为沉头孔，当触针3按至最下方时，针帽落于沉头孔中，不致于与直尺1分离。所述直尺1与量角器2的铰接点103处穿设螺丝4，在螺丝杆上套装弹簧并利用螺母锁紧。

本实施例中，直尺1采用有机玻璃（或采用硬质塑料等）制成，厚度不小于5mm、长度100或50cm、宽度25mm，在直尺1的尺顶端面上钻设通孔，通孔的轴心距为20-25mm（可依据精度要求设置）。

利用上述装置量测结构面竖向分形特征的方法如下：

1、结构面起伏度的测量方法

如图3所示，首先将两直尺1上的触针3向下按至最大量，或触针3下端全部缩入直尺1的通孔104内，而后展开两直尺1使两直尺1的尺底端面沿竖向贴近、接触待测结构面5，调整量角器2使其中一侧直尺1的水平方向上的测量直线102与量角器2的水平线202重合，另一侧直尺1的水平方向上的测量直线102落入量角器2的量程内，根据量角器2的刻度显示两直尺1间的夹角θ，即得到该段的起伏度大小（<180°），然后重复上述动作，分段连续测量结构面要求迹长长度内的起伏度大小，并做记录以备定性描述。

2、结构面粗糙度的测量方法

如图4所示，首先将两直尺1的铰接点103处的螺母锁紧固定，而后选择待测结构面6基准段粗糙面的凹处两个基准点（如基准点Ⅰ7和基准点Ⅱ8，向下按动对应两个基准点的触针3使触针3下端与两个基准点相接触，并保持直尺1的尺顶端面与水平面平行，然后按下其余触针3，记录所有触针3露出直尺1的尺顶端面的长度或所有触针3伸出直尺1的尺底端面的长度，以备根据基准段长度计算该基准段的粗糙度JRC值，最后重复上述动作，分段连续测量要求迹长长度内的各基准段的粗糙度JRC值，并运用Barton公式确定结构面抗剪强度修正值。

记录触针3露出直尺1的尺顶端面的长度或伸出尺底端面的长度时，将直尺1放平在纸面上，逐个量取即可，最终形成的拟合结构面9如图5所示，通过与图4实际结构面相比较，显示测量效果极好。

粗糙度系数JRC值的计算公式为：

，其中，为基准段的幅度差，其为超过最小伸长触针的长度累计，为基准段的长度，一般为50cm。

Barton公式为：

，其中，为结构面抗剪强度修正值，为有效法向应力，结构面抗压强度，结构面内摩擦角。

Claims (4)

1.一种量测结构面竖向分形特征的便携装置，其特征在于：包括两把设有刻度的直尺和量角器，两把直尺的一端重叠后与量角器铰接在一起，所述量角器的原点与铰接点重合，所述直尺上设有与量角器的水平线重合的测量直线，所述直尺的尺顶端面上沿直尺长度方向等间距开设有一排通孔，所述通孔中插装有触针。

2.根据权利要求1所述的量测结构面竖向分形特征的便携装置，其特征在于：所述触针与通孔之间为过盈配合且触针外周沾有润滑油。

3.根据权利要求1所述的量测结构面竖向分形特征的便携装置，其特征在于：所述触针顶部设有针帽，所述通孔为沉头孔。

4.根据权利要求1所述的量测结构面竖向分形特征的便携装置，其特征在于：所述直尺与量角器的铰接点处穿设螺丝，在螺丝杆上套装弹簧并利用螺母锁紧。