用于短圆柱形石质文物风化剥落深度的量测仪及测量方法技术

本本发明专利技术涉及一种用于短圆柱形石质文物岩石表面风化剥落深度的量测仪及其测量方法，该量测仪包括量测曲板和百分表，所述量测曲板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，所述量测曲板呈圆筒形，所述量测曲板上开设若干测孔，所述量测曲板的下边缘固定连接支撑结构，所述支撑结构下端与埋设在地面的短锚杆相固定连接，所述轴颈上固定测托，所述测托的外表面呈内凹的圆弧形曲面，利用该量测仪测量后具有量测精度高，现场适应能力强，测点定位准确及测点密度较高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于短圆柱形石质文物岩石表面风化剥落深度的量测仪及其测量方法。
技术介绍
对于各类石质文物(包括短圆柱形石质文物)来说，岩石表面因风化而产生的剥落深度是文物保护工作者和工程地质科学研究者所关心的一个大问题，因为石质文物的表面的风化剥落程度及其相关研究将涉及由古代工匠制造的石质文物的长期保护问题。考虑到本专利技术的圆筒式风化剥落深度量测仪是针对短圆柱形石质文物而设计的，需要举这类石质文物的例子加以说明:在我国的诸多石质文物中，有一类具有短圆柱形外表的石质文物，其文物价值往往很高，例如被珍藏于浙江省衢州市南孔庙中的石灯台(见图1)等。应当指出由于以往对上述短圆柱形石质文物长期保护问题的关注较少，所以国内外有关这类石质文物风化剥落深度量测的现有技术很少，但仍需要简述其中可用的现有技术和不可用的类似技术，以便加深对本专利技术仪器提出的背景的论证。如果仅就石质文物表面岩石风化剥落深度的现有量测技术而言，可以举如图2所示的横条孔式钢针量测法和如图3所示的孔板式岩石表面粗糙度机械量测仪。前者是Sancho等为测量西班牙某地砂岩表面因长期风化而引起的剥落深度设计的一种量测装置:他们在竖直支架上安装了 6根处于同一平面上的横条(见图2)，让各横条的外表面组成一个相对平面。另外，在每根横条中平均分布10个测孔，孔间距为50mm，以便准确地确定测点在被测平面上的位置。这些测孔覆盖的面积约为0.165m2。测量时，设计者将带有刻度的钢针垂直插入上述这些测孔中，以量测各横条外表面到钢针顶端所触及的被测测点之间的相对水平距离。再根据各测孔在平面上的相对位置和由各测孔所测到的相对水平距离，确定各测点岩石表面的风化剥落深度，为风化深度的确定提供依据。根据作者的经验，该方法的测试灵敏度不会高于0.5mm。据分析该量测方法，优点是直观、方便，但至少有三点不足之处:第一，钢针量测精度偏低。无论是理论上还是实际量测上，所述的钢针插入方法的量测精度将低于其灵敏度0.5_，这对于岩石表面风化剥落深度来说显然偏低；第二，将很难保证所安装的6根横条同处于一个平面上，而这一不足将有可能进一步降低量测精度；第三，如果处置不当，在设置6根量测用的横条时，很容易造成被测对象——文物的损坏。后者是张中俭等为了测量衢州和平遥古城墙岩石砌块风化剥落深度而设计的一种量测装置(见图3)。该类仪器的优点是量测精度较高(其灵敏度和精度分别达到0.1mm和0.03mm),且数据处理方便等，但最大的缺点则是它所采用的平板玻璃的面积也即两侧面积太小(通常不超过0.lm2)，难以适合于面积较大的量测对象。但还需指出，上述这两种可用于风化剥落深度量测的技术，只能适合于外表整体形状基本上为平面的量测对象，但仍不能用于本专利技术所指的呈短圆柱形的石质文物的相关量测。有关这两种也许可称为类似技术的简述，可以帮助我们进一步了解本项专利技术提出的技术背景，据查作为可用于短圆柱形的石质文物风化剥落深度的现有量测技术主要有软塑材料的印模技术。杨志法等人曾采用经特殊处理的软塑材料一橡皮泥对邯郸响堂寺的古石碑等石质文物进行印模，以量测相关石碑的风化剥落深度。该项技术也可用于上述短圆柱形石质文物(例如图1所示的衢州南孔庙的石灯台)局部的风化剥落深度的测量。实际量测结果表明，该项技术是具有操作简便，量测成本低等优点，但不足之处也有两点:第一量测精度不高(通常不高于0.5mm);第二，一次量测所涉及的量测面很小(通常不超过20cm2)，否则将会进一步降低量测精度。正因为该种方法所涉及的量测面通常很小，所以既适用于整体表面形状为平面的石质文物的风化剥落深度量测，也可用于整体表面形状为上述的圆筒形石质文物的相应量测，但对于后者，难以完成圆筒形石质文物整体表面风化剥落深度的测量。由以上分析可以看出，很需要专利技术一种专门用于各种圆筒形石质文物岩石表面风化剥落深度量测的仪器。所以本专利技术的量测对象是呈短圆柱形的石质文物的圆弧形岩石表面的风化剥落深度。根据对国内外现有的相关技术调查，认为本请求书所提出的的针对短圆柱形石质文物岩石表面风化剥落深度进行量测的圆筒式风化剥落深度量测仪是新提出的一项技术。
技术实现思路
鉴于呈短圆柱形的石质文物的圆弧形岩石表面的风化剥落深度量测的需要，本专利技术提出了一种可用于短圆柱形石质文物的圆弧形岩石表面的风化剥落深度的圆筒式风化剥落深度量测仪及其量测方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的:包括量测曲板和百分表，所述量测曲板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，所述量测曲板呈圆筒形，所述量测曲板上开设若干测孔，所述量测曲板的下边缘固定连接支撑结构，所述支撑结构下端与埋设在地面的短锚杆相固定连接，所述轴颈上固定测托，所述测托的外表面呈内凹的圆弧形曲面。作为优选，所述支撑结构包括夹板、连接螺栓，所述夹板的上端设置上安装孔，所述上安装孔通过固定螺栓与量测曲板下边缘设置的曲板安装孔相连接，所述夹板下部分开设窄槽，所述连接螺栓的连接螺栓平头插入窄槽，所述夹板的下端设置下安装孔，所述下安装孔通过固定螺栓与连接螺栓平头上设置的安装孔相连接。作为优选，所述支撑结构有3个，相邻支撑结构之间为120°。作为优选，所述测头和测杆之间连接若干接杆，所述接杆之间采用螺纹压紧的方式连接。[0011 ] 作为优选,量测曲板为圆筒形的有机玻璃板。作为优选，所述测孔成排均匀排列。所述的量测仪的测量方法，包括步骤一，将量测曲板套在待量测的石质文物并通过支撑结构固定在地面，确保量测曲板纵向中心轴与石质文物的纵向中心轴相一致；步骤二，将百分表的测杆插入量测曲板的测孔，使得测托与量测曲板相贴合；步骤三，将百分表的测头顶紧被测石质文物预测的点，读取百分表的表盘的数据，记录；步骤四，依次量测每一个测孔，得一组数据，经计算机分析得知被测石质文物风化剥落深度。本专利技术是一种专门针对上述这类短圆柱形石质文物岩石表面风化剥落深度的量测而设计的圆筒式机械量测仪(见图4)。它与本专利技术有关说明书部分的技术背景一节中所述的国内外现有技术相比，具有以下优点:(1)由于在国内外可用于石质文物岩石表面风化剥落深度的各种现有方法中除软塑材料印模技术外，基本上都是针对具有平面体表面的石质文物的量测需要而设计的，所以这些技术(例如图2和图3所示的技术)原则上不能用于圆柱形石质文物的测量，而新提出的这项技术因充分考虑了被测对象的短圆柱形外形而更适合这类专门量测。关于新提出技术的量测精度问题，由于该项技术所用的是一个经改造的百分表，本项技术所用的量测仪测量精度较高(估计可达0.05_)，远高于上述软塑材料印模技术的精度；(2)测点是利用埋设于被测对象周围地表上的短锚杆和分布在筒式量测曲板上的测孔进行定位的，且百分表的测头刚好插进测孔，并顶紧测点而不能移动，提高了被测点的定位精度；(3)就现场量测的适应能力而论，本专利技术仪器的现场适应能力较强，仪器的造价也较低。其中主要零部件(例如经改造的百分表和圆筒形量测曲板等)可重复使用；(4)因为该量测装置是采用短锚杆等组成的专门测座把主要部件圆筒形量测曲板固定不动，但可以方便地拆装(即量测时安装上，不量测时拆下，使现场紧留3个埋入地表的短锚杆)。所以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于短圆柱形石质文物风化剥落深度的量测仪，包括量测曲板和百分表，所述量测曲板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，其特征在于，所述量测曲板呈圆筒形，所述量测曲板上开设若干测孔，所述量测曲板的下边缘固定连接支撑结构，所述支撑结构下端与埋设在地面的短锚杆相固定连接，所述轴颈上固定测托，所述测托的外表面呈内凹的圆弧形曲面。

【技术特征摘要】
1.一种用于短圆柱形石质文物风化剥落深度的量测仪，包括量测曲板和百分表，所述量测曲板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，其特征在于，所述量测曲板呈圆筒形，所述量测曲板上开设若干测孔，所述量测曲板的下边缘固定连接支撑结构，所述支撑结构下端与埋设在地面的短锚杆相固定连接，所述轴颈上固定测托，所述测托的外表面呈内凹的圆弧形曲面。2.根据权利要求1所述的用于短圆柱形石质文物风化剥落深度的量测仪，其特征在于，所述支撑结构包括夹板、连接螺栓，所述夹板的上端设置上安装孔，所述上安装孔通过固定螺栓与量测曲板下边缘设置的曲板安装孔相连接，所述夹板下部分开设窄槽，所述连接螺栓的连接螺栓平头插入窄槽，所述夹板的下端设置下安装孔，所述下安装孔通过固定螺栓与连接螺栓平头上设置的安装孔相连接。3.根据权利要求2所述的用于短圆柱形石质文物风化剥落深度的量测仪，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚丽，杨志法，李丽慧，廖小辉，方建平，傅燕，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：