[發明專利]用于短圓柱形石質文物風化剝落深度的量測儀及測量方法

有效

• 申請號: 201310602357.2
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103604351B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 孫亞麗;楊志法;李麗慧;廖小輝;方建平;傅燕
• 申請（專利權）人: 衢州學院
• 主分類號: G01B5/18
• 分類號: G01B5/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王加貴

技術領域

本發明涉及一種用于短圓柱形石質文物巖石表面風化剝落深度的量測儀及其測量方法。

背景技術

對于各類石質文物（包括短圓柱形石質文物）來說，巖石表面因風化而產生的剝落深度是文物保護工作者和工程地質科學研究者所關心的一個大問題，因為石質文物的表面的風化剝落程度及其相關研究將涉及由古代工匠制造的石質文物的長期保護問題?？紤]到本發明的圓筒式風化剝落深度量測儀是針對短圓柱形石質文物而設計的，需要舉這類石質文物的例子加以說明：在我國的諸多石質文物中，有一類具有短圓柱形外表的石質文物，其文物價值往往很高，例如被珍藏于浙江省衢州市南孔廟中的石燈臺（見圖1）等。應當指出由于以往對上述短圓柱形石質文物長期保護問題的關注較少，所以國內外有關這類石質文物風化剝落深度量測的現有技術很少，但仍需要簡述其中可用的現有技術和不可用的類似技術，以便加深對本發明儀器提出的背景的論證。

如果僅就石質文物表面巖石風化剝落深度的現有量測技術而言，可以舉如圖2所示的橫條孔式鋼針量測法和如圖3所示的孔板式巖石表面粗糙度機械量測儀。前者是Sancho 等為測量西班牙某地砂巖表面因長期風化而引起的剝落深度設計的一種量測裝置：他們在豎直支架上安裝了6根處于同一平面上的橫條（見圖2），讓各橫條的外表面組成一個相對平面。另外，在每根橫條中平均分布10個測孔，孔間距為50mm，以便準確地確定測點在被測平面上的位置。這些測孔覆蓋的面積約為0.165m²。測量時，設計者將帶有刻度的鋼針垂直插入上述這些測孔中，以量測各橫條外表面到鋼針頂端所觸及的被測測點之間的相對水平距離。再根據各測孔在平面上的相對位置和由各測孔所測到的相對水平距離，確定各測點巖石表面的風化剝落深度，為風化深度的確定提供依據。根據作者的經驗，該方法的測試靈敏度不會高于0.5mm。據分析該量測方法，優點是直觀、方便，但至少有三點不足之處：第一，鋼針量測精度偏低。無論是理論上還是實際量測上，所述的鋼針插入方法的量測精度將低于其靈敏度0.5mm，這對于巖石表面風化剝落深度來說顯然偏低；第二，將很難保證所安裝的6根橫條同處于一個平面上，而這一不足將有可能進一步降低量測精度；第三，如果處置不當，在設置6根量測用的橫條時，很容易造成被測對象——文物的損壞。后者是張中儉等為了測量衢州和平遙古城墻巖石砌塊風化剝落深度而設計的一種量測裝置（見圖3）。該類儀器的優點是量測精度較高（其靈敏度和精度分別達到0.1mm和0.03mm），且數據處理方便等，但最大的缺點則是它所采用的平板玻璃的面積也即兩側面積太?。ㄍǔ２怀^0.1m²），難以適合于面積較大的量測對象。但還需指出，上述這兩種可用于風化剝落深度量測的技術，只能適合于外表整體形狀基本上為平面的量測對象，但仍不能用于本發明所指的呈短圓柱形的石質文物的相關量測。有關這兩種也許可稱為類似技術的簡述，可以幫助我們進一步了解本項發明提出的技術背景，據查作為可用于短圓柱形的石質文物風化剝落深度的現有量測技術主要有軟塑材料的印模技術。楊志法等人曾采用經特殊處理的軟塑材料——橡皮泥對邯鄲響堂寺的古石碑等石質文物進行印模，以量測相關石碑的風化剝落深度。該項技術也可用于上述短圓柱形石質文物（例如圖1所示的衢州南孔廟的石燈臺）局部的風化剝落深度的測量。實際量測結果表明，該項技術是具有操作簡便，量測成本低等優點，但不足之處也有兩點：第一量測精度不高（通常不高于0.5mm）；第二，一次量測所涉及的量測面很小（通常不超過20cm²），否則將會進一步降低量測精度。正因為該種方法所涉及的量測面通常很小，所以既適用于整體表面形狀為平面的石質文物的風化剝落深度量測，也可用于整體表面形狀為上述的圓筒形石質文物的相應量測，但對于后者，難以完成圓筒形石質文物整體表面風化剝落深度的測量。

由以上分析可以看出，很需要發明一種專門用于各種圓筒形石質文物巖石表面風化剝落深度量測的儀器。所以本發明的量測對象是呈短圓柱形的石質文物的圓弧形巖石表面的風化剝落深度。根據對國內外現有的相關技術調查，認為本請求書所提出的的針對短圓柱形石質文物巖石表面風化剝落深度進行量測的圓筒式風化剝落深度量測儀是新提出的一項技術。

發明內容

鑒于呈短圓柱形的石質文物的圓弧形巖石表面的風化剝落深度量測的需要，本發明提出了一種可用于短圓柱形石質文物的圓弧形巖石表面的風化剝落深度的圓筒式風化剝落深度量測儀及其量測方法。