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地质剖面又称地质断面,是沿某一方向,显示地表或一定深度内地质构造情况的实际(或推断)切面。地质剖面同地表的交线,称地质剖面线。根据剖面资料划分填图单位,是地质填图工作的前提。地质剖面是研究地层、岩体和构造的基础资料,同样也是地质调查中最重要的工作内容。真实地获取地层要素,其目的是为了了解各个时代的地层层序、地层或岩层厚度、岩性特征、标志层以及地质构造形态等。
1.测量地质剖面的技术背景
在长期以来的剖面测量过程中,地质工作者均采用测绳和地质罗盘测量地质剖面,由于测绳上标有刻度,长时间的使用会使表有的刻度磨损,外加上地质罗盘读取地形坡度的随意性,占用时间多,影响剖面实测的质量和进度。特别是在实测剖面上,如何地控制测量方向以及剖面长度是十分难的,这是由于在实际的剖面测量中,由于地势环境的复杂性,无法进行有效的对正,而且由于地势的起伏,采用测绳也难以有效地获得实际的长度,采用传统的测量方法获得实测数据误差极大,而且操作过程麻烦,人员操作强度大。在实际的测量过程中,如何地测量坡角也是需要进一步校正的,这是由于在实际的测量中没有地对准剖面倾向,测量的视倾角并不等于实际的倾角。
2.剖面测量的方法
剖面测量方法以及所使用的仪器,应根据剖面图的比例尺和地形条件等进行选择。一般说来,如剖面图的水平比例尺为l∶l0000或更大,则必须用经纬仪视距法施测。其施测方法是安置经纬仪于A点,照准剖面线上的端点或转点,标定出视线方向,测出剖面线上的B、C、D等点对于A点的平距和高差,测量方法与地形测图中测定地形点的方法相同。当视线过长或不通视时,则迁站于D点(转点),仍按上述步骤进行,直到剖面线的末端为止。剖面点的密度,取决于剖面的比例尺、地形条件和必要的地质点,通常是剖面图上距离约一厘米测一剖面点。
3.测量装置的工作原理
本测量装置包括支撑杆和测量箱,其中支撑杆由顶杆和底杆组成,顶杆和底杆之间通过滑动盘连接,且滑动盘固定安装在顶杆上;滑动盘纵向轴对称位置设有固定螺栓,固定螺栓通过与底杆之间挤压来固定顶杆和底杆,测量箱内部设有横杆,横杆通过竖杆固定在测量箱底部,横杆和竖杆直接通过转盘连接,在竖杆底部固定安装有激光器,横杆两端分别安装有测量托架和透镜支架;测量托架上安装有两个激光盘,激光盘由圆周刻度盘和激光器组成,所述圆周刻度盘通过套箍在测量托架上滑动,激光器通过旋转螺栓在圆周刻度盘上转动,透镜支架上固定安装有透镜。通过测量盘内部的两个激光器的相互交叉的角度且均通过透镜的对焦中心形成两个近似三角形,通过近似三角形原理已知两个激光器之间的距离以及激光器到透镜之间的距离,可以很简单地计算出实测的水平距离和高度,进一步通过激光器在圆周刻度盘上转动的角度获得实际的坡角。在对于不同地形的测量过程中,要强调的是需要进一步借助实测的高度和水平距离进行验证和校正,而由于两个激光器调整范围包括横向和纵向,因此调整范围较广,可以满足不同距离的测量需求。可以在实测过程中,根据地形起伏变化决定大概的测量距离,按照水平激光器的方向指示按部就班地从起点测量到终点即可完成整个剖面的测量。
4.测量装置的特点
本实用新型通过设置三个激光器,其中位于竖杆底部的激光器用于发射对准激光,用于对准实测剖面的倾向,同时也为后面的长度和倾角测量确定测量方向。通过调整测量箱内部的两个测量盘,调整两个激光器的角度使激光束全部通过透镜的对焦中心发射出去,其中一束位于近端,另一束激光位于测量端,通过近似三角形原理可以获得实际的水平距离。与此同时,通过两个激光器的偏离角度可以获得实际的坡角,而且通过横向和纵向的调整可以扩大其测量范围,另外还可以通过调整支撑杆的高度变化进一步提高测量范围。不仅如此,通过激光测量,不用人工来回跑动去拉测绳,大大降低人工劳动强度,而且还能在提高实测工作效率的同时提高测量精度。
5.结语
针对传统地质剖面测量装置,存在读取地形坡度的随意性、误差大、占用时间多、人员操作强度大等特点,该装置利用两个激光器相互交叉的角度,通过相似三角形原理并进行简单计算得到实测的距离和高度,再按照装置的指向方向测量,即可完成整个地质剖面测量。该仪器结合了现代测量技术和电子数据处理方式,有效地提高了剖面测量的质量和精度,避免了罗盘测量的人为误差,减少了人员数量和后期的数据处理工作,改变了传统地质工作,有利于后期野外工作的开展。