[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。考虑到本发明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，以便加深对本发明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0.5mm，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0.1m²），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，但仍不能用于本发明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发明提出的技术背景，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——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，很需要发明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。所以本发明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。

发明内容

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，本发明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。