数字图像测量技术在岩土工程试验中的应用研究

孟经纬

（辽宁省有色地质一〇四队有限责任公司，辽宁 营口 115007）

一、数字图像测量技术

施工人员在进行岩石工程施工时，要加大对数字图像测量技术应用的重视，结合图像处理技术、计算机技术、光电子学提高数字图像测量技术的水平，岩石工程测量数据的精度才能得到提升，在对岩石工程进行数字图像测量时，相关人员要加大对信息传递手段和图像检测手段的重视，采用细计算机技术对图像中的有价值信息进行提取，利用计算机技术对图像进行截取处理，对图像的特征进行科学的分析，岩石工程图样变形数据信息的准确性才能得到提升。在进行岩石工程施工时，施工人员要加大对室内实测实验的重视，对岩石工程进行全面测量，有效提高岩石工程数字图像测量的精度。并且，在进行施工时，数字图像测量技术还能对不扰动试样进行测量。这种试样方式能够保持试样的全貌，在进行土样测量过程中，其能对岩石工程的任何部位的变形情况进行测量，在这些问题中包括土样扩散。相较于其他测量方式而言，数字图像测量技术的使用范围非常广泛，在任何变形量测试中都可以采用数字图像测量技术。另外，数字图像测量技术在进行测量过程中，不会受到图样饱和的限制，能够根据土样的信息对其的变形情况进行科学的分析，施工人员在施工完成之后，可以对岩石工程图样实验的分析和观察。数字图像测量技术是一项综合性非常强的测量技术，其本身包含很多先进的技术，能够对土样的变形信息进行准确的测量，数字图像测量技术的目的才能达到。在对岩石工程进行数据测量时，相关人员要加大对信号处理算法应用的重视，其能够有效提高岩石施工程施工质量，对相关图像信息进行自动化处理，这种方式不仅能够有效节约岩石工程土样试验的时间才能在一定程度上缩短岩石工程的施工周期。

二、数字图像测量技术在岩土工程试验中的应用

（一）端部约束问题

在对岩土工程进行测量时，要极大对端部约束的重视，采用三维柱体的方式对岩土工程进行详细的测量，利用数字图像测量技术对岩土的表面进行科学的测量，并且在进行测量的过程中，还要不断根据岩土工程的实际情况实时转换三维柱体的坐标，缩小岩土工程成像的误差，并且在这个过程中还要不断转换坐标，转换岩土工程的坐标，并且还要对岩土工程的坐标进行科学的分析，了解岩土工程中土样的变形情况，对土样的等值线进行研究，对岩土工程的整体表面便形场进行详细的了解。刚性试样帽的侧限作用非常明显，能够对三轴试验变形造成一定的影响。

（二）应力-应变曲线和典型应变云图分析

（1）弹性阶段的应变云图。此时岩土工程材料处于弹性变形区域，试样表面应变均匀且应力应变成正比。（2）屈服阶段的应变云图。材料变形已超过弹性极限进入塑性变形阶段，试样中部区域变形快速增加，表面的应变开始分布不均。（3）强化阶段的应变云图。试样所受应力随应变继续增大直到材料强度极限，试样表面应变从两端到中间逐渐增大，中间出现明显的应变集中现象。

（三）三轴试验测量

通过岩土工程室内试验，能够有效的测量土的应力、变形、波形、孔隙水压力、频率等参数，利用科学有效的技术手段进行理论分析，研究土的复杂特性。就目前而言，岩土工程室内试验土样变形分析方法有很多，如超声波、共振柱试验、单剪试验等，各种各样，很好的满足了试验需要。三轴试验是进行土力学研究的有效手段，具备易控制、土样应力相对明确、精确测得孔压等优点，所以在岩土工程室内试验中应用比较广泛，绝大多数的岩土工程本构模型参数都是通过三轴试验得来。在三轴试验中，把一个圆柱形土样放到密闭的压力室中，通过施加各向均等的周围压力和轴向偏差应力来模拟实际土层的受力状况，以此为根据研究土的强度和应力应变本构关系。计算机数字图像测量系统，基本由计算机、传感器、图像采集卡、计算机图像处理软件等构成。进行三轴试验变形测量的方法有三种，分别是轴向变形测量、体积变形测量、径向变形测量，可根据岩土工程三轴试验变形测量实际情况从中选择其中的一种测量方法。

（四）测量区域的选取

数字图像相关法是一种基于图像灰度特征来实现追踪的图像测量方法。该方法的优点是计算局域内每一个像素的灰度信息都会被使用到，是一种适合变形场的稠密点跟踪算法。采用的数字图像相关法的精度可以达到0.01像素。数字图像相关法是以参考图像为基准，分析变形后的图像相对于参考图像的变化。试样应力应变曲线中的轴向应变用轴向应变计算区域竖向变形的平均值来表示，该区间选择在试样的中间部分，以消除试样的端部约束。

结语

在岩石工程施工时，其的应用范围非常广，能够有效对岩石地理空间进行有效的分析，提高岩石工程信息数据的精准度。因此，相关人员要结合国内外先进的经验和技术，对数字图像测量技术进行创新，岩石工程的施工质量才能得到提高。