數字圖像測量技術在巖土工程試驗中的應用研究

孟經緯

（遼寧省有色地質一〇四隊有限責任公司，遼寧 營口 115007）

一、數字圖像測量技術

施工人員在進行巖石工程施工時，要加大對數字圖像測量技術應用的重視，結合圖像處理技術、計算機技術、光電子學提高數字圖像測量技術的水平，巖石工程測量數據的精度才能得到提升，在對巖石工程進行數字圖像測量時，相關人員要加大對信息傳遞手段和圖像檢測手段的重視，采用細計算機技術對圖像中的有價值信息進行提取，利用計算機技術對圖像進行截取處理，對圖像的特征進行科學的分析，巖石工程圖樣變形數據信息的準確性才能得到提升。在進行巖石工程施工時，施工人員要加大對室內實測實驗的重視，對巖石工程進行全面測量，有效提高巖石工程數字圖像測量的精度。并且，在進行施工時，數字圖像測量技術還能對不擾動試樣進行測量。這種試樣方式能夠保持試樣的全貌，在進行土樣測量過程中，其能對巖石工程的任何部位的變形情況進行測量，在這些問題中包括土樣擴散。相較于其他測量方式而言，數字圖像測量技術的使用范圍非常廣泛，在任何變形量測試中都可以采用數字圖像測量技術。另外，數字圖像測量技術在進行測量過程中，不會受到圖樣飽和的限制，能夠根據土樣的信息對其的變形情況進行科學的分析，施工人員在施工完成之后，可以對巖石工程圖樣實驗的分析和觀察。數字圖像測量技術是一項綜合性非常強的測量技術，其本身包含很多先進的技術，能夠對土樣的變形信息進行準確的測量，數字圖像測量技術的目的才能達到。在對巖石工程進行數據測量時，相關人員要加大對信號處理算法應用的重視，其能夠有效提高巖石施工程施工質量，對相關圖像信息進行自動化處理，這種方式不僅能夠有效節約巖石工程土樣試驗的時間才能在一定程度上縮短巖石工程的施工周期。

二、數字圖像測量技術在巖土工程試驗中的應用

（一）端部約束問題

在對巖土工程進行測量時，要極大對端部約束的重視，采用三維柱體的方式對巖土工程進行詳細的測量，利用數字圖像測量技術對巖土的表面進行科學的測量，并且在進行測量的過程中，還要不斷根據巖土工程的實際情況實時轉換三維柱體的坐標，縮小巖土工程成像的誤差，并且在這個過程中還要不斷轉換坐標，轉換巖土工程的坐標，并且還要對巖土工程的坐標進行科學的分析，了解巖土工程中土樣的變形情況，對土樣的等值線進行研究，對巖土工程的整體表面便形場進行詳細的了解。剛性試樣帽的側限作用非常明顯，能夠對三軸試驗變形造成一定的影響。

（二）應力-應變曲線和典型應變云圖分析

（1）彈性階段的應變云圖。此時巖土工程材料處于彈性變形區域，試樣表面應變均勻且應力應變成正比。（2）屈服階段的應變云圖。材料變形已超過彈性極限進入塑性變形階段，試樣中部區域變形快速增加，表面的應變開始分布不均。（3）強化階段的應變云圖。試樣所受應力隨應變繼續增大直到材料強度極限，試樣表面應變從兩端到中間逐漸增大，中間出現明顯的應變集中現象。

（三）三軸試驗測量

通過巖土工程室內試驗，能夠有效的測量土的應力、變形、波形、孔隙水壓力、頻率等參數，利用科學有效的技術手段進行理論分析，研究土的復雜特性。就目前而言，巖土工程室內試驗土樣變形分析方法有很多，如超聲波、共振柱試驗、單剪試驗等，各種各樣，很好的滿足了試驗需要。三軸試驗是進行土力學研究的有效手段，具備易控制、土樣應力相對明確、精確測得孔壓等優點，所以在巖土工程室內試驗中應用比較廣泛，絕大多數的巖土工程本構模型參數都是通過三軸試驗得來。在三軸試驗中，把一個圓柱形土樣放到密閉的壓力室中，通過施加各向均等的周圍壓力和軸向偏差應力來模擬實際土層的受力狀況，以此為根據研究土的強度和應力應變本構關系。計算機數字圖像測量系統，基本由計算機、傳感器、圖像采集卡、計算機圖像處理軟件等構成。進行三軸試驗變形測量的方法有三種，分別是軸向變形測量、體積變形測量、徑向變形測量，可根據巖土工程三軸試驗變形測量實際情況從中選擇其中的一種測量方法。

（四）測量區域的選取

數字圖像相關法是一種基于圖像灰度特征來實現追蹤的圖像測量方法。該方法的優點是計算局域內每一個像素的灰度信息都會被使用到，是一種適合變形場的稠密點跟蹤算法。采用的數字圖像相關法的精度可以達到0.01像素。數字圖像相關法是以參考圖像為基準，分析變形后的圖像相對于參考圖像的變化。試樣應力應變曲線中的軸向應變用軸向應變計算區域豎向變形的平均值來表示，該區間選擇在試樣的中間部分，以消除試樣的端部約束。

結語

在巖石工程施工時，其的應用范圍非常廣，能夠有效對巖石地理空間進行有效的分析，提高巖石工程信息數據的精準度。因此，相關人員要結合國內外先進的經驗和技術，對數字圖像測量技術進行創新，巖石工程的施工質量才能得到提高。