基于数字图像的土体剪切带细观结构试验研究.pdfVIP

第 35卷第2期 华 北 水 利 水 电 大 学 学 报(自然 科 学 版) Vo1．35No．2 2014年4月 JournalofNorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower(NaturalScienceEdition) Apr．2014 DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2014．02．014 基于数字图像的土体剪切带细观结构试验研究 方庆军 ，王笃波 ，洪宝宁 (1．福建工程学院，福建 福州 350108；2．华北水利水 电大学，河南 郑州450045； 3．河海大学 岩土工程科学研究所 ，江苏 南京 210098) 摘 要 ：为了研究土体在连续荷载作用下 ，剪切带的萌生、演化过程 中细观结构的变化情况 ，利用光学测试技术 ，获 取试样观测面在荷载作用下连续变化的数字图像，并结合数字相关法，进行试样表面相对位移场的测量， 以确定剪切带通过 的区域 ，进而确定剪切带细观结构的观测区域．在指定的观测区域 中，通过观测点区域 相互交接 的观测方法 ，进行剪切带内岩土体细观结构观测 ．通过多组水泥土单轴压缩细观结构观测试验 ， 对所提 出的观测方法 的可靠性进行 了论证 ．结果表 明，只要设置好观测步长 ，通过上述方法即能采集到剪 切带萌生、演化直至破坏的过程中各个阶段的细观结构图像 ． 关键词 ：剪切带；细观结构 ；数字相关；试验 中图分类号 ：TV16；TU411．2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1002—5634(2014)02—0060—04 目前 ，土体局部化变形带的研究方法主要有物 的技术提出了一种土体剪切带细观结构观测的试验 理试验、数值模拟和理论研究 3种 ．物理试验研 方法． 究最能准确地把握局部变形带的形成和发展的整个 1 试验原理 过程．Roscoe等 早在20世纪60年代就利用 x射 线和 Gamma射线做过于砂剪切试验，而后又有一些 测试受荷条件下土体试样位移场的基本原理即 学者采用不 同的手段进行 了土体剪切带的观测试 利用数字图像相关法匹配不同时刻土体试样图像的 验 ．纵观前人 的试验条件，一般来说不是仪器 昂 所有像素点，获取各个像素点的变形信息，并换算出 贵、试验费用高 ，就是仍 旧处于宏观测试阶段 ，无法 各个像素点的实际位移 ，经组合 即可获得测试范 围 在大范 围内进行土体剪切带细观结构研究．研制一 内土体试样受荷条件下的位移场．剪切带细观结构 种试验成本较低 ，且操作简单 的土体剪切带细观结 观测试样如图 1所示． 构观测系统就具有重要的科学意义．一般情况下 ，细 观试验中选择的放大倍数为 100～300倍 ，显示器满 屏一般代表实际大小仅 1mm 左右 ，若在该放大倍 数下直接观测显示器 中图像 ，并进行有序 的全试样 有哪些信誉好的足球投注网站 ，搜寻工作很难完成．若能大致确定变形带形成 的部位 ，将极大地减少工作量．考虑到剪切带形成部 位的应变与其他部分应有较为明显的差异，而通过 数字相关计算可得到观测面的位移场及其变化情 况．基于此 ，通过测试试验过程中观测面位移场的变 化情况 ，进而计算得到应变场 ，从而初步确定观测区 图 1 剪切带细观结构观测试样示意图 域是一可行方法．由此 ，结合数控 、计算机等多方面 位移场测试主要是获取图 l中所示土体试样观 收稿 日期 ：2014—01—08 基金项 目：国家 自然科学基金 ；福建省高校科研启动基金 (E0600140)． 作者简介：方庆军 (1982一)，男，福建龙海人，讲师，博士，主要从事土体微细观结构及本构关系方面的研究 第 35卷第 2期 方庆军 ，等 ： 基于数字 图像 的土体剪切带细观结构试验研究