數(shù)字圖像測量技術(shù)在巖土工程試驗中的應(yīng)用研究

孟經(jīng)緯

（遼寧省有色地質(zhì)一〇四隊有限責(zé)任公司，遼寧 營口 115007）

一、數(shù)字圖像測量技術(shù)

施工人員在進(jìn)行巖石工程施工時，要加大對數(shù)字圖像測量技術(shù)應(yīng)用的重視，結(jié)合圖像處理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、光電子學(xué)提高數(shù)字圖像測量技術(shù)的水平，巖石工程測量數(shù)據(jù)的精度才能得到提升，在對巖石工程進(jìn)行數(shù)字圖像測量時，相關(guān)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(xì)計算機(jī)技術(shù)對圖像中的有價值信息進(jìn)行提取，利用計算機(jī)技術(shù)對圖像進(jìn)行截取處理，對圖像的特征進(jìn)行科學(xué)的分析，巖石工程圖樣變形數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性才能得到提升。在進(jìn)行巖石工程施工時，施工人員要加大對室內(nèi)實測實驗的重視，對巖石工程進(jìn)行全面測量，有效提高巖石工程數(shù)字圖像測量的精度。并且，在進(jìn)行施工時，數(shù)字圖像測量技術(shù)還能對不擾動試樣進(jìn)行測量。這種試樣方式能夠保持試樣的全貌，在進(jìn)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(jìn)行測量，在這些問題中包括土樣擴(kuò)散。相較于其他測量方式而言，數(shù)字圖像測量技術(shù)的使用范圍非常廣泛，在任何變形量測試中都可以采用數(shù)字圖像測量技術(shù)。另外，數(shù)字圖像測量技術(shù)在進(jìn)行測量過程中，不會受到圖樣飽和的限制，能夠根據(jù)土樣的信息對其的變形情況進(jìn)行科學(xué)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(shù)字圖像測量技術(shù)是一項綜合性非常強的測量技術(shù)，其本身包含很多先進(jìn)的技術(shù)，能夠?qū)ν翗拥淖冃涡畔⑦M(jìn)行準(zhǔn)確的測量，數(shù)字圖像測量技術(shù)的目的才能達(dá)到。在對巖石工程進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時，相關(guān)人員要加大對信號處理算法應(yīng)用的重視，其能夠有效提高巖石施工程施工質(zhì)量，對相關(guān)圖像信息進(jìn)行自動化處理，這種方式不僅能夠有效節(jié)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(shù)字圖像測量技術(shù)在巖土工程試驗中的應(yīng)用

（一）端部約束問題

在對巖土工程進(jìn)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(jìn)行詳細(xì)的測量，利用數(shù)字圖像測量技術(shù)對巖土的表面進(jìn)行科學(xué)的測量，并且在進(jìn)行測量的過程中，還要不斷根據(jù)巖土工程的實際情況實時轉(zhuǎn)換三維柱體的坐標(biāo)，縮小巖土工程成像的誤差，并且在這個過程中還要不斷轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換巖土工程的坐標(biāo)，并且還要對巖土工程的坐標(biāo)進(jìn)行科學(xué)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(jìn)行研究，對巖土工程的整體表面便形場進(jìn)行詳細(xì)的了解。剛性試樣帽的側(cè)限作用非常明顯，能夠?qū)θS試驗變形造成一定的影響。

（二）應(yīng)力-應(yīng)變曲線和典型應(yīng)變云圖分析

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

（三）三軸試驗測量

通過巖土工程室內(nèi)試驗，能夠有效的測量土的應(yīng)力、變形、波形、孔隙水壓力、頻率等參數(shù)，利用科學(xué)有效的技術(shù)手段進(jìn)行理論分析，研究土的復(fù)雜特性。就目前而言，巖土工程室內(nèi)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(jìn)行土力學(xué)研究的有效手段，具備易控制、土樣應(yīng)力相對明確、精確測得孔壓等優(yōu)點，所以在巖土工程室內(nèi)試驗中應(yīng)用比較廣泛，絕大多數(shù)的巖土工程本構(gòu)模型參數(shù)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(yīng)力來模擬實際土層的受力狀況，以此為根據(jù)研究土的強度和應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。計算機(jī)數(shù)字圖像測量系統(tǒng)，基本由計算機(jī)、傳感器、圖像采集卡、計算機(jī)圖像處理軟件等構(gòu)成。進(jìn)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(jù)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(qū)域的選取

數(shù)字圖像相關(guān)法是一種基于圖像灰度特征來實現(xiàn)追蹤的圖像測量方法。該方法的優(yōu)點是計算局域內(nèi)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(shù)字圖像相關(guān)法的精度可以達(dá)到0.01像素。數(shù)字圖像相關(guān)法是以參考圖像為基準(zhǔn)，分析變形后的圖像相對于參考圖像的變化。試樣應(yīng)力應(yīng)變曲線中的軸向應(yīng)變用軸向應(yīng)變計算區(qū)域豎向變形的平均值來表示，該區(qū)間選擇在試樣的中間部分，以消除試樣的端部約束。

結(jié)語

在巖石工程施工時，其的應(yīng)用范圍非常廣，能夠有效對巖石地理空間進(jìn)行有效的分析，提高巖石工程信息數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。因此，相關(guān)人員要結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的經(jīng)驗和技術(shù)，對數(shù)字圖像測量技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，巖石工程的施工質(zhì)量才能得到提高。