[發(fā)明專利]連續(xù)荷載下巖土體剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化觀測試驗方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210328809.8
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102830218A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔猛;方慶軍;洪寶寧;朱俊杰;劉鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖土工程中的一種測試方法，具體涉及一種測試巖土材料在連續(xù)荷載作用下剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化的試驗方法。

背景技術(shù)

在巖土工程中，巖土體的失穩(wěn)往往是由于其內(nèi)部剪切帶的形成和發(fā)展所導(dǎo)致的，所以能夠提出一種對剪切帶的形成和發(fā)展連續(xù)跟蹤研究的試驗方法具有很大的科研意義及實際意義。剪切帶是從微裂隙的萌生開始的，該階段在宏觀層面上根本無法對其進(jìn)行研究，只能從細(xì)觀及微觀的層面上進(jìn)行分析，目前對剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究的途徑主要是通過對其細(xì)觀結(jié)構(gòu)圖像的采集、處理、分析來完成。因此，對剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究的水平在很大程度上取決于觀測技術(shù)及圖像處理水平，要想對剪切帶的整個發(fā)展過程有一個更加高效、準(zhǔn)確、深入的研究，必須不斷提高觀測手段和圖像處理技術(shù)。但是，目前并沒有一種試驗方法能夠準(zhǔn)確的預(yù)判剪切帶的位置，也沒有較先進(jìn)的圖像處理技術(shù)能夠配合完成對剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性的準(zhǔn)確分析。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明為了提高對巖土體剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)的研究水平，提供一種測試巖土體在連續(xù)荷載下其剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)的試驗方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明連續(xù)荷載下巖土體剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化觀測試驗方法，主要包括觀測手段和圖像處理方法，可以有效的對剪切帶的位置進(jìn)行預(yù)判，并能夠通過相關(guān)的圖像處理技術(shù)準(zhǔn)確的對剪切帶細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行研究。具體包括如下步驟：

（1）選取表面具有一定凹凸性的試樣，根據(jù)細(xì)觀層次上的位移場計算方法，并以特征區(qū)域位移場梯度為控制指標(biāo)選擇觀測區(qū)域；試樣表面具有一定的凹凸性，在光照作用下，可自然形成散斑場，這樣根據(jù)數(shù)字相關(guān)原理，試樣上任意一點的變形，可通過測試以該點為中心的一小塊子區(qū)域的移動及變形來測試

（2）施加連續(xù)荷載，并在不同應(yīng)變狀態(tài)下對選定的觀測區(qū)域進(jìn)行巖土體細(xì)觀結(jié)構(gòu)圖像的采集；

（3）基于小波變換原理，對采集圖像進(jìn)行融合處理，以增強圖像的質(zhì)量；該融合方法為基于小波域的多聚焦圖像融合方法，能夠很好的解決巖土體細(xì)觀結(jié)構(gòu)圖像采集中所遇到的景深問題；可以根據(jù)基于小波域的多聚焦圖像融合方法編制圖像融合軟件，圖3為一算例；

（4）運用模塊匹配技術(shù)，對融合后圖像進(jìn)行拼接處理，使得拼接后圖像所覆蓋的區(qū)域滿足試驗觀測的要求；

（5）對拼接后圖像進(jìn)行分割；

（6）對處理好的圖像進(jìn)行量化分析。

步驟（1）中，觀測區(qū)域的選擇是根據(jù)對施加少量荷載和初始未施加荷載的圖像進(jìn)行相關(guān)性和位移梯度場的計算，位移梯度變化最大的區(qū)域即為觀測區(qū)域。

需要建立子區(qū)域變形前后坐標(biāo)之間的關(guān)系式。計算原理如圖1。

其中，A(x₀,y₀)點表示變形前所選子區(qū)域的中心點，B(x,y)點表示變形前所選子區(qū)域的任意一點，A'(x₀',y₀')表示在變形后A(x₀,y₀)點在目標(biāo)子區(qū)域所處的位置，B′(x′,y′)表示在變形后B(x,y)點在目標(biāo)子區(qū)域所處的位置，u_a，v_a表示A(x₀,y₀)的位移，u_b，v_b表示B(x,y)點的位移，Δx，Δy表示A(x₀,y₀)和B(x,y)之間的距離在X方向和Y方向的分量。

從圖1中可以看出幾個坐標(biāo)量之間具有如下的關(guān)系式：

x′₀＝x₀+u_a

y′₀＝y(tǒng)₀+v_b

由連續(xù)力學(xué)介質(zhì)理論可知B(x,y)點的位移可用它的臨近點A(x₀,y₀)的位移及其增量表示，同時由于與整個圖像相比，所選的子區(qū)域非常小，故其變形可假定是均勻的，即子區(qū)域的變形可由其中心點的位移u_a，v_a以及它的一階導(dǎo)數(shù)表示，即：