岩土力学应力应变测量—新拓三维DIC在岩土力学试验中的应用

岩土工程，可以说跟我们的日常生活息息相关，涉及到建筑、交通、水利、矿山和能源等众多领域。岩土工程的建设，要先摸清岩土的力学状况，科学评估工程的可行性、稳定性，从而更好地进行设计和施工，实现技术上安全、经济上合理的良好愿望。

为获取完整而精准的岩土力学性能参数，某大学土木工程与建筑学院采用了新拓三维XTDIC-应变测量分析系统进行岩土力学试验，研究岩土力学性状，从而更好地把握岩土力学特性和建立、检验与改进岩土本构模型，为研究岩土力学性能，同时也为地基处理、隧道开挖边坡支护和道路施筑等具体工程的设计施工提供重要的参考依据。

岩土力学应力应变测量难点在哪里？

岩土力学应力应变测量，是对岩土体的力学性质进行观测和度量，得到岩土体的各种物理力学指标的试验工作。岩土体的力学性质，主要是承受力的作用而发生变形的性能，抵抗力的作用而保持其自身完整的抗破坏性能。

在测定岩土力学性质参数的试验中，传统采用的是电阻应变片、千分表等测量技术，这要求仪器和岩土直接接触，而随着岩土加压变化，其裂缝、孔隙的变形及压实程度不一样，表现出非弹性体状态，特别对于软弱的土，由于电阻应变片的弹模与软土的变形不协调，致使其力学参数很难测准。

另外，在被测岩土表面布置位移计或黏贴应变片等传统方法，因仪器安装空间和测点数量少的限制，因而在全场应变及应力集中部位的测量有一定的局限性；应变片易受潮失效，而岩土工程试验和岩土工程中，受潮和水分是一个不可避免的因素。

XTDIC应变测量分析系统：值得信赖的测量方案

XTDIC应变侧脸那个分析系统在岩土岩土工程试验领域有着广泛的应用，在岩土工程监测领域也有很大的发展潜力，它可通过追踪点的位移变化，来观测岩土的细微变形、局部化变形、剪切带以及追踪变形破坏的产生和演变过程，实现对岩土变形的定性和定量分析。

某大学土木工程与建筑学院使用XTDIC测量圆柱形岩土试件，在压缩过程岩土试件的位移、应变场及裂纹产生及发展变化趋势。

岩土力学应力应变测量流程：

XTDIC两个工业相机实时捕捉试件压缩过程中表面的散斑图案获取物体表面的三维坐标、位移场、应变场等数据。

1.试件表面制备散斑图案。

2.架设相机位置，标定相机内外参数。

3.岩石压缩，相机同步采集数据。

4.数据分析。

岩土力学应力应变测量数据结果：

位移场数据：测量试件表面整个压缩过程中的位移场变化，色谱可视化显示变形云图。

应变场数据：测量试件表面整个压缩过程中的应变场变化，在裂纹处应变会明显变大，可通过色谱图观测裂纹变化。也可通过点点距离变化测量裂缝的宽度。

不同点位移值数据：观测不同点位移随时间变化曲线，位移会有一个突然的增大，不同区域位移突变的时刻也不同。

截线位移分布数据：沿中心线方向截取一条线，可观测该条线上点的变形信息。位移量从上到下递减，在40mm处位移出现一定的突变，一是因为连接部分没有完全对正，二是因为上下两种材料不同，变形不同。

成果价值

在试验现场，该大学土木工程与建筑学院的一名指导老师评论说，“由于岩土变形过程的测量比较复杂，在过去我们做岩土样件变形测量分析，接触式检测方法难以达到满意的试验结果，主要是效率低、精度不够高，只能单点或者单向测量，无法进行全场应变变形测量”。

在沟通中，这位老师反馈说：经过多家的比较，以及跟新拓三维的技术人员多次沟通，我们使用了新拓三维的应变测量解决方案，可提供非常高的应变、位移和裂缝测量精度，投入使用后，可以明显察觉到测量数据更全面，实验的数据成果也更为理想。

另外，这位老师还分享道，“过去我们要花不少时间统计和整理测量数据，但XTDIC会根据测量结果自动生成报告，对于岩土实验的测量结果，一目了然就可以看出来，这也有利于提升实验的效率。”新拓三维的应变变形测量解决方案是一种适用于宏观、微观结构变形测量，以及变形演化全程量测，具有比较突出的应用优势。