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试验模型位移场中的几种光学测量方法比较 总被引：1，自引：0，他引：1
详细地分析了几种光学测试方法在模型试验中的使用情况。自动网格法在模型表面布置网格点容易,由于开挖或裂缝等原因去掉网格点,改进后的程序仍能自动编码,必要时可通过人机对话手工编码。散斑互相关法,在模型表面布置散斑较容易,改进后的程序在开挖情况下也能自动处理,但在散斑场遭受严重破坏情况下无法比较相关性。其他光学测试技术由于受试验条件的限制,而不适合使用。 相似文献
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通过对散斑计量法原理分析、数学描述及观测实例的论述，证明激光散斑法是研究煤矿地下结构物相似模型变形状态的一种新的无损检测技术，若采用白光作为光源，该项技术可用于二维变形场的实地测试。 相似文献
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以白光数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过单轴压缩试验对一种红砂岩变形破坏全过程的变形场和能量演化特征进行研究。利用CCD(charge-coupled device)相机记录试验加载全过程的试件表面散斑场图像,采用数字散斑相关方法对试验图像进行分析,计算得到了岩石变形破坏过程中试件表面变形场、变形局部化区域的位移错动量值和试件表面变形能密度量值,并对变形局部化带的位移演化和变形能量演化特征进行分析。从试验结果分析得出：岩石试件变形局部化带的位移演化在加载峰值前基本上保持线性演化规律,而其位移错动加速与加载峰值点相对应,岩石试件加载峰值后阶段的承载力变化主要受变形局部化带的位移演化影响;岩石试件在加载过程中的能量释放和能量积累规律与局部化带的演化有关,体现出局部能量释放和整体能量释放两种形式。 相似文献
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冻土位移的散斑照相测量 总被引：1，自引：0，他引：1
针对冻土受力变形的特性，给出了白光散斑照相，激光散射照相和激光显微散照相技术相结合测量冻土位移的方法，分析讨论了各种散斑照相的测量范围，对冻土弹性变形范围内的位移测量实验表明，这是一种有效的测量手段。 相似文献
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本文阐述了散斑(光测)技术、尤其是其中的激光散斑技术在岩土工程中的应用状况和评价,最后提出了作为有别于电测法的光测技术在岩土变形、结构模型试验中的一些设想。 相似文献
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楔形桩是一种可以有效提高桩侧摩阻力的纵向变截面异形桩,然而针对该变截面桩沉桩效应特性方面的研究却相对较少。基于透明土材料和粒子图像测速技术（简称PIV）,开展静压楔形桩沉桩模型试验,测得沉桩过程中桩周土体的位移场变化规律;沉桩过程中桩周土体位移场由激光射入透明土材料,与透明土材料之间的相互作用产生的独特散斑场,通过CCD（charge-coupled device）电荷耦合元件相机成像处理而获得。同时进行了等截面桩的沉桩模型试验,并对等混凝土材料用量情况下楔形桩和等截面桩的沉桩效应进行对比分析。最后,将此试验结果与基于常规试验手段的静压楔形桩沉桩模型试验和圆孔扩张理论计算结果进行对比分析,验证了基于透明土材料的静压楔形桩沉桩模型试验的准确性和可靠性。研究结果表明,基于透明土材料和PIV技术可以有效地开展静压楔形桩沉桩模型试验研究;楔形桩静压施工过程中对桩周土的影响范围约为等混凝土用量等截面桩的1.2倍。 相似文献
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《岩土力学》2017,(2):493-500
利用透明土技术和激光散斑图像结合数字图像相关方法(DIC方法)测量土体内部的位移场,是研究土力学问题的一种新方法。通过试验研究不同粒径范围的熔融石英颗粒(中细砂0.1~0.3 mm、中砂0.3~0.5 mm、粗砂0.5~2 mm、细砾2~5 mm),揭示粒径对激光散斑图像质量、DIC查询窗口和位移场测量精度的影响。结果表明,不同粒径的熔融石英透明土模型产生的散斑场图像、灰度直方图明显不同;相同入射激光下,小粒径比大粒径模型获得更好质量的散斑图像。位移误差直方图显示,位移误差依赖于查询窗口尺寸和颗粒大小。通过平均灰度梯度调整查询窗口,不同粒径的透明土模型可以给出彼此相当的测量精度。数字和物理平移试验显示,由小粒径石英颗粒配置的透明土模型能够得到更高的测量精度。 相似文献
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《岩土力学》2018,(Z2)
应变局部化是岩石破坏的先兆,为揭示单轴压缩条件下控制变形局部化带出现时间、位置和生长方向的主要因素。以白光数字散斑相关方法作为观测手段,获取实验过程中变形局部化的时间演变全过程数据,计算最大主应变场、最小主应变场、位移场,并结合轴力-位移关系曲线对多个试件的局部化演变特征进行了综合对比分析,发现类岩石脆性材料在单轴压受力条件下局部化带的发展沿最大主应变(最大压应变)方向,并随着最大主应变方向的偏转而发生偏转;局部化带的出现位置受最小主应变控制;短时位移场显示脆性类岩石材料局部化带内以张拉破坏为主,并非剪切破坏;局部化带不仅可在接近峰值载荷的高荷载条件下出现,还可能出现在荷载值较低的变形加速拐点处;局部化启动、局部化带两侧观测点水平位移分量反向是较好的构件破坏预警指标。 相似文献
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基于岩石摩擦滑动变形场的非均匀特征,开展了岩石蠕滑和黏滑两种形式的摩擦滑动规律研究。采用双面摩擦模型试验方法,以数字散斑相关方法作为观测手段,分别研究了岩石蠕滑和黏滑变形过程中围岩位移场等值线、变形场非均匀统计指标、变形能密度与滑动面滑动速度演化及规律。结果表明：围岩位移场等值线分布能较好地反映滑动面阻滑特征,其中强阻滑区域的位移等值线呈弧状且分布较稀疏,弱阻滑区域的位移场等值线呈平行状且分布较密集;岩石蠕滑过程中,非均匀统计指标呈现波动增长特征,岩石黏滑过程中,非均匀统计指标呈现出突变跳跃特征。岩石蠕滑过程中不同区域的滑动速度均呈加速与减速滑动的交替状态,滑动面上各点滑动趋势不同;岩石黏滑过程中不同区域的滑动速度均出现突变。岩石蠕滑过程中不同区域上的变形能密度均处于积累与释放的波动状态,岩石黏滑过程中不同区域变形能密度产生突变。 相似文献
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The large-scale construction of railway tunnels in China is hindered by several challenges, including large depths, large tunnel cross-sections, and fragile geological conditions. In this paper, we explored a new physical and numerical simulation method that improves upon the currently used methods to investigate the deformation and failure modes of weak rocks surrounding a tunnel. We also compared the results from physical tests and numerical simulations with the field measurements to demonstrate the effectiveness of the proposed numerical simulation method. In the physical model test, an artificial speckle field was developed by staining quartz sand particles and mixing the particles with barite powder and petroleum jelly in preset proportions. The artificial speckle field was employed in the digital speckle correlation method (DSCM) to monitor the evolution of the strain field on the surface of the plain strain model for tunneling during loading. A secondary strain-softening constitutive model using the numerical modeling code FLAC3D was developed (degradation constitutive model) by considering the deformation modulus degradation in the numerical simulation. The failure mode of weak rocks surrounding a tunnel in the physical model test was examined using the developed degradation constitutive model. Both the physical and numerical results revealed that the least stable area was the shear wedge along the minimum principal stress, which was confirmed in the damage zone of the surrounding rocks. The results were consistent with previous research findings. The results of the DSCM in the physical model test indicated that the shear wedge in the middle part of the tunnel and the cracks around the arch of the tunnel were induced by shear strain, whereas the collapse of the arch was attributed to a combination of tensile strain and shear strain. A comparison of the physical and numerical simulation results demonstrated that the degradation constitutive model can be used to describe the extent and depth of the excavation damage zone of tunneling. A comparison of the displacements from the numerical simulation and field measurements indicated that the degradation model can be used to capture the displacement of weak rocks surrounding tunnels. 相似文献
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为精准获得岩石I型裂纹扩展演化全过程,采用一种简易裂纹定向扩展装置开展了不同岩性试样裂纹扩展试验研究,借助声发射及数字散斑技术对裂纹扩展全过程进行了监测,建立了裂纹定向扩展力学模型,分析了裂纹扩展过程中声发射及变形场的演化规律,提出了评价岩石I型裂纹扩展难易程度的能量指标CE,探讨了I型裂纹定向起裂扩展机制。结果表明：该简易裂纹定向扩展装置能够有效实现I型裂纹沿预定方向稳定扩展,其起裂角均小于10º,同时通过简化力学模型计算得到白砂岩、灰砂岩的裂纹扩展峰值强度与巴西劈裂抗拉强度相比偏差分别为22.76%、7.53%;根据变形场演化规律,可将裂纹扩展分为微裂隙发育（散斑变形场分区不明显）、主控裂纹孕育（散斑变形场出现分区现象）和主控裂纹扩展3个阶段;声发射演化过程可分为平静期、缓增期、急增期和降低期4个阶段,由于灰砂岩相较于白砂岩质地更致密、更坚硬,导致其声发射平静期长,而后3个阶段持续时间短;将载荷−位移曲线峰前与峰后的面积之比定义为评价岩石I型裂纹扩展难易程度的能量指标CE,计算得到灰砂岩、白砂岩的CE分别为13～16、1～2,表明CE可有效评价岩石I型裂纹扩展难易程度;岩石I型裂纹起裂扩展机制可概况为：在加载峰值前裂隙尖端受最大拉应力作用,存储的弹性能快速增加、耗散能缓慢增加,但在加载峰值后裂隙尖端存储弹性能超过其储能极限迅速释放,此时输入能大部分转化为耗散能促进主控裂纹快速扩展。后续将对裂纹定向扩展试验装置进一步优化改进,以期为裂纹扩展机制、岩石破坏前兆信息、裂纹止裂原理等研究提供一种新方法,同时为工程现场煤岩层定向爆破、压裂、止裂等相关技术优化提供理论指导。 相似文献
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硫酸盐渍土在不同降温速率下的盐胀规律 总被引：3，自引：0，他引：3
降温速率对硫酸盐渍土的盐胀率有显著影响。随降温速率的减小，各种含盐量、密实度的硫酸渍土的盐胀率以幂函数增长，其通式为ｙ＝ＡＶＴ＾－Ｂ，但其增长规律彼此又有显著差别，主要表现在Ａ、Ｂ参数的变化上，在试验范围内，Ａ、Ｂ值随含盐量的增加而增加，随密度的增大而减小。 相似文献
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截齿截割煤体变形破坏过程的散斑测试研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用白光数字散斑相关测定方法,在压力机上,在截割模拟实验台上分别对煤试件进行刀齿、镐齿的截割实验,研究被截割煤体的变形破坏过程。研究表明：截齿截割煤体过程中,煤体出现稳定的变形局部化带,且最终发展为宏观裂纹;煤体变形局部化带为一个倾斜带;刀齿截割时,变形局部化发展较慢,但产生变形局部化后,局部化带宽且带内应变值较高;而镐齿截割时,变形局部化发展较快,但产生局部化后,局部化带窄且带内应变值不如刀齿高。截齿截割作用下的煤体变形破坏主要是剪破坏。 相似文献
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Deformation Field around the Stress Induced Crack Area in Sandstone by the Digital Speckle Correlation Method 总被引：1，自引：0，他引：1
Abstract: The deformation field around sub-cracks was calculated using the digital speckle correlation method. First, the uni-axial compression tests on sandstone samples containing a pre-fabricated fracture were made. Photomicrographs showing the characteristics of the sub-crack development were taken using a scanning electron microscope (SEM). From these photomicrographs, the real-time images showing the initiation, growth and coalescence of sub-cracks and micro-cracks in the sandstone specimens were obtained and the effects of loading level as well as grain boundaries on the development of cracks were analyzed. Second, the intensity images of the sandstone specimen surface were captured from the observations of the SEM corresponding to different loading levels. Then correlation computation was carried out for the sequential pairs of intensity images to evaluate the displacement components, as well as the strain field. The results show that the deformation varies in different areas separated by sub-cracks during rock damage processes. 相似文献
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位场相关成像是根据实测异常与地下不同位置地质体所产生异常之间的相关系数来快速获得地质体的空间位置.现有的相关成像方法是利用球体模型来模拟地下地质体的形状,当场源体的实际形状与球体相差较大时,计算结果势必出现较大误差.为了解决这一问题,对该方法进行改进,以不同模型来模拟地下地质体形状,计算其产生异常与实测数据的相关系数,理论上使相关系数取得最大值的模型与实际地质体情况一致.因此,改进后的方法不仅可以获得地质体的位置参数,还可以对地质体的类型(构造指数)进行估计.磁异常的相关成像计算采用异常的解析信号来完成,这样可有效地避免磁化方向的干扰,且计算公式相对简单.通过理论模型试验,证明此方法可以成功地完成位场数据的反演工作,且稳定性较高.最后将其应用于上海实测磁异常数据的解释中,获得了地下未爆炸物的分布情况. 相似文献
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采用自制的压–拉转换装置,配合RMT 150C岩石力学试验系统及数字散斑相关方法,对双边非对称裂纹类岩石平板试样进行直接拉伸试验,得到类岩石试样的拉应力–应变曲线、试样表面应变场演化过程和裂纹扩展模式。研究发现,类岩石试样直接拉伸的拉应力–应变曲线大致可以分为4个阶段：（1）近似线性阶段,预制裂纹基本不起作用,应力随应变增加较快,试样表面应变场的分布主要受试样内部的孔隙及颗粒的影响;（2）整体缓慢增加阶段,两预制裂纹和试样内部的孔隙及颗粒共同影响试样表面应变场的分布,整体上应力随应变呈增加趋势;（3）短暂峰值过渡阶段,试样中某个预制裂纹对试样表面应变场的分布起决定性作用;（4）破坏阶段,裂纹起裂位置在应变场相对集中区域,并扩展导致试样破坏。对于直接拉伸条件下的双边非对称裂纹平板试样,其中某条预制裂纹会率先扩展,先向远离前方裂纹的方向扩展,再向靠近前方裂纹的方向扩展,对采用数值模拟方法研究张拉应力状态下裂纹相互作用扩展规律具有重要意义。 相似文献