巖土工程，可以說跟我們的日常生活息息相關，涉及到建筑、交通、水利、礦山和能源等眾多領域。巖土工程的建設，要先摸清巖土的力學狀況，科學評估工程的可行性、穩(wěn)定性，從而更好地進行設計和施工，實現(xiàn)技術上安全、經(jīng)濟上合理的良好愿望。

    為獲取完整而精準的巖土力學性能參數(shù)，某大學土木工程與建筑學院采用了新拓三維XTDIC-應變測量分析系統(tǒng)進行巖土力學試驗，研究巖土力學性狀，從而更好地把握巖土力學特性和建立、檢驗與改進巖土本構模型，為研究巖土力學性能，同時也為地基處理、隧道開挖邊坡支護和道路施筑等具體工程的設計施工提供重要的參考依據(jù)。

    巖土力學試驗測量的難點？

    巖土力學試驗，是對巖土體的力學性質(zhì)進行觀測和度量，得到巖土體的各種物理力學指標的試驗工作。巖土體的力學性質(zhì)，主要是承受力的作用而發(fā)生變形的性能，抵抗力的作用而保持其自身完整的抗破壞性能。

    在測定巖土力學性質(zhì)參數(shù)的試驗中，傳統(tǒng)采用的是電阻應變片、千分表等測量技術，這要求儀器和巖土直接接觸，而隨著巖土加壓變化，其裂縫、孔隙的變形及壓實程度不一樣，表現(xiàn)出非彈性體狀態(tài)，特別對于軟弱的土，由于電阻應變片的彈模與軟土的變形不協(xié)調(diào)，致使其力學參數(shù)很難測準。

    另外，在被測巖土表面布置位移計或黏貼應變片等傳統(tǒng)方法，因儀器安裝空間和測點數(shù)量少的限制，因而在全場應變及應力集中部位的測量有一定的局限性；應變片易受潮失效，而巖土工程試驗和巖土工程中，受潮和水分是一個不可避免的因素。

    XTDIC：值得信賴的測量方案

    XTDIC在巖土巖土工程試驗領域有著廣泛的應用，在巖土工程監(jiān)測領域也有很大的發(fā)展?jié)摿?，它可通過追蹤點的位移變化，來觀測巖土的細微變形、局部化變形、剪切帶以及追蹤變形破壞的產(chǎn)生和演變過程，實現(xiàn)對巖土變形的定性和定量分析。

    某大學土木工程與建筑學院使用XTDIC測量圓柱形巖土試件，在壓縮過程巖土試件的位移、應變場及裂紋產(chǎn)生及發(fā)展變化趨勢。

    檢測流程

    XTDIC兩個工業(yè)相機實時捕捉試件壓縮過程中表面的散斑圖案獲取物體表面的三維坐標、位移場、應變場等數(shù)據(jù)。

    1.試件表面制備散斑圖案。

    2.架設相機位置，標定相機內(nèi)外參數(shù)。

    3.巖石壓縮，相機同步采集數(shù)據(jù)。

    4.數(shù)據(jù)分析。

    檢測數(shù)據(jù)成果

    位移場數(shù)據(jù)：測量試件表面整個壓縮過程中的位移場變化，色譜可視化顯示變形云圖。

    圖：位移場

    應變場數(shù)據(jù)：測量試件表面整個壓縮過程中的應變場變化，在裂紋處應變會明顯變大，可通過色譜圖觀測裂紋變化。也可通過點點距離變化測量裂縫的寬度。

    圖：應變場

    不同點位移值數(shù)據(jù)：觀測不同點位移隨時間變化曲線，位移會有一個突然的增大，不同區(qū)域位移突變的時刻也不同。

    圖：位移值

    截線位移分布數(shù)據(jù)：沿中心線方向截取一條線，可觀測該條線上點的變形信息。位移量從上到下遞減，在40mm處位移出現(xiàn)一定的突變，一是因為連接部分沒有完全對正，二是因為上下兩種材料不同，變形不同。

    成果價值

    在試驗現(xiàn)場，該大學土木工程與建筑學院的一名指導老師評論說，“由于巖土變形過程的測量比較復雜，在過去我們做巖土樣件變形測量分析，接觸式檢測方法難以達到滿意的試驗結果，主要是效率低、精度不夠高，只能單點或者單向測量，無法進行全場應變變形測量”。

    在溝通中，這位老師反饋說：經(jīng)過多家的比較，以及跟新拓三維的技術人員多次溝通，我們使用了新拓三維的應變測量解決方案，可提供非常高的應變、位移和裂縫測量精度，投入使用后，可以明顯察覺到測量數(shù)據(jù)更全面，實驗的數(shù)據(jù)成果也更為理想。

    另外，這位老師還分享道，“過去我們要花不少時間統(tǒng)計和整理測量數(shù)據(jù)，但XTDIC會根據(jù)測量結果自動生成報告，對于巖土實驗的測量結果，一目了然就可以看出來，這也有利于提升實驗的效率。”新拓三維的應變變形測量解決方案是一種適用于宏觀、微觀結構變形測量，以及變形演化全程量測，具有比較突出的應用優(yōu)勢。