目前，對于研究采動(dòng)過程中巖體變形、移動(dòng)及破壞的規(guī)律，尤其對涉及彈塑性、破碎、垮落等多種力學(xué)行為的巖體力學(xué)問題，利用相似材料模擬試驗(yàn)法已被廣泛認(rèn)為是一種有效的研究方法。
對于相似材料模型在模擬推進(jìn)過程中裂隙發(fā)育和破裂形態(tài)量化分析，常規(guī)方案是在開采過程中利用數(shù)碼相機(jī)采集裂隙演化圖，進(jìn)行手工素描或者圖像二值化等數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行描述和表達(dá)。二值化方法會對圖像的分析處理產(chǎn)生影響，有時(shí)可能會丟失部分圖像細(xì)節(jié)，對于細(xì)小裂隙形態(tài)信息的提取產(chǎn)生偏差。
新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，是一種非接觸式的全場測量技術(shù)，它通過獲取不同負(fù)載下對象的散斑圖像，然后使用基于相關(guān)性匹配算法進(jìn)行圖像分析，以定量提取結(jié)構(gòu)體全場位移和應(yīng)變響應(yīng)信息，用于全場位移和變形的測量，裂隙發(fā)育和破裂形態(tài)量化分析。
由于DIC具有非接觸性、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，因此DIC在研究標(biāo)準(zhǔn)巖樣及含預(yù)制裂隙等缺陷材料的斷裂過程方面應(yīng)用廣泛，DIC技術(shù)可用于模型變形的位移場的研究，對模型應(yīng)變場信息的提取與分析，在裂隙的檢測方面也具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。
①對于相似材料模型，由于其材料非均質(zhì)性且表面粗糙，尺寸遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)巖樣，模型表面優(yōu)質(zhì)散斑場制作對于測試精度尤為關(guān)鍵；
② DIC技術(shù)可針對裂隙監(jiān)測的試驗(yàn)需求，進(jìn)行子區(qū)大小和間距的合理選擇，以提升測試精度和可靠性。
③ 通過定量研究散斑圖案質(zhì)量及DIC計(jì)算參數(shù)優(yōu)化，針對相似材料的非均質(zhì)性和模型非均勻大變形的特點(diǎn)，采用子區(qū)大小選擇的雙參數(shù)閾值法。
通過對DIC測量系統(tǒng)的合理設(shè)置、散斑圖案的制作、子區(qū)大小和間距等參數(shù)的選擇，在相似材料模擬試驗(yàn)監(jiān)測實(shí)例應(yīng)用中，可有效檢測并定量化表征裂隙的產(chǎn)生和發(fā)育狀態(tài)，為研究相似模擬試驗(yàn)中裂隙發(fā)育、破壞形態(tài)分析提供數(shù)據(jù)支持。
采動(dòng)裂隙演化相似模擬實(shí)驗(yàn)
案例背景：
采用數(shù)字散斑DIC方法研究相似材料試件的變形和破壞特征，研究三軟煤層覆巖相似模擬采空區(qū)上覆巖垮落、變形規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)測試難點(diǎn)：
1、裂隙發(fā)育位置具有隨機(jī)性，常規(guī)方法難以快速準(zhǔn)確定位裂隙位；
2、應(yīng)變局部化帶所處位置不一定產(chǎn)生宏觀裂隙，僅通過局部化帶位置難以獲取裂隙的準(zhǔn)確位置。
3、量程受限，針對模型局部非均勻變形，難以定量描述上覆巖層中裂隙的產(chǎn)生及發(fā)育。
DIC全場應(yīng)變測量優(yōu)勢：
1、數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC）的應(yīng)用克服了傳統(tǒng)測量方法的局限性，如測量點(diǎn)數(shù)量有限、破壞模型幾何連續(xù)性、工作量大等問題。
2、DIC測量技術(shù)耗時(shí)短、效率高，能更加真實(shí)全面地反映采動(dòng)過程中地表與巖層的移動(dòng)變形情況。
3、DIC技術(shù)可準(zhǔn)確定位裂隙，DIC軟件可分析垂直于應(yīng)變局部化帶的測線，通過測線上的位移和應(yīng)變曲線變化特征準(zhǔn)確定位裂隙。
DIC技術(shù)分析：位移場&應(yīng)變場
綜放沿空留巷變形特性相似模擬實(shí)驗(yàn)
案例背景：
隨著頂煤開采工作面開采強(qiáng)度加大，工作面瓦斯超限問題日益突出。掌握綜放沿空留巷圍巖變形規(guī)律與底鼓機(jī)理，是進(jìn)行沿空留巷合理支護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。采用相似材料模擬試驗(yàn)方法，對沿空留巷破裂位置與變形、底鼓機(jī)理以及巷旁填充技術(shù)參數(shù)進(jìn)行研究。
傳統(tǒng)方案不足：
1、接觸式傳感器可能對實(shí)驗(yàn)對象造成干擾，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2、在沿空留巷的變形和底鼓機(jī)理研究，接觸式傳感器的布置和維護(hù)可能較為困難。
3、接觸式測量通常只能提供有限數(shù)量的測量點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)全場測量。
DIC全場應(yīng)變測量優(yōu)勢：
1、3D-DIC測量技術(shù)可以提供三維空間內(nèi)的位移和應(yīng)變信息，這對于理解和模擬沿空留巷在開采過程中的變形特性和底鼓機(jī)理非常有用。
2、3D-DIC技術(shù)可獲取更精確的變形數(shù)據(jù)，從而幫助研究人員更好地理解圍巖的響應(yīng)和底鼓的形成機(jī)制。
3、大視場相似材料模型采挖實(shí)驗(yàn)，3D-DIC技術(shù)可觀測位移場、應(yīng)變場變化趨勢，獲取關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)。
DIC軟件分析：位移場
DIC軟件分析：應(yīng)變場
隧道坍塌相似材料模擬試驗(yàn)
案例背景：
基于數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC），通過加載臺相似材料模型試驗(yàn)，研究地鐵隧道施工擾動(dòng)下，含缺陷巖土復(fù)合地層災(zāi)變機(jī)制，通過給相似模型施加壓力來模擬地層受壓情況，分析隧道周圍的地層變化坍塌情況。
傳統(tǒng)方案不足：
1、傳統(tǒng)測量方法測量點(diǎn)數(shù)量有限
2、破壞相似材料模型幾何連續(xù)性
3、測量時(shí)布線、數(shù)據(jù)分析繁瑣，工作量大
DIC全場應(yīng)變測量優(yōu)勢：
1、獲取相似材料模型全場變形數(shù)據(jù)，觀測相似材料模型全場變形趨勢。
2、分析局部關(guān)鍵點(diǎn)、裂縫數(shù)據(jù)，彩色云圖三維顯示。
3、自動(dòng)計(jì)算、減少人為因素干擾。
坍塌過程中位移及應(yīng)變圖：
