DIC在相似材料模型中的裂隙检测

为定量描述上覆岩层中裂隙的产生及发育，利用数字图像相关技术 (DIC)在相似材料模型中进行了裂隙检测。通过定量研究散斑图案质量及 DIC计算参数对检测效果的影响，针对模型局部非均匀变形，提出了子区大小选择的双参数阈值法，确定了裂隙检测所用的子区大小，并合理选择子区间距。然后使用数码相机采集 1 200 mm×1 000 mm×50 mm(长×高×宽)的二维平面相似材料模型表面的散斑场，获取模型目标图像的应变场和位移场，得出了裂隙产生的位置、张开度和长度等定量特征，并与全站仪同步量测数据进行对照。试验表明，采用子区边长40像素和子区间距 10像素的测试参数，得出了该模型 3条裂隙的存在及其发育信息，验证了双参数阈值法的可靠性；随着裂隙的逐渐发育，应变局部化带由模糊到清晰，应变曲线分布特征由单峰到双峰，位移曲线逐渐呈阶梯状分布，可从应变场局部化带长度快速估计裂隙发育长度； DIC测量结果与全站仪测量结果的最大相对误差为 7.73%。DIC测量系统既能有效地检测裂隙，又能达到较高测量精度。研究结果为进一步应用 DIC研究相似材料模型变形提供了试验基础。