第1章 绪论 1
1.1 数字照相变形量测的基本概念 1
1.1.1 概念与方法 1
1.1.2 特点与优势 2
1.2 国内外研究与应用现状的分析 3
1.2.1 数字照相变形量测方法研究 3
1.2.2 数字照相变形量测技术应用 6
1.3 数字照相变形量测技术的发展 18
1.3.1 复杂条件下的高质量图像采集方法 18
1.3.2 超大与微小变形的高精度图像分析 18
1.3.3 基于软硬件的图像快速分析方法 19
1.3.4 数字照相量测工程应用方法 19
1.4 本章小结 19
第2章 数字照相变形量测的基本原理与方法 20
2.1 数字照相变形量测的基础方法 20
2.1.1 数字图像的基本概念 20
2.1.2 坐标变换与图像校准 24
2.1.3 应变计算 29
2.2 数字散斑相关方法 31
2.2.1 基本原理 31
2.2.2 粗细三步搜索法 35
2.2.3 位移与应变计算 35
2.2.4 量测精度的检验 36
2.3 图像标点质心法 39
2.3.1 基本原理 39
2.3.2 软件研制 40
2.3.3 精度检验 42
2.3.4 应用实例 43
2.4 量测系统架构与分析流程 46
2.4.1 系统架构 46
2.4.2 分析流程 47
2.5 本章小结 47
第3章 数字照相变形量测实用软件系统 48
3.1 软件系统研制 48
3.1.1 功能需求分析 48
3.1.2 图像分析软件 49
3.1.3 后处理软件 52
3.1.4 系统运行环境 54
3.1.5 系统特色 54
3.2 图像分析准备工作 55
3.2.1 序列图像格式转换与命名 55
3.2.2 控制基准点坐标文件创建 55
3.3 PhotoInfor的主要功能 58
3.3.1 网格点基本分析 58
3.3.2 散点基本分析 60
3.3.3 通用点对分析 60
3.3.4 裂缝张开分析 62
3.3.5 破裂带分析 63
3.3.6 剪切带分析 64
3.3.7 非连续分区网格分析 66
3.3.8 外部网格导入分析 67
3.3.9 多个项目连续分析 69
3.3.10 测点位移误差修改 69
3.3.11 查看上次分析结果 70
3.3.12 图像批量截取 71
3.4 PostViewer的主要功能 71
3.4.1 统计分析 71
3.4.2 图形绘制 73
3.4.3 图形设置 74
3.4.4 图形浏览 74
3.4.5 数据查询 75
3.4.6 图像输出 76
3.5 系统应用 76
3.5.1 系统应用概况 76
3.5.2 两个关键问题 77
3.6 本章小结 79
第4章 岩体与混凝土材料破裂变形的高精度分析法 80
4.1 岩体与混凝土裂隙特征及其简化形式 80
4.2 一点五块搜索法 81
4.2.1 基本原理与程序实现 81
4.2.2 方法验证与计算效率 83
4.3 两种基于图像分析的裂隙识别法 85
4.3.1 基于图像二值化的识别法 85
4.3.2 基于图像相关分析的识别法 86
4.4 岩石试件变形过程的实验观测 87
4.4.1 实验仪器 87
4.4.2 实验材料 87
4.4.3 实验过程 88
4.4.4 实验结果 89
4.5 混凝土试件变形演变过程观测 101
4.5.1 实验材料 101
4.5.2 实验结果 101
4.6 本章小结 105
第5章 基于岩土材料非均匀与渐进变形特征的快速分析法 106
5.1 岩土材料的时空非均匀变形特征 106
5.2 岩土材料的渐进变形特征 107
5.3 数字散斑相关分析的基本算法 107
5.4 基于岩土非均匀变形的PDSS方法 108
5.4.1 测点动态范围搜索法原理与程序 108
5.4.2 PDSS法的速度分析 112
5.5 基于岩土渐进性变形的LPDR方法 117
5.5.1 局部定向搜索法原理与程序 117
5.5.2 定向搜索法的应用分析 121
5.6 本章小结 124
第6章 岩土材料变形量测的DSCM基本应用方法 125
6.1 离心机实验原理与实验系统 125
6.1.1 实验原理 125
6.1.2 离心机实验系统 126
6.2 模型材料与制备 128
6.2.1 模型材料选择 128
6.2.2 模型制备过程 128
6.3 实验过程 128
6.4 实验结果与分析 129
6.4.1 地基承载力 129
6.4.2 地基位移场 135
6.4.3 地基应变场 135
6.4.4 地基变形范围与模式 135
6.4.5 地基变形的分叉现象 136
6.4.6 地基渐进破坏过程量化分析 137
6.4.7 砂土地基总体变形演变特点 139
6.5 本章小结 140
第7章 岩土材料剪切带的识别方法与应用 141
7.1 剪切带的识别方法 141
7.1.1 剪切带的一般识别方法 141
7.1.2 剪切带的专门识别方法 141
7.2 砂土大型直剪实验概况 143
7.2.1 砂土材料的物理力学特性 143
7.2.2 实验装置设计及实验系统 146
7.2.3 实验设计、模型制作及实验过程 150
7.3 砂土剪切带一般识别结果与分析 152
7.3.1 剪切变形产生与发展过程 153
7.3.2 剪切带内外变形定量分析 156
7.3.3 剪切总体变形特点的分析 160
7.3.4 剪切变形模式素描与分析 161
7.4 砂土剪切带的专门识别结果与分析 163
7.4.1 剪切带的素描图 163
7.4.2 剪切带内的变形 164
7.4.3 剪切带的厚度 166
7.5 本章小结 168
第8章 隧道围岩破裂带的识别方法与应用 169
8.1 隧道围岩破裂带的识别方法 169
8.2 断续解理岩体隧道的围岩变形过程观测 170
8.2.1 试验系统 170
8.2.2 试验材料与模型制作 171
8.2.3 试验过程 171
8.2.4 围岩变形场的分析结果 172
8.2.5 围岩破裂带分析结果 176
8.2.6 试验结论 179
8.3 沿空动压巷道围岩变形过程的试验观测 179
8.3.1 试验系统 179
8.3.2 试验相似比 180
8.3.3 相似材料 182
8.3.4 模型制作 184
8.3.5 试验结果 187
8.3.6 试验结论 194
8.4 本章小结 194
第9章 岩体内部变形观测的透明模型试验方法 195
9.1 透明岩体物理相似材料研制 195
9.1.1 透明岩体制备材料 195
9.1.2 透明岩体试样配比 197
9.2 透明岩体基本物理力学性质 198
9.2.1 实验设计 198
9.2.2 试样制作过程 198
9.2.3 实验系统 200
9.2.4 结果分析 200
9.3 透明岩体材料的相似性分析 204
9.3.1 物理力学性质 204
9.3.2 变形破裂特征 205
9.4 透明岩体物理模型试验方法 206
9.4.1 透明岩体物理模拟试验系统 206
9.4.2 模型相似分析与相似参数 210
9.4.3 透明岩体实验模型制作过程 211
9.5 透明岩体数字照相量测方法 213
9.5.1 “激光照射＋模型内布设散点”法 214
9.5.2 “白光照射＋模型内设散斑面”法 216
9.6 试验过程与应用效果 217
9.6.1 试验过程 217
9.6.2 应用效果 218
9.7 本章小结 227
第10章 隧道围岩松动圈数字照相测试方法与应用 229
10.1 钻孔全景数字照相的基本原理 229
10.2 隧道围岩松动圈识别程序研制 231
10.2.1 松动圈识别基本原理 231
10.2.2 数字图像处理方法 232
10.2.3 松动圈识别程序研制 234
10.3 立用实例 237
10.3.1 铁路隧道的超前地质探测 237
10.3.2 矿山巷道围岩松动圈测试 240
10.4 本章小结 242
参考文献 243