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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