連續荷載下巖土體剪切帶細觀結構變化觀測試驗方法技術

本發明專利技術公開了一種連續荷載下巖土體剪切帶細觀結構變化觀測試驗方法，包括以下步驟：（1）選取表面具有一定凹凸性的試樣，根據細觀層次上的位移場計算方法，并以特征區域位移場梯度為控制指標選擇觀測區域；（2）施加連續荷載，并在不同應變狀態下對選定的觀測區域進行巖土體細觀結構圖像的采集；（3）對采集圖像進行融合處理；（4）對融合后圖像進行拼接處理，使得拼接后圖像所覆蓋的區域滿足試驗觀測的要求；（5）對拼接后圖像進行分割；（6）對處理好的圖像進行量化分析。該發明專利技術通過相對應變場的計算能夠準確的對剪切帶的形成的區域進行預判，極大程度上縮小了觀測區域，大大提高了試驗效率，同時提高了圖像量化分析的準確度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種巖土工程中的一種測試方法，具體涉及一種測試巖土材料在連續荷載作用下剪切帶細觀結構變化的試驗方法。
技術介紹
在巖土工程中，巖土體的失穩往往是由于其內部剪切帶的形成和發展所導致的，所以能夠提出一種對剪切帶的形成和發展連續跟蹤研究的試驗方法具有很大的科研意義 及實際意義。剪切帶是從微裂隙的萌生開始的，該階段在宏觀層面上根本無法對其進行研究，只能從細觀及微觀的層面上進行分析，目前對剪切帶細觀結構進行分析研究的途徑主要是通過對其細觀結構圖像的采集、處理、分析來完成。因此，對剪切帶細觀結構研究的水平在很大程度上取決于觀測技術及圖像處理水平，要想對剪切帶的整個發展過程有一個更加高效、準確、深入的研究，必須不斷提高觀測手段和圖像處理技術。但是，目前并沒有一種試驗方法能夠準確的預判剪切帶的位置，也沒有較先進的圖像處理技術能夠配合完成對剪切帶細觀結構特性的準確分析。
技術實現思路
專利技術目的本專利技術為了提高對巖土體剪切帶細觀結構的研究水平，提供一種測試巖土體在連續荷載下其剪切帶細觀結構的試驗方法。技術方案本專利技術，主要包括觀測手段和圖像處理方法，可以有效的對剪切帶的位置進行預判，并能夠通過相關的圖像處理技術準確的對剪切帶細觀結構特性進行研究。具體包括如下步驟(I)選取表面具有一定凹凸性的試樣，根據細觀層次上的位移場計算方法，并以特征區域位移場梯度為控制指標選擇觀測區域；試樣表面具有一定的凹凸性，在光照作用下，可自然形成散斑場，這樣根據數字相關原理，試樣上任意一點的變形，可通過測試以該點為中心的一小塊子區域的移動及變形來測試(2)施加連續荷載，并在不同應變狀態下對選定的觀測區域進行巖土體細觀結構圖像的采集；(3)基于小波變換原理，對采集圖像進行融合處理，以增強圖像的質量；該融合方法為基于小波域的多聚焦圖像融合方法，能夠很好的解決巖土體細觀結構圖像采集中所遇到的景深問題；可以根據基于小波域的多聚焦圖像融合方法編制圖像融合軟件，圖3為一算例；(4)運用模塊匹配技術，對融合后圖像進行拼接處理，使得拼接后圖像所覆蓋的區域滿足試驗觀測的要求；(5)對拼接后圖像進行分割；(6)對處理好的圖像進行量化分析。步驟(I)中，觀測區域的選擇是根據對施加少量荷載和初始未施加荷載的圖像進行相關性和位移梯度場的計算，位移梯度變化最大的區域即為觀測區域。需要建立子區域變形前后坐標之間的關系式。計算原理如圖I。其中，A(x0, y0)點表示變形前所選子區域的中心點，B(x, y)點表示變形前所選子區域的任意一點，A’ (X0' , Y0')表示在變形后Α(Χ(Ι，％)點在目標子區域所處的位置，B' U丨,1’ )表示在變形后B(x，y)點在目標子區域所處的位置，ua，va表示A(XtlJtl)的位移，ub, Vb表示B (X，y)點的位移，Δχ，Δ y表示A(X。，yQ)和B (x, y)之間的距離在X方向和Y方向的分量。從圖I中可以看出幾個坐標量之間具有如下的關系式X1 0 = x0+uay' ο = Yo+Vb由連續力學介質理論可知B(X，y)點的位移可用它的臨近點A(x。，y0)的位移及其增量表示，同時由于與整個圖像相比，所選的子區域非常小，故其變形可假定是均勻的，即子區域的變形可由其中心點的位移ua，Va以及它的一階導數權利要求1.一種，其特征在于包括以下步驟 (1)選取表面具有一定凹凸性的試樣，根據細觀層次上的位移場計算方法，并以特征區域位移場梯度為控制指標選擇觀測區域； (2)施加連續荷載，并在不同應變狀態下對選定的觀測區域進行巖土體細觀結構圖像的米集； (3)基于小波變換原理，對采集圖像進行融合處理，以增強圖像的質量； (4)運用模塊匹配技術，對融合后圖像進行拼接處理，使得拼接后圖像所覆蓋的區域滿足試驗觀測的要求； (5)對拼接后圖像進行分割； (6)對處理好的圖像進行量化分析。2.根據權利要求I所述的，其特征在于 步驟(I)中，觀測區域的選擇是根據對施加少量荷載和初始未施加荷載的圖像進行相關性和位移梯度場的計算，位移梯度變化最大的區域即為觀測區域。3.根據權利要求I所述的，其特征在于 步驟(I)中，位移場計算方法，是利用數字圖像相關方法，對變形前后子區域的相關性進行計算，計算公式為4.根據權利要求I所述的，其特征在于 步驟(2)中，在不同的應變狀態下對觀測區域進行圖像采集，并在剪切帶萌生時加密圖像的米集頻率。5.根據權利要求I所述的，其特征在于 步驟(4)中，對融合后圖像進行拼接處理，包括圖像的預處理、圖像的配準和圖像的融合三個部分，其中圖像的配準方法采用的是基于灰度信息的圖像配準算法；圖像的匹配方式為基于模板的匹配算法，在對待拼接的圖像進行模板的匹配搜索時，采用直接搜索方式；圖像融合方法采用加權平均法； 配準公式選用歸一化互相關的公式6.根據權利要求I所述的，其特征在于 步驟(5)中，圖像分割采用的是基于色調分離的圖像分割方法。全文摘要本專利技術公開了一種，包括以下步驟(1)選取表面具有一定凹凸性的試樣，根據細觀層次上的位移場計算方法，并以特征區域位移場梯度為控制指標選擇觀測區域；(2)施加連續荷載，并在不同應變狀態下對選定的觀測區域進行巖土體細觀結構圖像的采集；(3)對采集圖像進行融合處理；(4)對融合后圖像進行拼接處理，使得拼接后圖像所覆蓋的區域滿足試驗觀測的要求；(5)對拼接后圖像進行分割；(6)對處理好的圖像進行量化分析。該專利技術通過相對應變場的計算能夠準確的對剪切帶的形成的區域進行預判，極大程度上縮小了觀測區域，大大提高了試驗效率，同時提高了圖像量化分析的準確度。文檔編號G01N33/24GK102830218SQ201210328809公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日專利技術者崔猛, 方慶軍, 洪寶寧, 朱俊杰, 劉鑫 申請人:河海大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種連續荷載下巖土體剪切帶細觀結構變化觀測試驗方法，其特征在于包括以下步驟：（1）選取表面具有一定凹凸性的試樣，根據細觀層次上的位移場計算方法，并以特征區域位移場梯度為控制指標選擇觀測區域；（2）施加連續荷載，并在不同應變狀態下對選定的觀測區域進行巖土體細觀結構圖像的采集；（3）基于小波變換原理，對采集圖像進行融合處理，以增強圖像的質量；（4）運用模塊匹配技術，對融合后圖像進行拼接處理，使得拼接后圖像所覆蓋的區域滿足試驗觀測的要求；（5）對拼接后圖像進行分割；（6）對處理好的圖像進行量化分析。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔猛，方慶軍，洪寶寧，朱俊杰，劉鑫，
申請(專利權)人：河海大學，
類型：發明
國別省市：