土三轴试验中体积变形的数字图像测量方法研究

摘要

土三轴实验是土力学研究的重要试验手段,其实验原理的合理性和测量方法的精确程度,很大程度上决定了实验数据的可靠性,进而影响到土的强度、应力应变关系和其它力学特性的真实性.在常规土三轴实验方法中,饱和土的体积变化都是以三轴仪体变管的排水量来测量的,但是由于实验方法的局限性,测量误差比较大而且实际获得的体积应变往往只是平均体积应变.对于非饱和土这种测量方法不适用.为此,本文提出了一种将数码相机和计算机数字图像处理功能相结合的土三轴试样体积变形的非接触测量新方法,其优点是非接触快速采样,能直观地显示出试样的变形的整体轮廓和变形过程的一系列图像.文中所做的主要工作如下:(1)指出了传统的土三轴实验存在的局限性;(2)提出了将数码相机和计算机图像处理功能相结合的土三轴试样体积变形非接触测量的新方法,解决了实现这种测量的具体技术问题,并分析了测量精度和测量中存在的误差;(3)通过对饱和砂土的三轴实验的常规测量方法和数字图像测量方法实验结果的比较,说明了数字图像测量方法的有效性和优越性;(4)根据新测量方法下的试验结果,通过数值建模方法,获得了砂土的弹塑性本构模型,并通过可视化绘出了应力应变关系的三维图像.实验研究表明,新的测量方法可以成功地克服和避免传统三轴实验存在的一些局限性,是一种简单、有效和具有广阔发展前景的测量方法.

目录

文摘

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1绪论

1.1非接触测量方法概述

1.2课题的提出

1.3论文的主要工作

2常规土三轴试验方法及其局限性

2.1常规土三轴试验方法简介

2.2常规土三轴试验方法存在的问题及其局限性

3体变的数字图像测量方法及其误差分析

3.1土三轴试样体变的数字图像测量

3.2土三轴试样体变的数字图像测量的误差和精度分析

4实验结果与分析

4.1三轴实验砂样的制备及其相关物理指标的测定

4.2饱和砂样的常规三轴实验与变形的数字图像测量

4.2.1实验的目的与内容

4.2.2实验的具体步骤

4.2.3实验数据与结果(一)

4.2.3实验数据与结果(一)

5数字图像测量方法在岩土数值建模中的应用

5.1岩土本构关系及其数值建模的理论依据

5.2数字图像测量方法在岩土数值建模中的应用

6结论和展望

致谢

参考文献

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