风积沙路基变形测量的DIC散斑图像制作方法

摘要

数字图像相关（DIC）技术能测量更为全面、精准的变形数据，在缩尺模型试验的变形采集中得到了广泛应用。为获得风积沙路基的整体变形趋势，利用风积沙路基模型试验，提出了一种适用于模型箱内的缩尺模型的散斑制作方法，扩展了DIC在受限观测环境下的使用范围。相比传统采集方式，该方法极大提升了缩尺模型试验的采集效率，同时保证了试验数据完整性。结果表明：首先，利用自制可拆卸模型箱与高透玻璃的预设安装措施，在模型箱观测面实现DIC散斑制作，并消除了高透玻璃安装对初始变形的干扰；其次，利用平均灰度梯度（MIG）评估散斑质量，优化了风积沙等透水性良好的材料的散斑制作方法：MIG值由6.55（常见白底黑色散斑）提升至11.19（黑底白色散斑），再提升至31.46（丙烯颜料制作白色散斑），显著提升了散斑对比度，避免了过曝、失真、干扰、信息缺失等问题，完成了DIC用于风积沙路基模型的变形测量；然后，路基模型主面在五级荷载（100 kPa）下出现沉降；至十一级荷载（220 kPa）时最大沉降值达到0.8 mm左右；至十六级荷载（320 kPa）最大沉降值达到1.3 mm左右，伴随路基表面开裂而结束加载；最后，沉降变形集中在加载区域附近，且近边坡侧沉降大于路基内侧沉降：十六级荷载作用下，加载区域沉降最大超过边坡侧27.67%；超过路基内侧29.36%；边坡侧沉降变形最大超过路基内侧20.27%，从颗粒侧向挤出的细观角度解释了该差异。利用改进的模型箱进行DIC试验的方法具有明确的系统性与可移植性，不仅为相似约束条件下的模型试验提供了完整的技术解决方案，揭示的风积沙路基的变形结果及机理分析可为类似试验及工程提供一定参考。

关键词

DIC散斑制作 / 风积沙路基模型 / 变形测量 / 缩尺模型试验