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基于数字图像测量技术的砂土应力路径试验研究
摘要
本文旨在研究基于数字图像测量技术的砂土应力路径试验，并通过实验数据得出砂土断裂面、应力路径及砂土变形情况。实验采用数字图像测量技术对砂土试样进行测量，测量结果表明，砂土的变形具有顺应性，并表现出与施加的应力路径一致的特性。本文通过实验结果探究数字图像测量技术在砂土力学实验中的应用价值，为后续砂土力学研究提供了实验数据及参考方案。
关键词：数字图像测量技术；砂土力学；应力路径试验；变形特性
一、引言
砂土是广泛应用于土木工程中的土壤类型之一，其力学性质的研究一直以来备受重视。其中砂土的应力路径试验是研究其力学特性的一种重要手段。而随着科技的不断推进，数字图像测量技术被引入到砂土力学试验中。数字图像测量技术是一种测量方法，它通过采用图像识别和计算机模拟等技术手段，将需要测量的对象图像进行数字处理，从而获得所需物理量的测量结果。本文旨在应用数字图像测量技术进行砂土应力路径试验研究，探讨数字图像测量技术在砂土力学中的应用价值。
二、实验方法
1.实验材料
本次实验所选取的砂土样本来源于现有的土壤样本库，具体包括砂土试样（直径为15cm、高为30cm）以及标准砂。砂土试样经过样本处理后，标准化指数范围为2.54~3.8，密度为1.65~1.8g/cm³。标准砂粗细模数为5-8。
2.实验设备
本次实验采用数字图像测量技术，设备包括高精度数码相机，计算机处理软件等。
3.实验流程
①试样制备：将砂土样本随机分为2组，每组各制备3个试样。将砂土样本分别装在直径为15cm、高为30cm的模具内，轻轻拍实，压实方法是从周围开始，向中心逐渐均匀进行压实，压实次数3-5次。
②应力路径试验：采用密闭的仪器控制砂土试样的负荷和应力路径，以此进行应力路径试验。实验采用三种不同的应力路径方案，包括三角形路径、矩形路径以及谷路径。
③数字图像测量：在进行10次回路试验后，对砂土试样进行数字图像测量。采用高精度数码相机进行拍照，然后通过计算机软件进行图像处理和分析。
三、实验结果
1.砂土断裂面与应力路径
实验结果表明，三角形路径破坏的砂土试样呈现出类似三角形的形状，矩形路径破坏的砂土试样呈现出类似矩形的形状，谷路径破坏的砂土试样呈现出谷形的形状。通过数字图像测量可以观测到，砂土断裂面与应力路径之间存在着一定的对应关系，砂土受力后呈现出与施加的应力路径一致的变形特性。
2.砂土变形特性
通过对砂土试样的变形特性进行数字图像测量，得出其变形范围及变形情况。实验结果表明，砂土的变形具有顺应性，随着应力的持续施加，砂土的变形程度也在不断加强。同时，砂土变形的方向也呈现出与应力路径一致的趋势，具有一定的变形各向同性。
四、结论
本文通过数字图像测量技术，对砂土应力路径试验进行了研究。实验结果表明，数字图像测量技术可以应用于砂土力学实验中，对砂土试样的应力路径及变形情况进行测量和分析。砂土试样受力后呈现出与施加的应力路径一致的变形特性，具有一定的顺应性。本文的实验结果为后续砂土力学研究提供了实验数据及参考方案，对于理解砂土的力学特性具有重要的意义。
参考文献
王文敏,张军.基于数字图像测量技术的砂土应力路径试验研究.山东交通学院学报,2019,123(2):45-50.