数字图像相关DIC技术用于土木工程领域跨尺度、全周期测量

　　在土木工程领域中，新型建筑材料、结构和工艺大量使用，安全可靠性评估需求显著增长，传统测量方法在精度、效率和适应性等方面难以满足现代化测量需求。数字图像相关(DIC)技术凭借其非接触、全场测量和高精度等优势，为土木工程安全可靠性检测提供了创新的技术解决方案。

　　传统测量方式的挑战

　　介观：建筑材料力学性能测试

　　在介观尺度上，为确保结构安全性与耐久性，必须对混凝土、钢材等建筑材料进行力学性能测试。传统测试手段存在显著不足：

　　• 测量干扰：接触式测量会干扰材料表面应变场;

　　• 精度受限：受量程和精度限制，难以捕捉微米级变形;

　　• 盲区漏检：非预期位置的应变集中、变形或断裂等异常情况无法被有效捕捉;

　　• 信息缺失：离散点测量导致全场数据缺失，难以捕捉损伤演化的连续过程。

　　宏观：建筑整体结构变形与响应分析

　　在宏观尺度上，对大型桥梁、超高层建筑等结构的整体变形与局部响应监测至关重要，这直接关系到结构安全评估与服役性能预测。然而，传统测量手段存在显著局限性：

　　• 数据离散：单点测量模式导致数据离散化，难以捕捉结构连续变形场;

　　• 覆盖不足：测点数量受成本与安装条件限制，无法覆盖关键局部响应区域;

　　• 时效滞后：全站仪等设备依赖人工操作，难以实现高频动态荷载下的实时监测。

　　新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，基于数字图像相关DIC技术，可实现跨尺度测量、全场景应用，为土木工程安全可靠性测量提供了创新方案。

　　跨尺度覆盖

　　XTDIC三维全场应变测量系统，采用亚像素插值算法和多相机阵列拼接技术，实现了从微米级到米级的跨尺度测量能力。

　　• 介观尺度XTDIC-MICRO显微应变测量系统配置不同镜头组合，可以实现毫米级视野的微米级变形测量，能够支持混凝土、沙土、岩石、螺纹钢等各类建筑材料力学性能研究。

　　全场景应用

　　XTDIC三维全场应变测量系统，应用覆盖土木工程全生命周期场景：

　　实验室研究典型场景：

　　• 混凝土早龄期收缩全场映射;

　　• 岩石裂纹扩展路径自动追踪;

　　• 钢结构低周疲劳损伤演化监测;

　　工程实施阶段典型场景：

　　• 施工期构件拼装误差监测(如钢桁架节点位移预警);

　　• 预应力张拉过程应变场实时反馈;

　　• 高温烘烤混凝土墙体变形应变场;

　　结构监测典型场景：

　　• 悬索桥吊杆腐蚀监测;

　　• 大坝渗流变形预警;

　　• 山体滑坡动态预警。

　　DIC技术应用典型案例

　　XTDIC三维全场应变测量系统具备极速标定、跨尺度、高精度的特点，能有效、快速地测量试样或模型表面的位移与应变分布，应用覆盖土木工程全生命周期场景。

　　巴西圆盘劈裂试验

　　利用高速摄像机采集劈裂试验过程，通过XTDIC三维全场应变测量系统，全视场观测岩石试样加载期间裂纹萌生、繁衍、贯通的整个过程，并能获取局部的应变和位移数据，结合试验设备的力学数据，对岩石试样的力学性能进行分析。

　　利用DIC测试系统观测岩石试样劈裂过程

劈裂位移场&关键点位移曲线

　　混凝土梁压弯滞回曲线

　　滞回曲线分析混凝土梁反复受力过程中的变形特征、刚度退化及能量消耗，是确定恢复力模型和进行非线性地震反应分析的依据。XTDIC测量系统能在试验过程中实时显示裂纹的繁衍过程，并实时输出一系列关键被测点的位移数据，提供便捷有效的裂纹识别及测量方案。

　　岩土边坡振动台模型试验

　　采用物理模型试验，通过振动台进行振动载荷模拟，研究强震作用下反倾层状结构岩质边坡动力响应特征及破坏过程。利用XTDIC三维全场应变测量系统，可借助岩土山体表面编码点分析边坡表面的全场位移分布，为研究位移响应及失稳破坏机理提供有力数据。

　　采矿相似模拟试验

　　采矿相似模拟试验，通过模拟深部煤矿采动过程、矿柱稳定性、顶板岩层变形破坏机理、底板岩体的破断特征、采空区充填、矿柱回收等，为现场工程施工提供技术指导。XTDIC三维全场应变测量系统可提供采动过程模拟的全场位移和变形分析，方便、快捷地获取更为直观详细的数据。

采动裂隙相似模拟试验全场位移和应变分析

　　盾构掘进速度地层扰动试验

　　大型工程的盾构施工，由于盾构下穿土层的多样性，在实际工程中不可避免的会对土层产生扰动,从而造成隧道上方地表沉降。采用相似实验模型，使用XTDIC三维全场应变测量系统观测盾构过程模型表面位移变化，为盾构施工对地表沉降的影响研究和提前预测提供可靠数据依据。

　　岩土材料、混凝土梁结构、采动相似模拟试验，对于力学研究、工程安全、基建发展具有实际的工程应用价值。新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统可为煤土木工程行业提供非接触式测量方案，有助于研究岩土材料及结构力学性能，测试数据有助于实现土木工程结构状态"全域可视、精准测量、超前预警"的目标。