巖土工程面臨復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和工程災(zāi)害風(fēng)險。巖土工程（如隧道、巷道等）開挖過程中，易誘發(fā)臨近斷層/結(jié)構(gòu)面失穩(wěn)滑動，且較多呈現(xiàn)出粘滑特征，與開挖導(dǎo)致的斷層面應(yīng)力分布的非均勻性，斷層面自身的復(fù)雜結(jié)構(gòu)相關(guān)。

相似材料模擬實驗是一種實體模型實驗技術(shù), 參數(shù)可控、結(jié)果直觀, 能夠模擬巖土在開采過程中整體變形過程, 真實反應(yīng)巖土體破壞結(jié)構(gòu)關(guān)系, 在地下采挖工程領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。

位移場測量和形態(tài)變化是相似材料模型試驗的主要觀測內(nèi)容，是進(jìn)一步研究模型力學(xué)行為的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的模型觀測方法包括位移計、加速度計、差分GPS等，主要是接觸式測量，需要將測試傳感器固定在所測結(jié)構(gòu)上，這給實際應(yīng)用帶來許多安裝困難，且多點測量耗時耗力費(fèi)用高。

新拓三維XTDP三維光學(xué)攝影測量系統(tǒng)，基于工業(yè)近景攝影測量技術(shù)，通過相機(jī)內(nèi)外參數(shù)標(biāo)定、模式識別技術(shù)進(jìn)行圖像特征點跟蹤，可測量結(jié)構(gòu)全場位移量?；谟嬎銠C(jī)視覺的非接觸式位移測試，解決了多點位移、量程受限的測試難題，且安裝簡單、測試頻率高，避免接觸對被測體帶來的干擾。

在對結(jié)構(gòu)位移測量的應(yīng)用中，攝影測量方法流程為：通過工業(yè)相機(jī)拍攝對結(jié)構(gòu)預(yù)先布置的特征點；經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，計算得到結(jié)構(gòu)特征點的三維坐標(biāo)；通過比較不同時刻特征點的坐標(biāo)差異獲取位移。

三維攝影測量方案設(shè)計

觀測控制點（編碼點）布設(shè)在模型架上的兩側(cè)及上、下端橫梁。觀測點（非編碼點）沿著巖土層位布設(shè)，行間距和點間距根據(jù)被測對象及模型比例尺確定。

相似材料模型不同時刻的觀測數(shù)據(jù)，需轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下進(jìn)行對比分析。需確定參與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的全局標(biāo)志點；需確定參與比例計算的標(biāo)尺、并選擇合適的位置進(jìn)行固定。

模型數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集使用新拓三維XTDP三維光學(xué)攝影測量系統(tǒng)進(jìn)行拍攝，為了實現(xiàn)拍攝的多角度、多層次，具體拍攝采用多個位置和角度拍攝。

相似模型開挖過程圖片拍攝

數(shù)據(jù)處理

通過對結(jié)構(gòu)預(yù)先布置的特征點用工業(yè)相機(jī)進(jìn)行攝影，通過XTDP軟件計算后，獲得編碼點和非編碼點的坐標(biāo)，比較不同時刻特征點的坐標(biāo)差異得到位移。

可以看出，應(yīng)用XTDP三維光學(xué)攝影測量系統(tǒng)觀測相似材料模型，很好地反映了開挖沉陷規(guī)律。

三維光學(xué)攝影測量用于相似材料模型變形觀測，它可以獲取相似模型大量幾何信息，特別適用于觀測點眾多的相似材料模型。

XTDP三維光學(xué)測量系統(tǒng)采集的圖像可在任何情況進(jìn)行檢核，并可記錄攝影瞬間所有點的移動情況，在確保測量準(zhǔn)確性的前提下，對大型相似材料模型的整體變形進(jìn)行監(jiān)測，為進(jìn)一步應(yīng)研究巖土采挖變形、沉降規(guī)律提供實驗基礎(chǔ)。