前言

巖體作為工程建設的基礎，其力學性質直接關系到工程的安全性與穩(wěn)定性。

分析巖體抗剪強度參數，有助于評估巖體的穩(wěn)定性，為邊坡、隧道等工程的設計和施工提供關鍵數據支持，確保工程在復雜地質條件下能夠安全可靠地進行。

1、為何進行巖石剪切力學試驗？

理論驗證需求：確定巖體的抗剪強度參數，分析巖體在不同應力狀態(tài)下的抗剪強度特性。

工程痛點破解：分析巖體突發(fā)性剪切滑移的微觀機制，為工程設計中考慮結構面的影響提供依據；

填補參數缺口：為數值模擬提供剪切帶寬度、應變梯度等關鍵本構參數；

安全預警探索：尋找宏觀載荷失穩(wěn)前的微觀變形征兆，評估巖體的穩(wěn)定性。

2、DIC技術在巖石力學中有那些應用？

全場應變分析

DIC技術可以用于測量巖石樣品的形變和應變，了解其在不同加載條件下的變形行為。這對于評估巖石的強度、變形模量和斷裂特性等參數至關重要。

裂隙行為分析

巖石中的裂隙是影響其力學性質的重要因素。DIC技術可以幫助研究人員觀察和分析裂隙的形成、擴展和閉合過程，以及裂隙演化規(guī)律。

巖石斷裂模式研究

使用DIC技術，可實時觀測巖石在受載過程中的斷裂模式，例如剪切、拉伸、擠壓等，了解其斷裂機制和斷裂面的形態(tài)。

巖石動力學研究

在地震工程和巖土工程領域，了解巖石在高速加載下的動態(tài)響應至關重要。DIC技術搭配高速攝像機可以用于研究巖石在高速加載下的應變率、裂隙動態(tài)行為。

3、巖石剪切現場變形試驗

項目目標

量化花崗巖在剪切荷載下的全場位移與應變演化

精準識別剪切帶萌生位置、擴展路徑及寬度

關聯(lián)局部應變集中與宏觀力學響應（峰值強度、軟化行為）

新拓三維DIC技術方案

• 試樣與加載：制備巖石剪切試樣，在剛性伺服試驗機上進行位移控制剪切加載。
• DIC系統(tǒng)配置：高分辨率工業(yè)相機（500萬像素，配備25mm定焦鏡頭，畸變小、成像質量高，保證精度）
• 定制散斑圖案（高對比度啞光漆面）
• 均勻LED冷光源（消除熱干擾）
• 專業(yè)DIC分析軟件（匹配亞像素算法，計算關注區(qū)域覆蓋巖石剪切面）
• 數據同步： DIC系統(tǒng)與試驗機荷載-位移數據實時同步采集。

XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)：全場應變捕捉利器

• 非接觸式、實時追蹤試樣表面位移，生成全場位移云圖
• 捕捉毫米級到微米級的動態(tài)位移與應變分布
• 剪切帶動態(tài)演化捕捉，發(fā)現局部應變集中區(qū)，預示潛在破壞面

DIC軟件進行實驗數據處理

采用DIC分析軟件對巖石剪切的應變位移進行數據分析。

• 剪切過程中，巖石產生不同程度的裂縫，隨著時間的變化，裂縫擴展。
• DIC軟件輸出3D云圖，主要反映剪切裂縫出現前后的位移應變變化。

剪切加載過程位移云圖

剪切加載過程應變云圖

DIC軟件點分析功能，對巖石關鍵位置的兩個點進行數據提取和曲線圖繪制，得到其位移和應變隨時間變化的曲線圖：

Y方向位移

X方向位移

4、分析巖體抗剪強度-科技助力巖土工程安全

DIC技術可揭示巖石剪切的局部化應變演化細節(jié)與全場定量數據，為構建更精準的巖體破壞預測模型、優(yōu)化地質災害防控策略提供了不可替代的數據基石。

DIC技術可定量驗證應變局部化主導巖石剪切破壞，明確剪切帶是能量耗散與變形控制的核心載體。

為巖石剪切本構模型（如應變軟化模型、非局部理論）提供關鍵參數（剪切帶寬度、應變閾值）。

DIC技術通過分析巖石抗剪性能，并可進一步拓展至裂隙巖體剪切、結構面抗剪強度、錨固巖體協(xié)同變形等場景，為復雜地質工程穩(wěn)定性分析提供共性技術支撐。