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(xiǎn)。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(dòng)，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(shí)驗(yàn)是一種實(shí)體模型實(shí)驗(yàn)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(shí)
位移場測量和形態(tài)變化是相似材料模型試驗(yàn)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(jì)、加速度計(jì)、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(shí)際應(yīng)用帶來許多安裝困難，且多點(diǎn)測量耗時(shí)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(diǎn)跟蹤，可測量結(jié)構(gòu)全場位移量?；谟?jì)算機(jī)視覺的非接觸式位移測試，解決了多點(diǎn)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(diǎn)；經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，計(jì)算得到結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)；通過比較不同時(shí)刻特征點(diǎn)的坐標(biāo)差異獲取位移。
三維攝影測量方案設(shè)計(jì)
觀測控制點(diǎn)（編碼點(diǎn)）布設(shè)在模型架上的兩側(cè)及上、下端橫梁。觀測點(diǎn)（非編碼點(diǎn)）沿著巖土層位布設(shè)，行間距和點(diǎn)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(shí)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(diǎn)；需確定參與比例計(jì)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(shí)現(xiàn)拍攝的多角度、多層次，具體拍攝采用多個(gè)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(diǎn)用工業(yè)相機(jī)進(jìn)行攝影，通過XTDP軟件計(jì)算后，獲得編碼點(diǎn)和非編碼點(diǎn)的坐標(biāo)，比較不同時(shí)刻特征點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的移動(dòng)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
