2022年 05期

三轴试样数字化测量中折射误差校正

Refraction Error Correction in Digital Measurement of Triaxial Samples


摘要(Abstract):

为了消除压力室壁和密闭介质在三轴数字化测量中的折射放大效应,克服常规三轴试验的缺陷,在压力室表面粘贴人工标记点,追踪标记点在不同加载阶段的坐标变化,获得压力室变形参数,重构压力室数学模型,确定折射界面;基于光线追踪原理,建立三维折射误差校正模型,消除折射误差;以三轴试样空气中的值为真值,对比校正前、后的测量值。结果表明:相比空气中的测量值,压力室注水后,试样的轴向高度放大1.011 4倍,径向长度放大1.219倍;经三维折射误差校正模型校正后,轴向测量值最大误差为0.190 mm,平均误差为0.127 mm,最大径向截面测量误差为0.245 mm,平均误差为0.140 3 mm;三维折射误差校正模型能有效减小测量过程中的折射误差。

关键词(KeyWords): 三维折射误差校正模型;光线追踪;数字化测量;折射误差

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(41867039);; 广西自然科学基金项目(2020GXNSFAA297247)

作者(Author): 范兰杨,牟春梅,杨警,吴浩杰

DOI: 10.13349/j.cnki.jdxbn.20220526.005

参考文献(References):

[1] 孙莉萍,杨玉春,刘槊.土工直接剪切试验和三轴剪切试验优缺点及适用范围[J].水利水电工程设计,2013,32(4):40-42,47.

[2] 邵龙潭,王助贫,韩国城,等.三轴试验土样径向变形的计算机图像测量[J].岩土工程学报,2001,23(3):337-341.

[3] 钱家欢,殷宗泽.土工原理计算[M].北京:中国水利水电出版社,1996.

[4] 邵龙潭,孙益振,王助贫,等.数字图像测量技术在土工三轴试验中的应用研究[J].岩土力学,2006,27(1):29-34.

[5] 邵龙潭,王助贫,刘永禄.三轴土样局部变形的数字图像测量方法[J].岩土工程学报,2002,24(2):159-163.

[6] 黄永诚.摄影测量方法在工程应用中的关键技术[J].工程建设与设计,2017(5):38-39,46.

[7] 付玮.基于摄影测量系统的标定与表面数据融合算法研究[D].南昌:南昌大学,2018.

[8] MACARI E J,PARKER J K,COSTES N C.Measurement of vo-lume changes in triaxial tests using digital imaging techniques[J].Geotechnical Testing Journal,1997,20(1):103-109.

[9] GACHET P,GEISER F,LALOUI L,et al.Automated digital image processing for volume change measurement in triaxial cells[J].Geotechnical Testing Journal,2006,30(2):98-103.

[10] RECHENMACHER A L.Grain-scale processes governing shear band initiation and evolution in sands[J].Journal of the Mechanics and Physics of Solids,2005,54(1):22-45.

[11] ALSHIBLI K A,AL-HAMDAN M Z.Estimating volume change of triaxial soil specimens from planar images[J].Computer-aided Civil and Infrastructure Engineering,2001,16(6):415-421.

[12] 王助贫,邵龙潭.三轴试验土样的端部影响问题研究[J].岩土力学,2003,24(3):363-368.

[13] 邵龙潭,刘港,郭晓霞.三轴试样破坏后应变局部化影响的实验研究[J].岩土工程学报,2016,38(3):385-394.

[14] 程效军,许诚权,周行泉.基于PhotoModeler Scanner的普通数码相机快速检校研究[J].遥感信息,2011(4):80-84,89.

[15] ZHANG X,LI L,CHEN G,et al.A photogrammetry-based method to measure total and local volume changes of unsaturated soils during triaxial testing[J].Acta Geotechnica,2015,10(1):55-82.

[16] 苍桂华.非量测数码影像的量测应用方法研究[D].南京:河海大学,2005.

[17] 周子良.基于摄影测量的三轴土样变形特征性研究[D].桂林:桂林理工大学,2020.