目前，对于研究采动过程中岩体变形、移动及破坏的规律，尤其对涉及弹塑性、破碎、垮落等多种力学行为的岩体力学问题，利用相似材料模拟试验法已被广泛认为是一种有效的研究方法。

对于相似材料模型在模拟推进过程中裂隙发育和破裂形态量化分析，常规方案是在开采过程中利用数码相机采集裂隙演化图，进行手工素描或者图像二值化等数字图像处理技术进行描述和表达。二值化方法会对图像的分析处理产生影响，有时可能会丢失部分图像细节，对于细小裂隙形态信息的提取产生偏差。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，是一种非接触式的全场测量技术，它通过获取不同负载下对象的散斑图像，然后使用基于相关性匹配算法进行图像分析，以定量提取结构体全场位移和应变响应信息，用于全场位移和变形的测量，裂隙发育和破裂形态量化分析。

由于DIC具有非接触性、实时动态测量、分辨率高等优点，因此DIC在研究标准岩样及含预制裂隙等缺陷材料的断裂过程方面应用广泛，DIC技术可用于模型变形的位移场的研究，对模型应变场信息的提取与分析，在裂隙的检测方面也具有明显的应用优势。

①对于相似材料模型，由于其材料非均质性且表面粗糙，尺寸远大于标准岩样，模型表面优质散斑场制作对于测试精度尤为关键；

② DIC技术可针对裂隙监测的试验需求，进行子区大小和间距的合理选择，以提升测试精度和可靠性。 

③ 通过定量研究散斑图案质量及DIC计算参数优化，针对相似材料的非均质性和模型非均匀大变形的特点，采用子区大小选择的双参数阈值法。

通过对DIC测量系统的合理设置、散斑图案的制作、子区大小和间距等参数的选择，在相似材料模拟试验监测实例应用中，可有效检测并定量化表征裂隙的产生和发育状态，为研究相似模拟试验中裂隙发育、破坏形态分析提供数据支持。

采动裂隙演化相似模拟实验

案例背景：

采用数字散斑DIC方法研究相似材料试件的变形和破坏特征，研究三软煤层覆岩相似模拟采空区上覆岩垮落、变形规律。

实验测试难点：

1、裂隙发育位置具有随机性，常规方法难以快速准确定位裂隙位；

2、应变局部化带所处位置不一定产生宏观裂隙，仅通过局部化带位置难以获取裂隙的准确位置。

3、量程受限，针对模型局部非均匀变形，难以定量描述上覆岩层中裂隙的产生及发育。

DIC全场应变测量优势：

1、数字图像相关技术（DIC）的应用克服了传统测量方法的局限性，如测量点数量有限、破坏模型几何连续性、工作量大等问题。

2、DIC测量技术耗时短、效率高，能更加真实全面地反映采动过程中地表与岩层的移动变形情况。

3、DIC技术可准确定位裂隙，DIC软件可分析垂直于应变局部化带的测线，通过测线上的位移和应变曲线变化特征准确定位裂隙。

DIC技术分析：位移场&应变场

综放沿空留巷变形特性相似模拟实验

案例背景：

随着顶煤开采工作面开采强度加大，工作面瓦斯超限问题日益突出。掌握综放沿空留巷围岩变形规律与底鼓机理，是进行沿空留巷合理支护设计的关键之一。采用相似材料模拟试验方法，对沿空留巷破裂位置与变形、底鼓机理以及巷旁填充技术参数进行研究。

传统方案不足：

1、接触式传感器可能对实验对象造成干扰，影响测量结果的准确性。

2、在沿空留巷的变形和底鼓机理研究，接触式传感器的布置和维护可能较为困难。

3、接触式测量通常只能提供有限数量的测量点，难以实现全场测量。

DIC全场应变测量优势：

1、3D-DIC测量技术可以提供三维空间内的位移和应变信息，这对于理解和模拟沿空留巷在开采过程中的变形特性和底鼓机理非常有用。

2、3D-DIC技术可获取更精确的变形数据，从而帮助研究人员更好地理解围岩的响应和底鼓的形成机制。

3、大视场相似材料模型采挖实验，3D-DIC技术可观测位移场、应变场变化趋势，获取关键点数据。

DIC软件分析：位移场

DIC软件分析：应变场

隧道坍塌相似材料模拟试验

案例背景：

基于数字图像相关法（DIC），通过加载台相似材料模型试验，研究地铁隧道施工扰动下，含缺陷岩土复合地层灾变机制，通过给相似模型施加压力来模拟地层受压情况，分析隧道周围的地层变化坍塌情况。

传统方案不足：

1、传统测量方法测量点数量有限

2、破坏相似材料模型几何连续性

3、测量时布线、数据分析繁琐，工作量大

DIC全场应变测量优势：

1、获取相似材料模型全场变形数据，观测相似材料模型全场变形趋势。

2、分析局部关键点、裂缝数据，彩色云图三维显示。

3、自动计算、减少人为因素干扰。

坍塌过程中位移及应变图：