为准确采集地质力学模型试验中的试验数据，以连拱隧道的模型试验为例，研究采用压力盒、数码图像分析系统、自制沉降板等仪器以及基于图像相关分析的模型试验变开场量测方法。进行应力、应变及变形场的量测。通过对量测结果的分析对比表明，数码图像分析量测技术应用于岩土工程的模型试验，所测变形场规律性好，与试验过程中各种现象拟合好，与对应点沉降板的测量结果很接近，并且与传统方法相比，量测变形场范围广，对模型试验本身基本无扰动和影响；在一定变形范围内，模型试验无需布设任何实际量测标点或描画网格，直接利用数码图像分析方法，是一种简便有效且经济实用的变形场非接触量测方法。多种量测方法的应用实现了真正意义上的连拱隧道三维地质力学模型试验应力及变形场的量测，取得了令人满意的效果。

高分辨率数码相机的出现为砂土实验模型变形场非接触量测法的研究开发提供了一条简便经济而且实用的途径，在实验模型观测面上，不再需要布置嵌入式量测标志点或描画网格，直接用数码相机在实验各阶段拍摄照片，然后对照片序列进行图像相关分析，即可得出实验模型的变形场分布。利用图像匹配技术追踪模型上点的位移，借用FEM 常用的等参单元的概念进行图像校准和应变计算，采用双线性插值技术可以实现微小变形量测，本文并提出同时用平移和旋转搜索方法，以适应砂土模型的变形量测特点。精度实验检验结果表明，一个像素以下的平移量测标准方差达到0.19个像素，数值实验表明，15°旋转刚体变形量测，非旋转搜索和旋转搜索的标准方差分别为0.49和0.08个像素。最后，本文给出一个在砂土地基承载力离心机实验中的应用实例，分析结果包含砂土模型位移场、最大剪应变场和体积应变场的分布图，结果表明这一方法使得砂土模型局部化变形、剪切带和渐进破坏过程的量化分析成为可能。

高分辨率数码相机的出现为基于照相测量技术的实验模型变形分析提供了更为简易的途径。作者在模型观测面上，通过设置嵌入式彩色标点，在实验各阶段利用数码相机拍摄照片，然后应用数字图像处理技术，识别并比较每一实验阶段的标点坐标，利用有限元中常用的四边形等参变换的方法将测点图像空间坐标转换为模型空间坐标，实现了图像校准和变形计算。作者并开发了一套应用软件系统，用于数字图像标点识别分析和结果数据的可视化处理，精度检验实验结果表明测点位移识别均方误差为（0.14～0.52）个像素，相当于模型观测范围的（5/100000～1.5/10000）。最后，本文给出一个在粘土地基承载力模型实验中的应用实例。