为了研究土样的变形破坏过程及主应变轴偏转角的分布与演变,利用自主开发的基于粒子群优化算法与Newton-Raphson迭代方法的数字图像相关方法获得土样表面的最大剪切应变和主应变轴偏转角,并对其进行双三次样条插值。对于单轴压缩条件下长方体土样,采用两种不同的测线布置方式:(1)根据纵向应变较高时最大剪切应变场中清晰剪切带位置布置平直测线;(2)根据纵向应变较高时清晰剪切带内最大剪切应变高值点位置布置曲折测线,并在曲折测线两侧布置平直测线。对于双轴压缩平面应变条件下含孔洞土样,采用测线布置方式(2)开展研究。对单轴压缩条件下土样研究发现:(1)在土样均匀变形之后,随着纵向应变的增加,剪切带内的最大剪切应变增速大于剪切带两侧的;(2)不同纵向应变时,剪切带内及两侧的主应变轴偏转角均呈不均匀分布,随着纵向应变的增加,剪切带内的主应变轴偏转角的标准差先降低后趋于稳定;(3)右旋剪切带内的主应变轴偏转角的均值主要为负值,左旋剪切带内的主应变轴偏转角的均值以正值为主;(4)当微裂纹刚出现时,右旋剪切带内的主应变轴偏转角主要分布在-10°～0°,左旋剪切带内的主应变轴偏转角主要分布在0°～10°,剪切带内的主应变轴偏转角的高值和低值通常与最大剪切应变的高值或低值对应或相邻。对双轴压缩平面应变条件下含孔洞土样研究发现:(1)随着纵向应变的增加,若干条模糊的应变局部化带中的1条或2条演化为宏观裂纹;’(2)当纵向应变较高时,左旋剪切带内的主应变轴偏转角的均值为15°左右,右旋剪切带内的主应变轴偏转角的均值为-13°左右。