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滑坡灾害特征及其防治挑战
滑坡常表现出高速滑移与远距离运动的特性，尤其在高陡边坡、隧道出入口及公路沿线等地质条件复杂的区域频繁发生。这类地质灾害不仅带来严重的直接经济损失，还可能诱发泥石流、交通中断等次生灾害，威胁人民生命财产安全。
目前，格构锚固体系因其良好的结构适应性和支护性能，已成为边坡治理中的主流技术之一。然而，传统设计方法多依赖经验公式或有限元模拟，缺乏对实际变形行为的系统认知，难以准确反映复杂工况下的力学响应规律。因此，通过模型试验结合先进测量手段获取真实的全场变形数据，对于优化支护结构设计具有重要意义。
DIC技术在滑坡模型试验中的应用价值
新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统基于数字图像相关（Digital Image Correlation, DIC）原理，实现了对滑坡防治中格构锚固模型的非接触式三维全场监测。该技术能够有效捕捉滑坡从初始变形到最终破坏全过程的位移与应变演化特征，有助于深入理解滑坡的形成机制、发展过程及破坏模式。
通过实验模拟，可揭示岩土体在不同外部荷载作用下的力学行为和变形规律，进一步丰富岩土力学与工程地质理论体系，为支护结构的科学设计提供可靠依据。
降雨诱发型滑坡的发生机制与影响
持续强降雨会显著提高黄土类边坡的含水率，导致其抗剪强度下降，从而触发瞬时滑移。此类滑坡往往具备突发性强、滑速快、滑程远等特点，极易造成房屋倒塌、道路损毁、农田被埋等严重后果，对基础设施构成重大威胁。
现有的治理措施普遍存在设计经验化、施工质量难控、加固效果不明确等问题。因此，亟需借助科学化的试验手段，对支护结构的实际工作性能进行系统评估，进而提升防治工程的可靠性与有效性。
试验目标与研究内容
本次模型试验主要围绕以下几个方面展开：
- 模拟典型滑坡灾害的发生与发展过程；
- 评估格构锚固体系在滑坡荷载作用下的变形响应特性；
- 获取边坡表面的全场位移场与应变场分布信息；
- 分析锚固结构内部的应力传递路径与变形协调能力；
- 为格构锚固系统的结构优化提供高精度实验数据支持。
三维全场测量方案设计
数字图像相关技术（DIC）作为一种基于图像匹配的非接触全场测量方法，具备多项技术优势：
- 全场高分辨率监测：可实现任意位置的位移与应变精确提取；
- 非接触测量：避免传感器安装带来的结构扰动；
- 动态实时性：适用于加载过程及滑坡演化的连续观测；
- 三维重建能力：支持生成位移云图、应变云图等可视化结果；
- 数据维度丰富：可输出位移矢量、应变分量、主应变等多种参数。
1. 测量设备配置
选用工业级相机，配置1200万像素传感器与12mm焦距镜头，测试幅面覆盖3.5×2.5米范围。
测量原理：在模型表面人工绘制随机散斑图案，利用DIC算法比对变形前后图像的像素变化，计算出全场位移并进一步求解应变场。
由于模型视场较大，且两侧框架可能遮挡补光，采用毛笔手工点制散斑，合理控制斑点尺寸与分布密度。同时，在中部混凝土锚固结构上粘贴若干标记点，以增强局部纹理特征，确保DIC系统能稳定识别关键区域。
2. 模型制备与试验准备
模型材料采用泥沙混合物，模拟真实地质层的地表结构；按1:15比例缩尺构建，整体尺寸为1.5米×4米，其中有效观测区域为1.5米×3米。
3. 设备布置与标定
完成XTDIC系统的组装与调试后，进行相机标定。将镜头焦距调整至模型前后区域的中间位置，确保整个观测范围内具备足够景深，保障图像清晰度与测量精度。
4. 加载与数据采集
通过后端液压装置向前推动模型，模拟边坡在极端工况下的受力状态。同步调节DIC系统的拍摄帧率，启动连续记录，全程捕捉变形发展过程。下图为滑坡破坏后的模型状态。
测试结果分析
1. 位移场分布特征
前推位移云图显示：
- 坡顶区域最大位移达344.419mm；
- 坡脚区域最小位移为143.101mm。
上浮位移云图显示：
- 坡顶最大上浮量为176.654mm；
- 坡脚底部最小上浮量仅为2.231mm。
边坡顶部与底部关键点的前推及上浮位移随时间变化曲线如下：
护坡结构锚关键位置的位移响应曲线：
边坡裂纹起始发展位置示意图：
边坡最终破坏形态图：
结论与展望
本研究采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，成功实现了对大视场条件下边坡模型的全场三维变形监测。即使在前后景深差异较大的情况下，系统仍能获取完整、高质量的测试数据。基于DIC技术所获得的位移与应变场信息，可清晰还原边坡从变形累积到失稳破坏的全过程，并准确捕捉格构锚固结构的关键运动特征。
研究成果在多个层面体现出重要价值：
- 科学性强：深入揭示了格构锚固体系的承载机理、破坏模式、应力传递规律及其协同工作机制；
- 工程实用：为格构锚固结构的设计优化提供了坚实的数据支撑；
- 方法创新：验证了DIC技术在岩土工程模型试验中的可行性与优越性，具备向其他领域推广的应用前景；
- 决策支持：为滑坡防治工程的设计、施工与风险评估提供了有力的技术依据。
京公网安备 11010802022788号
