守护生命与工程的“隐形卫士”！看看科研人员如何用高科技进行边坡变形预测研究

前言：

边坡之险，不容小觑。一旦边坡 “发脾气”，滑坡、塌方、泥石流等灾害便可能接踵而至，让周边的一切陷入绝境。

边坡变形监测尤为重要，它就像是一位“隐形卫士”，以科技之力，监测降雨工况下边坡变形破坏机理，为边坡防护和工程质量保驾护航！

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边坡位移为何需要预测研究？

滑坡灾害在工程中频繁发生，已成为我国主要的地质灾害之一。在滑坡灾害孕育过程中会受降雨、人类活动、地质构造等多种因素的影响，导致边坡位移的精准预测极为困难。

因此，科研人员必须对边坡的位移精准预测，用先进的测试手段发现潜在风险。由于不同类型边坡的变形破坏模式各不相同，变形破坏模式多样，需要全面监测。科研人员选择采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，对沙土边坡模型进行“受力变形机理研究”。

沙土边坡变形预测模型

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室内缩尺实验“测不准”困局

在边坡地质灾害研究中，物理相似模型试验是揭示失稳机理的核心手段，却长期受制于监测技术瓶颈：

▸接触式传感器植入扰动模型：传统位移计易受雨水冲刷破坏，且安装扰动斜坡原始状态

▸表面信息丢失：传统测量方式仅获取离散点数据，无法获取坡体内部滑移带演变

▸瞬态过程分析断层：人工降雨引发的渗流-变形耦合过程缺乏全场动态记录

▸微剪切带识别无能：毫米级初始剪切变形难以捕捉

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DIC技术用于边坡变形测试

采用XTDIC三维全场应变测量系统，测试分析降雨过程中土壤边坡模型全场位移。

• 全域非接触测量

→ 避免传感器埋设扰动模型原始结构

• 三维变形场构建

→ 同步输出X/Y/Z三向位移+时间序列演化

• 内部滑移面可视化

→ 通过透明观测窗捕捉潜在滑裂带形成过程

• 微应变精准识别

→ 分辨30με（微应变）量级的土体剪切变形

• 多物理场耦合分析

→ 融合孔隙水压数据建立渗流-变形关联模型

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DIC三维全场应变测量方案

• 快速捕捉大型结构的全场位移与全场应变

• 非接触式、实时跟踪沙土边坡模型表面运动

• 捕捉毫米级到微米级的动态位移与应变分布

大视场光源进行补充照明

实验实施方式

将沙土边坡模型置于实验架上，使用XTDIC三维全场应变测量系统，采集降雨过程中边坡模型的数据信息，以进行后续数据处理工作。

XTDIC三维全场应变测量系统在沙土边坡变形测试中的应用，实现了全场变形分析：

• 静态与动态测试的全流程光学监测

• 全视场、更高精度的位移/应变分布分析

• 大幅减少传感器布设和维护成本

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边坡研究-科技助力工程安全

在沙土边坡模型表面，采用活性炭颗粒与沙土混合制作散斑。采用XTDIC三维全场应变测量系统，采集在降雨过程中沙土边坡模型表面图像序列。

通过DIC软件进行图像匹配，计算沙土边坡模型位移场与应变场。

• 位移场分析：显示边坡顶部出现显著水平位移，中部区域发生下沉变形。

• 应变场分析：主应变集中在坡顶至中部区域，应变集中区域与位移场分布高度一致。

• 破坏模式识别：通过变形场演化分析，识别出典型的“滑移式”破坏模式，临界破坏面呈弧形分布。

结语：

沙土边坡流动性强，易变形，且环境复杂

非接触式DIC测量高科技手段，正是定位滑坡潜在滑动面位置和关键部位的关键

为滑坡治理工程优化、支护结构的设计提供定量依据

是守护生命与工程的“隐形卫士”！

本文技术应用来自新拓三维XTDIC三维全场应变测量解决方案