DIC技术用于滑坡格构锚固结构防治大尺度试验模拟研究

滑坡防治工程中，格构锚固结构（由钢筋混凝土格构梁与预应力锚杆组成）是广泛应用的关键技术。为验证其抗滑性能及失效机制，某科研团队开展了大尺度物理模型试验，模拟滑坡推力作用下，格构锚固体系的变形响应与破坏过程。传统应变片测量存在布点有限、难以捕捉全场变形等局限，因此引入三维数字图像相关法（3D-DIC）作为核心测量手段。

科研团队采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，对滑坡防治格构锚固模型进行三维全场变形监测，以试验数据验证滑坡的形成机理、演化过程和破坏模式，揭示地质体在各种因素作用下的力学响应和变形规律，丰富和完善地质学、岩土力学等相关学科理论，为优化设计提供科学依据。

DIC技术分析滑坡模型试验

本试验旨在模拟滑坡灾害发生过程，评估格构锚固体系在滑坡防治中的变形响应；通过获取边坡表面位移场与应变场分布，分析锚固体系的应力分布与变形协调能力，为格构锚固体系的优化设计提供变形数据支持。

DIC全场测量方案

数字图像相关技术（DIC）是一种基于图像匹配的非接触式全场变形测量方法，具有以下优势：

全场高分辨率监测：可获取任意位置的位移与应变；

非接触式：避免人为扰动；

动态实时性：适用于加载、滑坡全过程；

三维重建能力：可构建变形云图、应变云图；

数据丰富：可输出位移矢量、应变分量、主应变等。

通过在模型表面布置随机散斑图案，在变形前后采集图像，利用DIC算法计算图像匹配位移，进而得到变形场与应变场。

模型对象为滑坡，因视场较大且两边有框架会遮挡补光，故采用毛笔点制散斑，斑点尺寸与分布密度优化设计，在中间的混凝土结构锚上贴几个标记点，确保纹理特征可被DIC测量系统识别。

测试过程

1. 模型制备

材料：泥沙混合材料，地质层实验模型地表；

比例：按1:15缩放；

尺寸：模型尺寸为1.5米*4米；

观测区域：1.5米*3米

2. 仪器布置

• XTDIC三维全场应变测量系统组装调试，标定。将镜头焦距调整到前后的中间位置。确保前后区域有足够景深能拍摄到清晰的照片。

• 加载过程：通过后端的液压装置前推，模拟灾害时边坡受力。
• 调整DIC设备拍摄帧率，开始实验。（下图为破坏后模型）

测试结果与位移场、应变场数据

1. 位移场云图

滑坡面前推位移图：

坡顶区域：最大位移量344.419mm

坡脚区域：最小位移143.101mm

边坡面上浮位移图：

坡顶区域：最大上浮位移量176.654mm

坡脚区域：底部最小位移量2.231mm。

边坡表面底部及顶部关键位置，前推及上浮位移曲线：

护坡结构锚关键位置位移曲线：

边坡裂纹产生位置：

边坡最终破坏形态：

DIC技术在该大尺度滑坡模型试验中成功实现了无接触、高精度、全场应变/位移监测，克服了传统点式测量的不足。其提供的三维变形场数据不仅验证了格构锚固结构的抗滑机理，更揭示了复杂受力下的隐蔽失效模式，为滑坡防治工程的优化设计与安全评估提供了科学依据。