应用探析|高速摄像机、DIC应变测量系统、PIV流场测量系统在地质灾害防控中的应用

泥石流运动机制涉及复杂的固液两相流耦合作用，其流速、剪切力等对灾害评估至关重要。

采用高速摄像机能够以全画幅万帧级速率捕捉泥石流运动过程中的每一个细节，从泥石流的流动到堆积，记录其流态变化、流速、流量等关键参数，观测泥石流遇到障碍物时的绕流等现象，为灾害评估提供图像数据支撑。

粒子图像测速（PIV）系统通过追踪失踪粒子运动轨迹，精确捕捉泥石流内流场分布及湍流结构，结合数值模型验证泥石流冲击力预测的准确性。

边坡滑坡通常伴随降雨、地震、人类活动外部因素导致的渐进式变形现象如裂缝、下沉，以及变形到一定程度后的突发性滑动。

采用高速摄像机可以监测边坡在不同载荷下的变形和破坏过程，捕捉边坡表面出现的微小裂缝、岩土体的位移及滑动面的形成和发展，为边坡稳定性的评价和加固措施的制定提供有力支持。

数字图像相关（DIC）应变测量系统通过非接触式全场应变分析，实时监测边坡模型在降雨或水位升降条件下的应变场，定位潜在滑坡面。

岩石在复杂应力下的破裂行为是地质灾害防控的研究重点。

DIC应变测量系统，搭配超高速摄像机，通过在岩石表面标记的散斑图案，利用数字图像相关算法，清晰显示岩石在弹性变形阶段、屈服阶段以及破坏阶段的应变变化情况。记录压裂过程中裂隙的生成时序与裂纹扩展路径。

地震动荷载易触发建筑物坍塌、滑坡等链生灾害，需通过物理模拟研究其动态响应。

高速摄像机可结合DIC技术，捕捉振动台模拟地震波传播引起的物体动态位移和抛射轨迹。计算出模拟物体的倾斜角、运动速度、加速度，为建筑的抗震设计提供实验依据。

从岩土体变形破坏机制，到链生灾害模拟，高速摄像机、DIC应变测量系统、PIV流场测量系统凭借高时空分辨率及非接触测量的优势，成为地质灾害防控领域研究中不可或缺的科学仪器，在应对水库全寿期地质灾害、保护生态环境、保障人民生命财产安全中必将发挥重要的技术支撑作用。