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三维摄影测量技术在土工离心模型试验中的应用(4)

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摘要：

由于激光传感器测量范围是模型中轴线附近的坝坡，所以可将激光传感器测得对应时间的坝坡沉降变形过程与前文结果进行对照。由激光传感器测得土石坝模型中轴线附近坝坡的沉降变形如图15所示。

图15 试验过程中土石坝模型中轴线附近坝坡的沉降变形

由图15可以看出，在离心模型试验过程中，模型中轴线附近坝坡的沉降随着离心加速度的增大而增大。数据表明，最终坝顶沉降为49.11 mm，且沉降量沿着坝坡向下逐渐减小，在与坝基的相交线处，沉降量小于10 mm，变形不明显。对照图14，由激光传感器和三维摄影测量技术测得的模型沉降变形过程一致，说明三维摄影测量技术可用于对该离心模型进行变形监测。

试验中由激光传感器测量的区域与三维摄影测量的标记点不重合，选取激光传感器测量区域周围的3组标记点，求取各组标记点试验结束时（60g-3）沿模型箱高度方向上的坐标平均值，并将它们与由激光传感器测量得到的结果进行对比，如图16所示。数据表明，由三维摄影测量技术与激光传感器测得数据的最大偏差是8.89 mm，占土石坝模型高度的7.4%，平均偏差是0.56 mm，占土石坝模型高度的0.5%。造成偏差的主要原因是两种方法测量的点不重合，模型表面并非理想平面且在试验过程中发生不均匀变形。

图16 由激光传感器与三维摄影测量技术测量得到的结果对比

相比于激光传感器，三维摄影测量技术除了可以监测模型的沉降，还可以得到模型表面标记点在其它方向上的位移，这对分析模型的整体变形乃至破坏过程具有指导性的意见。由三维摄影测量技术得到的模型中轴线上各标记点在沿模型箱长度、高度两个方向上的最终位移如图17所示，说明坝体在向下沉降的同时，还会侧向移动，坝体变形不均匀，最终发生破坏。

因此，本文提出的三维摄影测量技术可适用于土工离心模型的变形监测，应用该技术可以实现对模型某个区域变形过程的监测，为分析模型的变形以及破坏提供依据。

图17 土石坝模型中轴线上各标记点的最终位移

4 结论

（1）本文提出了三维摄影测量技术并将其应用在离心模型试验中，可以实现变形的三维监测，目前在土工离心模型试验中应用的摄影测量技术仅限于对模型平面变形的测量。（2）本文提出的三维摄影测量技术应用到软基土石坝的离心模型试验中，试验中还采用了激光位移传感器进行模型监测，试验结果表明两种方法测得的变形趋势一致，数值相近。表明本文提出的技术可以应用于离心模型试验。（3）为了进一步在土工离心模型试验中推广应用三维摄影测量技术，还需要提高测量精度，具体措施有：将用于标定摄像机参数的标记点设在模型箱壁上，每一步计算前均重新标定摄像机的参数；试验中架设3台摄像机，校正计算结果；考虑并解决由于摄像机畸变而引起的系统误差。

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文章来源：《岩土工程学报》网址: http://www.ytgcxb.cn/qikandaodu/2021/0122/485.html