1.粒子图像测速技术和试验系统
粒子图像测速技术于1984年首次报道。该技术起源于流体力学，起初是为了更好地理解牛顿流体中的湍流行为，后来引入岩土工程中用来分析颗粒材料变形和位移等相关问题，现如今该技术已经在能源燃烧、流场测量、实时监控、矿业加工、海洋学、地质学等各个领域广泛应用。White等（2003）首次在物理模拟实验中使用粒子图像测速技术，该技术运用在地质灾害物理模拟实验中比传统照相机拍摄图片进行定性或半定量的处理方法在空间和时间分辨率上提升了一个数量级。与粒子图像测速技术前身LDV（激光多普勒测速仪）只能测量单点流速相比，粒子图像测速技术可分析二维（甚至三维）速度矢量场，更有利于研究应变分布和变化，滑坡、泥石流和地震等地质灾害发育、演化。
近年来，越来越多的学者将粒子图像测速技术与构造物理模拟进行结合，与传统分析方法相比，该方法是一种快速且精确的定量分析技术，并且这种技术是一种非入侵性的，不会对被测量物体造成破坏。如在海底水下滑坡物理模拟实验中，该技术能将启滑全过程更好的可视化。
将粒子图像测速技术和图像捕捉与处理分析联合对实验过程中变形前后的图像进行变形及渗流分析（杜建明等，2021）。实验所需装置和材料主要包括光学平台、计算机、激光器、高速CCD相机、滤镜、模型槽、透明颗粒、孔隙流体、荧光染色剂等，详见图1。当物体被激光照射时，由于激光的相干性会在其表面呈现颗粒状结构或光暗斑点，这种结构称为“激光散斑”。由于物体在位移、振动和变形前后的散斑图样不同，因此可以利用激光散斑技术实现土体变形的观测。在物理模型试验中使用激光光源时，避免自然光线对试验结果的影响，应在黑暗或者深色背景下进行（严少华等，2020）。激光散斑图案的变化能够反映土体位移、变形情况。因而有时也可不使用荧光染色剂而直接使用激光照射透明土体模型，也可获取土体内部变化图像，研究土体变形相关问题时，多使用此种方法。相机拍摄方向与激光射人方向垂直，将试验所获图像输入计算机，借助图像分析技术，相关函数等方法构建土体内部三维图像，进而获得土体变形、渗流等信息。
图1 基于粒子测速技术滑坡物理模型试验图像采集系统
目前国内外研究人员已经开展了基于粒子测速技术和透明土试验技术的水下滑坡渗流可视化研究。Ezzein and Bathurst(2011)测定粗粒和细粒熔融石英砂透明土的渗透系数。Sui and Zheng(2018)开展透明土体渗流研究，观测到水下滑坡在水位下降条件下渗流路径是水平的。蔡松林(2019)讨论持续降雨引起斜坡降雨入渗下均匀流及非均匀流（大孔隙流）的运移特征。Zhou等(2022)模拟水库泄洪条件下，水位快速下降对边坡稳定性影响。
2. 地下水对缓倾滑坡的影响研究
缓倾滑坡是砂泥岩互层的岩层中常发育的一种特殊类型的滑坡，岩层倾角较缓、一般小于10°。黄润秋等（2005）通过对四川省宣汉县天台乡滑坡形成过程和机制分析，指出了地下水在该类滑坡形成过程中起到了特殊作用；Matjaž等（2004）通过对斯洛文尼亚的2个缓倾滑坡研究，提出诱发此类滑坡的主要原因是由持续降雨引起的高承压水作用；Sérgio等（2006）研究了渗透率不同的土体中孔隙水压力的产生原理，并提出了相应的坡体变形破坏模式；赵权利等（2014）提出了承压水作用范围的概念，并推导了承压水作用范围的计算公式，并对缓倾滑坡启动判据进行了修正。
底滑面上由承压水形成的扬压力对触发缓倾滑坡起到了至关重要的作用。李文辉（2014）通过大量的室内物理模拟试验，系统地研究了平面型和楔形块体在后缘裂缝冲水状态下地下水流在沿底滑面从后缘入渗到前缘排泄点的动态变化过程及其对应的扬压力沿剖面的分布形式及其动态变化规律。但当前研究多在扬压力沿滑坡滑动方向剖面上的分布形式。事实上，因缓倾滑坡一般都具有横向宽度远大于纵向长度、滑坡两侧与前缘边界呈扇形、前缘的地下水排泄点连线也呈扇形分布，有些滑坡不同部位的滑动方向呈放射状分布等特点，不难推测，在空间上缓倾滑坡，尤其是平面面积较大的缓倾滑坡，地下水从后缘拉张裂缝（或拉陷槽）入渗进入底滑面后，可能会以不同的渗流形式（如平行状、放射状）从后缘向前缘排泄（李伟等，2018）。不同的地下水渗流形式必然导致底滑面上扬压力沿剖面方向分布形式的差别，并由此造成稳定性的差异，这也是本次研究的重点内容。
综上所述，地下水对缓倾滑坡影响巨大，因此，利用粒子测速试验技术并结合透明土模拟天然岩土体开展滑坡渗流可视化研究，结合高清图像处理技术可以便捷、直观地反映滑坡发育全过程，确定地下水的作用机制，尤其是承压水的渗流特征，对缓倾滑坡研究有重要的理论意义和工程价值。
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