PIV在砂箱模拟实验中的应用：数据处理与地质构造模拟研究

本文主要探讨了基于粒子图像测速系统（Particle Image Velocimetry, PIV）的砂箱模拟实验方法研究与实例分析。PIV作为一种无扰动流场测量技术，通过高分辨率相机捕捉连续图像，然后通过复杂的计算分析来解析出图像中各点的速度矢量，这对于理解和模拟复杂流体运动场景，如地质构造中的砂箱模拟实验具有重要意义。 在中国地质大学(北京)构造模拟实验室，PIV被广泛应用到砂箱物理模拟实验中。实验过程详细阐述了如何使用PIV进行实时监测和记录砂粒运动，包括测量的关键参数如砂粒运动速率、切应变率和涡度等。这些参数的采集与处理涉及到图像预处理、特征提取、矢量计算等一系列步骤，确保数据的准确性和可靠性。 文章着重介绍了一套完整的数据处理流程，包括图像配准、流场重建、误差分析以及后期的数据可视化，这些都是PIV分析过程中不可或缺的环节。通过这些数据处理，研究人员能够将实验数据转化为可用于定量研究构造变形几何学、运动学和动力学的模型，从而更深入地理解地质构造的演变过程及其驱动机制。 实例分析部分展示了PIV在砂箱模拟实验中的实际应用效果，通过具体的案例，作者证明了这种方法在解释和预测地质构造变形方面的巨大潜力。通过模拟结果，科学家们可以量化分析地壳的应力状态、断层滑移行为等关键参数，为地质灾害预警、矿产资源勘探以及地质工程等领域提供了有力支持。 这篇论文不仅提供了一种先进的砂箱模拟实验技术，还强调了其在地质科学领域的实际应用价值，对于推动该领域科研工作的进步具有重要参考意义。