1、感器埋入大坝周边缝和板间缝利用所研制的专用粘接剂， 将光纤传感网络胶接在混凝土面板表面以监测其随机裂缝产生和发展， 并取得了定经验和成果。为适应周边缝的监测，我们正与国防科工委所 属的厂合作，研制开发新的大量程以上传感器，可望近期 生产出样品。我们的目标是将上述产品通过再次实验后，力争用到清江水 布垭水电工程世界上最高的破面板堆石坝，坝高米中去，为进 步的推广应用创造条件。为了监测高陡边坡及滑坡体的深度变形，我们还 研制了种螺旋式胶棒光纤传感器。分别埋设在清江隔河岩厂房高边坡和 库区军家田滑坡，目前正在测试之中。 上述研究，不仅取得了国家自然科学基金的资助还列 入了国家电力总公司的重大科研项目。同时，还取得了湖北省清江水电开 发有限责任公司，水利水电工程集团公司，湖北省兴山天星水电集团， 市长途电信传输局等单位的大力支持和帮助。长江水电工程，清江 高坝洲水电。限，以致于目前土岩爆破过程中仍然只有 的爆炸能量转化成岩矿破碎的有用功，其余近的能量都以光 能声能热能和震动能等不同形式白白浪费。因此而造力物力 财力和时间的严重浪费，并因此而产生过量的有毒气体，空气遭受污染。 不仅如此，有时还会造成过度的震动，产生过量的飞石，使感器系列研究与开发 大坝等水工建筑物以及桥梁高层建筑高陡边坡的安全监测，目前 正面临技术更新换代的新形势。传统的监测方法是以电阻式应变计等电测 仪器为代表进行点式监测。实践证明它存在若干缺陷对测点物性有 影响耐久性差易受强磁场于扰信息量受局限，不 易形成自动监测系统。因此，研究水利水电工程安全监测的高新技术显得 非常必要。同时，要真正使大坝安全监测自动化技术向实时在线监控远 程自动化网络方向迈进，新的传感技术是成败的关键。在各国竞相开发的 安全监测高新技术中，光纤传感技术处于中心地位，是研究开发的热点。
2、美国的工业炸药耗量就高达亿公斤，而且此后还有所增 加近年来，我国工业炸药的耗量也达此水平。这些炸药，绝大部分都用 于岩矿的爆破。有些岩矿爆破工程次用炸药量就多达万吨以上，爆破方 量达千万立方米，单项工程如工程的总用药量达百万吨，爆破方量多 达几亿立方十。因此，精密控制爆炸能量的转化，有效地提高爆炸能量的 利用率，直是工程爆破的项艰巨任务，也是工程爆破界为之努力奋斗 的目标。不过，过去人们仅仅只是把它作为节能降耗提高经济效益的 个重要手段，而今天，随着全人类环境保护意识的普遍提高，精密控制爆 炸能量的转化已成为人类保护环境减少爆害提高爆破安全性的大新 需要。 工程爆破，至少有多年的历史。多年来，尽管世界各国的科 学技术人员对爆破进行了广泛而深入的研究，并取得了许多重要的研究成 果。但由于传统观念的束缚，迄今为止在爆炸能量转化的精密控制方面所 取得的成效仍然非常。的开发与利用， 促进水电工程施工技术的产业化发展。 上述产品也可应用于相关行业，如交通铁道机场建筑等。 二项目背景与必要性 水电工程施工技术是个系统工程问题，涉及的内容很多。作为本工 程研究中心建设项目，拟解决的关键技术问题和当前拟实施的产业化项目 主要有以下三个子项目。 子项目 工程爆破爆炸能量转化的精密控制成套技术的开发与研究工程爆破，是工农业生产国防建设及人民生活中不可或缺的个极 为重要的特殊行业。无论是公路铁路建设水利水电建设等涉及国民经济 发展的重大基本建设，还是采矿等重要基础工业，也无论是国防人防等 关系到国家和人民安全的基本建设，还是城市房屋建设等关系人民生活 的基本建设，都离不开它。冒前，爆破已广泛地用于岩矿的破碎土壤的 压实建筑物的拆除等许多方面。不仅如此，爆破的工程量也是十分巨大 的。年代。
3、 木工程，尤其是用于征面板堆石坝监测的传感器很少，主要靠自己研制专 用传感器，包括设计加工埋设测试都有定难度。 本方向研究和开发水工建筑物智能化损伤识别技术光纤传感监 测系统的理论和技术，攻克主要监测项冒裂缝变形应变力温度等 的关键技术，开发出新代安全监测的新仪器新方法和新产品。 美国开始光纤传感器的研究最早大约是年，投资最大，仅 年就投资亿美元，主要集中在光纤传感器系统现代数字 光纤控制系统光纤陀螺核辐射监控飞机发动 机监控等计划。英国政府特别是贸易工业部十分重视光纤 传感技术，最早在年以该部为首成立了英国光纤传感器合作协会 。德国的光纤陀螺研究规模和水平仅次于美国而居世界第二位。 法国瑞士意大利等国也开展了光纤传感器的研究工作。日本制定了 年年光应用计划控制系统的七年规划，投资亿美元。 和在高强度混凝土预制预应力方形柱结构 的弯曲特性评价试验中，将光纤。感器埋入大坝周边缝和板间缝利用所研制的专用粘接剂， 将光纤传感网络胶接在混凝土面板表面以监测其随机裂缝产生和发展， 并取得了定经验和成果。为适应周边缝的监测，我们正与国防科工委所 属的厂合作，研制开发新的大量程以上传感器，可望近期 生产出样品。我们的目标是将上述产品通过再次实验后，力争用到清江水 布垭水电工程世界上最高的破面板堆石坝，坝高米中去，为进 步的推广应用创造条件。为了监测高陡边坡及滑坡体的深度变形，我们还 研制了种螺旋式胶棒光纤传感器。分别埋设在清江隔河岩厂房高边坡和 库区军家田滑坡，目前正在测试之中。 上述研究，不仅取得了国家自然科学基金的资助还列 入了国家电力总公司的重大科研项目。同时，还取得了湖北省清江水电开 发有限责任公司，水利水电工程集团公司，湖北省兴山天星水电集团， 市长途电信传输局等单位的大力支持和帮助。长江水电工程，清江 高坝洲水电。
4、和稳定性问题研究。该方向在国家自然科学基金项目，国家电力公司重大项目的资助下， 已研究和开发了批有价值的科研成果，在附近些工程中应用，效果好， 进步的研究和开发可形成产品，具有十分广阔的应用前景和市场。 水电工程施工多媒体计算机仿真系统研究和开发 该研究方向主要从事三维计算机图形图像技术和可视化技术在水电 工程施工过程中的应用。它以工程所处的地形水文相关工程为基础数 据库系统，以三维动画图形方式显示整个施工区域的地形地质条件，同时 建立了友好的人机界面和相关工程施工过程的计算机图形显示系统，选择 优化的施工方案，对施工过程的动态显示技术进行研究。主要方向有如下 几个 水电工程施工导截流计算机仿真动态模拟 水电工程混凝土浇筑施工计算机仿真动态模拟 水电工程土石坝填筑施工计算机仿真动态模拟 ④水电工程上石方开挖计算机仿真动态模拟。 在工程专项科研项目霍英东基金。美国的工业炸药耗量就高达亿公斤，而且此后还有所增 加近年来，我国工业炸药的耗量也达此水平。这些炸药，绝大部分都用 于岩矿的爆破。有些岩矿爆破工程次用炸药量就多达万吨以上，爆破方 量达千万立方米，单项工程如工程的总用药量达百万吨，爆破方量多 达几亿立方十。因此，精密控制爆炸能量的转化，有效地提高爆炸能量的 利用率，直是工程爆破的项艰巨任务，也是工程爆破界为之努力奋斗 的目标。不过，过去人们仅仅只是把它作为节能降耗提高经济效益的 个重要手段，而今天，随着全人类环境保护意识的普遍提高，精密控制爆 炸能量的转化已成为人类保护环境减少爆害提高爆破安全性的大新 需要。 工程爆破，至少有多年的历史。多年来，尽管世界各国的科 学技术人员对爆破进行了广泛而深入的研究，并取得了许多重要的研究成 果。但由于传统观念的束缚，迄今为止在爆炸能量转化的精密控制方面所 取得的成效仍然非常。
5、 与传统的传感器相比，它具有如下的优点集传感与传输于体，可 实现远距离测量和监控次测定就可获得整个光纤区域的维分布 图能在条长达数千米的传感器光纤环路上获得几十几百条信息， 单位信息成本大大降低测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度 抗强电磁干扰易于实现自动监测与预警功能监测系统。因此， 它具有广泛的应用前景。 我们通过近几年的研究和现场实验，在分布式光纤的埋设工艺大坝裂缝监测高陡边坡和滑坡深部变形及传感器的研制方面取得了定的进 展。以工程临时船闸为背景，在国内首次进行斜交分布式光纤裂缝传 感高新技术的现场实验研究，所探索出的大体积混凝土光纤埋设工艺和细 部构造基本可行。混凝土面板堆石坝的原型监测是目前亟待解决的重大难 题之，因面板与压实堆石坝的变形模量相差悬殊，二者不协调易使面板 和上水系统受到损伤，进而导致漏水，给大坝安全造成威胁。对此我们将 自己研制的传。项目国家电力公司重大项目 资助下，上述研究已开发形成了若干套动态仿真系统，有些正在工程中应 用，如施工截流计算机仿真动态模拟和混凝土浇筑施工计算机仿真动态模 拟在工程中应用，受到了用户的高度称赞。进步研究可开发形成产 品，在水电工程及相关工程施工中应用，也具有广阔的开发应用前景和市 场。 此外，积极拓展新的研究开发方向，近期将发展的几个方向如下 水电工程施工中大型现代化机械的精密检测及其仪器仪表研究与 开发 电力生产全过程的计算机仿真技术及系统研究与开发 水电工程岩土加固系统的工艺方法及材料的研究与开发④系列胶粘剂技术及产品开发研究。 本中心的目标将是依托世界最大的水电工程工程，及长江。 清江流域梯级开发，水电工程最密集且以水电为经济增长点的城市 市，结合我校水电学科优势，以及学校的综合实力，建成我国乃至世 界水电施工技术研究与开发基地。加速我国水电施工产。
6、限，以致于目前土岩爆破过程中仍然只有 的爆炸能量转化成岩矿破碎的有用功，其余近的能量都以光 能声能热能和震动能等不同形式白白浪费。因此而造力物力 财力和时间的严重浪费，并因此而产生过量的有毒气体，空气遭受污染。 不仅如此，有时还会造成过度的震动，产生过量的飞石，使感器系列研究与开发 大坝等水工建筑物以及桥梁高层建筑高陡边坡的安全监测，目前 正面临技术更新换代的新形势。传统的监测方法是以电阻式应变计等电测 仪器为代表进行点式监测。实践证明它存在若干缺陷对测点物性有 影响耐久性差易受强磁场于扰信息量受局限，不 易形成自动监测系统。因此，研究水利水电工程安全监测的高新技术显得 非常必要。同时，要真正使大坝安全监测自动化技术向实时在线监控远 程自动化网络方向迈进，新的传感技术是成败的关键。在各国竞相开发的 安全监测高新技术中，光纤传感技术处于中心地位，是研究开发的热点。程，古洞口水电工程，清江隔河岩水电工程都是我们研究开 发的依托工程。重庆大溪河水电开发公司鱼跳水电工程将作为我们新轮 的现场试验基地。 随着光电技术的发展，生产光纤的成本将大幅度降低，光纤测试仪器 及光纤溶接机也相继降价，专用传感器和粘接剂若将来批量生 产，成本也不高。总之，光纤传感技术作为大坝安全监测新技术将大大低于常规监测的费用。 当前存在的主要问题是光纤通讯所用的光纤和测量仪器还不完 全适用于土木工程，需做定的改进。目前，我们正与信息产业部电子第 研究所取得联系，拟采用他们生产的特种光纤。光纤本身细小脆 弱，埋设工艺是关键，需在不同工程做大量实验。要将此种新技术转 化成生产力，首先要纳入水电工程的设计，这需得到设计单位和业主的认 可。清江水电开发有限责任公司对我们的研究非常关注，还有协议将成果 用于水布垭水电工程。目前国内外传感器产品很多，但真正能用于土。
7、项目国家电力公司重大项目 资助下，上述研究已开发形成了若干套动态仿真系统，有些正在工程中应 用，如施工截流计算机仿真动态模拟和混凝土浇筑施工计算机仿真动态模 拟在工程中应用，受到了用户的高度称赞。进步研究可开发形成产 品，在水电工程及相关工程施工中应用，也具有广阔的开发应用前景和市 场。 此外，积极拓展新的研究开发方向，近期将发展的几个方向如下 水电工程施工中大型现代化机械的精密检测及其仪器仪表研究与 开发 电力生产全过程的计算机仿真技术及系统研究与开发 水电工程岩土加固系统的工艺方法及材料的研究与开发④系列胶粘剂技术及产品开发研究。 本中心的目标将是依托世界最大的水电工程工程，及长江。 清江流域梯级开发，水电工程最密集且以水电为经济增长点的城市 市，结合我校水电学科优势，以及学校的综合实力，建成我国乃至世 界水电施工技术研究与开发基地。加速我国水电施工产。传感器埋置试件中，直接定量地测定了 变形数据，并进行了有关对比试验，试验结果显示，试件内部埋置光纤传 感器与应变仪，以及外部安装光纤传感器与千分表测定的数据对比，均具有高度的相关性。同时，他们还提出了光纤传感器作为测定钢材平均变形 值，以及确认混凝土裂缝宽度的检测方法，与传统的应变仪表相比，具有 显著的优越性。我国光纤传感器的第次全国会议是在年，到目前 为止，虽有长足进展，但离发达国家的研究水平仍存在不小的差距。 在结构损伤监测和损伤评估方面，柏林结构养护及现代化研究机构 将棵光纤粘接在构件上，在联邦材料研究中心试验厅内 对郊外铁路钢桥进行监测，测得横向大梁裂缝由的开展过程，加 拿大多伦多大学提出基于光纤折断原理的损伤定位系统，当材料中区 域损伤时，通过这区域的光线输出功率为零，由此可判断损伤位置，该 方法利用器件太多，不适于大范围测量。美国佛罗里达技术学院提出。
8、的开发与利用， 促进水电工程施工技术的产业化发展。 上述产品也可应用于相关行业，如交通铁道机场建筑等。 二项目背景与必要性 水电工程施工技术是个系统工程问题，涉及的内容很多。作为本工 程研究中心建设项目，拟解决的关键技术问题和当前拟实施的产业化项目 主要有以下三个子项目。 子项目 工程爆破爆炸能量转化的精密控制成套技术的开发与研究工程爆破，是工农业生产国防建设及人民生活中不可或缺的个极 为重要的特殊行业。无论是公路铁路建设水利水电建设等涉及国民经济 发展的重大基本建设，还是采矿等重要基础工业，也无论是国防人防等 关系到国家和人民安全的基本建设，还是城市房屋建设等关系人民生活 的基本建设，都离不开它。冒前，爆破已广泛地用于岩矿的破碎土壤的 压实建筑物的拆除等许多方面。不仅如此，爆破的工程量也是十分巨大 的。年代。和稳定性问题研究。该方向在国家自然科学基金项目，国家电力公司重大项目的资助下， 已研究和开发了批有价值的科研成果，在附近些工程中应用，效果好， 进步的研究和开发可形成产品，具有十分广阔的应用前景和市场。 水电工程施工多媒体计算机仿真系统研究和开发 该研究方向主要从事三维计算机图形图像技术和可视化技术在水电 工程施工过程中的应用。它以工程所处的地形水文相关工程为基础数 据库系统，以三维动画图形方式显示整个施工区域的地形地质条件，同时 建立了友好的人机界面和相关工程施工过程的计算机图形显示系统，选择 优化的施工方案，对施工过程的动态显示技术进行研究。主要方向有如下 几个 水电工程施工导截流计算机仿真动态模拟 水电工程混凝土浇筑施工计算机仿真动态模拟 水电工程土石坝填筑施工计算机仿真动态模拟 ④水电工程上石方开挖计算机仿真动态模拟。 在工程专项科研项目霍英东基金。
9、程，古洞口水电工程，清江隔河岩水电工程都是我们研究开 发的依托工程。重庆大溪河水电开发公司鱼跳水电工程将作为我们新轮 的现场试验基地。 随着光电技术的发展，生产光纤的成本将大幅度降低，光纤测试仪器 及光纤溶接机也相继降价，专用传感器和粘接剂若将来批量生 产，成本也不高。总之，光纤传感技术作为大坝安全监测新技术将大大低于常规监测的费用。 当前存在的主要问题是光纤通讯所用的光纤和测量仪器还不完 全适用于土木工程，需做定的改进。目前，我们正与信息产业部电子第 研究所取得联系，拟采用他们生产的特种光纤。光纤本身细小脆 弱，埋设工艺是关键，需在不同工程做大量实验。要将此种新技术转 化成生产力，首先要纳入水电工程的设计，这需得到设计单位和业主的认 可。清江水电开发有限责任公司对我们的研究非常关注，还有协议将成果 用于水布垭水电工程。目前国内外传感器产品很多，但真正能用于土 。 与传统的传感器相比，它具有如下的优点集传感与传输于体，可 实现远距离测量和监控次测定就可获得整个光纤区域的维分布 图能在条长达数千米的传感器光纤环路上获得几十几百条信息， 单位信息成本大大降低测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度 抗强电磁干扰易于实现自动监测与预警功能监测系统。因此， 它具有广泛的应用前景。 我们通过近几年的研究和现场实验，在分布式光纤的埋设工艺大坝裂缝监测高陡边坡和滑坡深部变形及传感器的研制方面取得了定的进 展。以工程临时船闸为背景，在国内首次进行斜交分布式光纤裂缝传 感高新技术的现场实验研究，所探索出的大体积混凝土光纤埋设工艺和细 部构造基本可行。混凝土面板堆石坝的原型监测是目前亟待解决的重大难 题之，因面板与压实堆石坝的变形模量相差悬殊，二者不协调易使面板 和上水系统受到损伤，进而导致漏水，给大坝安全造成威胁。对此我们将 自己研制的传。
10、传感器埋置试件中，直接定量地测定了 变形数据，并进行了有关对比试验，试验结果显示，试件内部埋置光纤传 感器与应变仪，以及外部安装光纤传感器与千分表测定的数据对比，均具有高度的相关性。同时，他们还提出了光纤传感器作为测定钢材平均变形 值，以及确认混凝土裂缝宽度的检测方法，与传统的应变仪表相比，具有 显著的优越性。我国光纤传感器的第次全国会议是在年，到目前 为止，虽有长足进展，但离发达国家的研究水平仍存在不小的差距。 在结构损伤监测和损伤评估方面，柏林结构养护及现代化研究机构 将棵光纤粘接在构件上，在联邦材料研究中心试验厅内 对郊外铁路钢桥进行监测，测得横向大梁裂缝由的开展过程，加 拿大多伦多大学提出基于光纤折断原理的损伤定位系统，当材料中区 域损伤时，通过这区域的光线输出功率为零，由此可判断损伤位置，该 方法利用器件太多，不适于大范围测量。美国佛罗里达技术学院提出。 木工程，尤其是用于征面板堆石坝监测的传感器很少，主要靠自己研制专 用传感器，包括设计加工埋设测试都有定难度。 本方向研究和开发水工建筑物智能化损伤识别技术光纤传感监 测系统的理论和技术，攻克主要监测项冒裂缝变形应变力温度等 的关键技术，开发出新代安全监测的新仪器新方法和新产品。 美国开始光纤传感器的研究最早大约是年，投资最大，仅 年就投资亿美元，主要集中在光纤传感器系统现代数字 光纤控制系统光纤陀螺核辐射监控飞机发动 机监控等计划。英国政府特别是贸易工业部十分重视光纤 传感技术，最早在年以该部为首成立了英国光纤传感器合作协会 。德国的光纤陀螺研究规模和水平仅次于美国而居世界第二位。 法国瑞士意大利等国也开展了光纤传感器的研究工作。日本制定了 年年光应用计划控制系统的七年规划，投资亿美元。 和在高强度混凝土预制预应力方形柱结构 的弯曲特性评价试验中，将光纤。
参考资料：
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水电工程施工技术工程研究中心建设项目可行性研究报告