水电工程施工技术工程研究中心(1)

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1、教 育 部水电工程施施工技术术工程研研究中心心全 称：水电工工程施工工技术工工程研究究中心 所属行行业领域域：水利、电电力 依 托 高 校：三峡大大学 中 心心 负 责 人人：周厚贵贵 黄达达海 保保长汉 罗先启启 电 话话：（07717）6646993844 传 真真：（07717）6646993844 联 系系 人：保长汉汉 电 话话：（07717）6646993077 传 真真：（07717）6646993077 详 细 地 址：湖北省省宜昌市市云林路路32号号 邮 政 编 码：44330022 填 报 日 期：20000年111月55日目 录一、项目摘摘要（ll）二、项目背背景与必必要

2、性（66）三、三峡大大学现有有基础条条件 （220）四、主要目目标与任任务 （335）五、中心组组建总体体设计与与布局结结构 （339）六、近期拟拟实施的的高新技技术产业业化项目目名称及及其可行行性分析析 （443）七、依托单单位意见见（组织织、条件件、保障障等） （661）八、省教育育厅意见见 （663）九、附件11 投资资保证书书（664） 附附件2 公司章章程（655） 附件33 有市市场前景景的重要要科技成成果简介介（777） 附件44 三峡峡大学简简介（880） 附附件5 三峡大大学重点点学科、重重点实验验室简介介（883） 附附件6 三峡大大学文件件（888）教育部水电电工程施施工

3、技术术工程研研究中心心建设项目可可行性研研究报告告一、项目摘摘要三峡地区位位于长江江中上游游和我国国中西部部的结合合部，宜宜昌市位位于三峡峡的出口口，它是是我国乃乃至世界界最大的的水电基基地，交交通发达达、运输输便利。三三峡大学学便坐落落在湖北北宜昌市市，在三三峡水利利枢纽和和葛洲坝坝水利枢枢纽工程程近旁，它它是经教教育部批批准于220000年6月月由原武武汉水利利电力大大学宜昌昌校区与与原湖北北三峡学学院组建建而成。新组建的三三峡大学学是一所所以水电电为主要要特色的的综合性性大学，有有水工结结构工程程、水电电站仿真真、岩土土工程研研究中心心等一批批省部级级重点学学科和重重点实验验室，学学科优

4、势势明显，综综合实力力强，在在国内外外享有一一定的声声誉。三峡大学的的所在地地湖北北省宜昌昌市，是是世界上上最大的的水电基基地，宜宜昌市经经济的主主要特色色是水电电，建设设世界最最大的水水电城是是宜昌市市的奋斗斗目标。在在学校的的近旁有有世界著著名的最最大水电电工程三峡峡工程，国国内外各各种先进进的施工工机械和和施工技技术在工工程中使使用，我我国最大大的水电电施工企企业中国葛葛洲坝水水利水电电集团公公司就毗毗邻我校校，曾引引进、吸吸收和开开发了一一大批新新的施工工技术。学学校充分分利用行行业及地地域优势势，抓住住三峡、清清江流域域开发的的大好时时机，积积极为国国家重点点工程和和地方经经济建设设

5、服务。近近几年完完成和目目前承担担的国家家重点攻攻关课题题、国家家自然科科学基金金课题、三三峡工程程建设重重大课题题、霍英英东基金金项目等等数十项项，逐渐渐形成了了具有自自身特色色的研究究方向，在在高坝筑筑坝与施施工技术术、监测测新技术术及安全全监控技技术、新新型建筑筑材料、爆爆破新技技术、计计算机仿仿真与控控制技术术、水电电工程施施工过程程计算机机多媒体体三维动动态模拟拟等方面面具有较较大优势势。 水水利水电电工程施施工是一一项复杂杂的系统统工程问问题，涉涉及的因因素比较较多，从从施工技技术，施施工机械械到施工工组织管管理是十十分复杂杂的。就就施工技技术而言言，不同同类型的的水电工工程有不不

6、同的施施工方法法及技术术。随着着现代高高新技术术的不断断发展，新新材料的的不断涌涌现，大大容量高高速计算算机的出出现，使使施工方方法不断断革新，施施工技术术日新月月异。可可以说，现现代的水水电工程程建设行行业是一一个知识识密集、技技术密集集、资金金密集型型的产业业。引进进、吸收收、应用用新技术术，开发发新产品品，对水水利水电电工程行行业及相相关行业业来说，是是一项具具有十分分广阔前前景的高高新技术术产业。 目目前，我我国水电电工程施施工技术术，引进进和应用用技术方方面比较较多，开开发利用用、创建建自己品品牌的产产品则很很少。研研究和开开发现有有的施工工技术，形形成产品品，推向向市场，对对推动我

7、我国水利利水电工工程建设设，改革革水电工工程施工工技术市市场有重重要的理理论和实实际意义义。 水水电工程程施工技技术研究究中心的的建设项项目，就就是在我我校多年年科学研研究成果果的基础础上，将将成果转转化为产产品，通通过市场场推广到到水电工工程施工工企业，加加速水电电工程施施工技术术的改革革，将成成果转化化为生产产力，为为国民经经济建设设服务。 本本中心目目前的主主要任务务是，将将我校已已完成的的国家自自然科学学基金项项目，国国家“八五”重大科科技攻关关项目，霍霍英东基基金项目目，国家家电力公公司重大大项目的的研究成成果在水水电工程程施工领领域形成成三个优优势研究究与开发发方向，结结合三峡工程

8、、清清江水布布地工程程的具体体实践，在在中国长长江三峡峡工程开开发总公公司，中国葛洲坝坝水利水水电集团团公司，湖湖北清江江水电开开发有限限责任公公司的支支持下进行开发发和中试试，形成成产品，推推向市场场。三个有特色色和优势势的研究究与开发发子项目目介绍如如下： ll、工程程爆破爆爆炸能量量转化的的精密控控制成套套技术的的研究与与开发 主主要研究究水利水水电工程程及其它它工程爆爆破中爆爆炸能量量转化的的精密成成套技术术，开发发系列高高效爆破破炮眼堵堵塞材料料，改进进施工工工艺，提提高爆破破炮眼的的堵塞质质量和技技术，避避免爆炸炸气体产产生直接接由炮眼眼口外泄泄，大幅幅度提高高工程爆爆破过程程中爆

9、炸炸能量的的利用率率。提高高破碎岩岩体的效效果，明明显地提提高工程程爆破的的经济效效益和安安全性，同同时减少少爆破的的有害效效应。该该技术具具有如下下优点：材料来来源可靠靠，工艺艺简单；使用方方便，安安全可靠靠；适用范范围宽，易易推广；耐久性性能好，易易存放；总投资资少，收收效快，利利润高。 该该研究方方向在中中国长江江三峡工工程开发发总公司司等单位位的资助助下，进进行 了大量量研究工工作，研研究出了了一批有有价值的的科研成成果，有有一项成成果曾获获第二届届国际“爱因斯斯坦”新发明明、新技技术（产产品）博博览会“国际金金奖”，并已已申请专专利。该该技术及及产品一一般可节节省炸药药20300，减

10、减少炮孔孔15200，效效益十分分明显。该该研究与与开发方方向将对对这种堵堵塞技术术及产品品进行进进一步的的研究和和开发，包包括不同同种类新新材料的的开发，使使之性能能、特征征产品质质量更安安全、可可靠、经经济、实实用，形形成系列列产品和和成套技技术，增增强市场场竞争能能力，并并在建筑筑行业各各市场中中推广应应用。 22、分布布式光纤纤传感监监测技术术及光纤纤传感器器系列研研究与开开发 该该方向主主要从事事分布式式光纤传传感技术术及光纤纤传感器器系列研研究与开开 发发，分布布式光纤纤传感技技术是传传感技术术发展中中的尖端端领域和和研究开开发热点点， 属高新新技术。它它主要是是研究光光纤传感感技

11、术在在大坝、道道桥、机机场、港港口、电电厂施工工及运行行期间安安全监测测中的应应用，并并研制成成分布式式光纤传传感器系系列，形形成高新新技术产产品在工工程中应应用。光纤传感技技术与传传统的传传感技术术相比，具具有明显显优点，可可实现远远距离 测量量与监控控，范围围广，信信息量大大，成本本低，精精度高，在在具有强强电磁干干扰、易易燃易爆爆或强腐腐蚀的严严酷条件件下，分分布式光光纤传感感器具有有无可比比拟的优优点。本方向主要要从事如如下方面面的研究究与开发发： 各类光光纤传感感器和埋埋设工艺艺及定位位技术； 各类光光纤传感感器及细细部构造造、连接接与检测测技术； 光纤与与结构材材料的高高分子粘粘接

12、材料料研究； 各类光光纤传感感器及其其阵列传传感信号号处理； 各类光光纤传感感器及其其适用性性、耐久久性和稳稳定性问问题研究究。 该该方向在在国家自自然科学学基金项项目，国国家电力力公司重重大项目目的资助助下，已已研究和和开发了了一批有有价值的的科研成成果，在在附近一一些工程程中应用用，效果果好，进进一步的的研究和和开发可可形成产产品，具具有十分分广阔的的应用前前景和市市场。3、水电工工程施工工多媒体体计算机机仿真系系统研究究和开发发 该该研究方方向主要要从事三三维计算算机图形形图像技技术和可可视化技技术在水水电工程程施工过过程中的的应用。它它以工程程所处的的地形、水水文、相相关工程程为基础础

13、数据库库系统，以以三维动动画图形形方式显显示整个个施工区区域的地地形地质质条件，同同时建立立了友好好的人机机界面和和相关工工程施工工过程的的计算机机图形显显示系统统，选择择优化的的施工方方案，对对施工过过程的动动态显示示技术进进行研究究。主要要方向有有如下几几个： 水电工工程施工工导截流流计算机机仿真动动态模拟拟； 水电工工程混凝凝土浇筑筑施工计计算机仿仿真动态态模拟； 水电工工程土石石坝填筑筑施工计计算机仿仿真动态态模拟； 水电工工程上石石方开挖挖计算机机仿真动动态模拟拟。 在在三峡工工程专项项科研项项目、霍霍英东基基金项目目、国家家电力公公司重大大项目资资助下，上上述研究究已开发发形成了了

14、若干套套动态仿仿真系统统，有些些正在工工程中应应用，如如施工截截流计算算机仿真真动态模模拟和混混凝土浇浇筑施工工计算机机仿真动动态模拟拟在三峡峡工程中中应用，受受到了用用户的高高度称赞赞。进一一步研究究可开发发形成产产品，在在水电工工程及相相关工程程施工中中应用，也也具有广广阔的开开发应用用前景和和市场。 此此外，积积极拓展展新的研研究开发发方向，近近期将发发展的几几个方向向如下： 水电工工程施工工中大型型现代化化机械的的精密检检测及其其仪器仪仪表研究究与开发发； 电力生生产全过过程的计计算机仿仿真技术术及系统统研究与与开发； 水电工工程岩土土加固系系统的工工艺、方方法及材材料的研研究与开开发

15、； 系列胶胶粘剂技技术及产产品开发发研究。 本本中心的的目标将将是依托托世界最最大的水水电工程程三峡峡工程，及及长江。清清江流域域梯级开开发，水水电工程程最密集集、且以以水电为为经济增增长点的的城市宜昌昌市，结结合我校校水电学学科优势势，以及及学校的的综合实实力，建建成我国国乃至世世界水电电施工技技术研究究与开发发基地。加加速我国国水电施施工产品品的开发发与利用用，促进进水电工工程施工工技术的的产业化化发展。上述产品也也可应用用于相关关行业，如如交通、铁铁道、机机场、建建筑等。二、项目背背景与必必要性水电工程施施工技术术是一个个系统工工程问题题，涉及及的内容容很多。作作为本工工程研究究中心建建

16、设项目目，拟解解决的关关键技术术问题和和当前拟拟实施的的产业化化项目主主要有以以下三个个子项目目。子项目1工程爆破爆爆炸能量量转化的的精密控控制成套套技术的的开发与与研究工程爆破，是是工农业业生产、国国防建设设及人民民生活中中不可或或缺的一一个极为为重要的的特殊行行业。无无论是公公路铁路路建设、水水利水电电建设等等涉及国国民经济济发展的的重大基基本建设设，还是是采矿等等重要基基础工业业，也无无论是国国防、人人防等关关系到国国家和人人民安全全的基本本建设，还还是城市市、房屋屋建设等等关系人人民生活活的基本本建设，都都离不开开它。冒冒前，爆爆破已广广泛地用用于岩矿矿的破碎碎、土壤壤的压实实、建筑筑

17、物的拆拆除等许许多方面面。不仅仅如此，爆爆破的工工程量也也是十分分巨大的的。700年代，美美国的工工业炸药药耗量就就高达112亿公公斤，而而且此后后还有所所增加；近年来来，我国国工业炸炸药的耗耗量也达达此水平平。这些些炸药，绝绝大部分分都用于于岩矿的的爆破。有有些岩矿矿爆破工工程一次次用炸药药量就多多达万吨吨以上，爆爆破方量量达千万万立方米米，单项项工程如如三峡工工程的总总用药量量达百万万吨，爆爆破方量量多达几几亿立方方十。因因此，精精密控制制爆炸能能量的转转化，有有效地提提高爆炸炸能量的的利用率率，一直直是工程程爆破的的一项艰艰巨任务务，也是是工程爆爆破界为为之努力力奋斗的的目标。不不过，过

18、过去人们们仅仅只只是把它它作为节节能降耗耗、提高高经济效效益的一一个重要要手段，而而今天，随随着全人人类环境境保护意意识的普普遍提高高，精密密控制爆爆炸能量量的转化化已成为为人类保保护环境境、减少少爆害、提提高爆破破安全性性的一大大新需要要。工程爆破，至至少有1100多多年的历历史。1100多多年来，尽尽管世界界各国的的科学技技术人员员对爆破破进行了了广泛而而深入的的研究，并并取得了了许多重重要的研研究成果果。但由由于传统统观念的的束缚，迄迄今为止止在爆炸炸能量转转化的精精密控制制方面所所取得的的成效仍仍然非常常有限，以以致于目目前土岩岩爆破过过程中仍仍然只有有11133的爆爆炸能量量转化成成

19、岩矿破破碎的有有用功，其其余近990的的能量都都以光能能、声能能、热能能和震动动能等不不同形式式白白浪浪费。因因此而造造成人力力、物力力、财力力和时间间的严重重浪费，并并因此而而产生过过量的有有毒气体体，空气气遭受污污染。不不仅如此此，有时时还会造造成过度度的震动动，产生生过量的的飞石，使使围岩遭遭到严重重的破坏坏和扰动动，增加加滑坡、塌塌方的危危险和围围岩、边边坡处理理的工程程量，甚甚至使周周围建筑筑物和设设施遭受受破坏，造造成人员员伤亡，设设备受损损。因此此，发展展炸药能能量转化化过程的的精密控控制技术术，提高高炸药能能量的利利用率，降降低爆破破的有害害效应，已已成为新新世纪工工程爆破破的

20、发展展战略。我我国著名名的老科科学家钱钱学森先先生、中中国工程程爆破协协会理事事长郭声声琨先生生和协会会秘书长长汪旭光光院士都都强调，要要深入研研究，大大力创新新，通过过精心设设计、精精心施工工，保证证装药堵堵塞质量量、合理理分段和和起爆顺顺序等尽尽量提高高炸药能能量的利利用率，尽尽可能地地降低爆爆炸能量量转化过过程中的的损失。迄今为止，国国内外岩岩矿爆破破用的炮炮眼，仍仍然是采采用土、砂砂、小石石、钻孔孔屑、纸纸、草或或流体等等堵塞。实实践早已已证明，这这些材料料所形成成的炮孔孔堵塞体体，既不不具较高高的强度度，也不不能与炮炮孔壁挤挤紧。在在极高的的爆炸气气体压力力作用下下，它们们不是被被整

21、体推推出炮孔孔，就是是被剪破破，因而而失去对对爆炸气气体的封封闭作用用，使爆爆炸气体体直接由由炮眼口口冲出而而形成“冲天炮炮”，引起起卸压，造造成爆炸炸能量的的严重损损失，使使爆炸气气体的压压力难以以上升到到较高的的值，爆爆炸气体体对被爆爆岩矿的的作用难难以维持持较长的的时间，更更不能将将作用在在堵塞体体里端面面上的爆爆炸气体体压力传传递到被被爆岩矿矿上使之之成为有有效的破破坏力。因因此，爆爆炸能量量的利用用率非常常低，仅仅为11113左右。虽虽然有人人进行过过炮眼堵堵塞质量量的研究究，但有有关研究究主要集集中在要要不要堵堵塞，或或堵塞质质量对爆爆破的效效果到底底有多大大影响等等方面，至至于炮

22、眼眼堵塞所所用的材材料，则则一直没没有新的的突破，始始终停留留在传统统堵塞材材料上。之所以会出出现上述述局面，主主要有以以下三方方面的原原因：（1）传统统观念的的束缚。人人们总认认为，土土、砂、石石、钻孔孔屑以及及水等都都是天然然材料，而而装炸药药的瓦棱棱纸箱和和塑料袋袋等则是是废弃物物，这些些材料就就在身边边，随手手可以拈拈来，用用来堵塞塞炮眼，不不用增加加额外的的开支。如如果采用用其它材材料堵孔孔，则须须花钱购购买，这这将增加加爆破成成本。（2）采用用土、砂砂、石、钻钻孔屑、纸纸、草和和流体等等堵塞炮炮眼，操操作十分分方便，特特别是用用于堵塞塞正向炮炮眼，只只要填入入炮眼，并并用炮棍棍捣紧

23、即即可，无无须其它它任何操操作，也也无须运运输和保保管。（3）明知知用上述述材料堵堵塞炮眼眼难以保保证堵塞塞质量，但但找不到到更合适适的堵塞塞材料，因因而不得得不将就就使用。上述三大原原因中，前前二者是是最重要要的。它它们挡住住了人们们的视线线，使人人们安于于现状，不不思进取取，结果果致使炮炮眼的堵堵塞质量量一直没没有明显显的提高高。子项目2分布式光纤纤传感监监测技术术及光纤纤传感器器系列研研究与开开发大坝等水工工建筑物物以及桥桥梁、高高层建筑筑、高陡陡边坡的的安全监监测，目目前正面面临技术术更新换换代的新新形势。传传统的监监测方法法是以电电阻式应应变计等等电测仪仪器为代代表进行行点式监监测。

24、实实践证明明它存在在若干缺缺陷：（11）对测测点物性性有影响响；（22）耐久久性差；（3）易易受强磁磁场于扰扰；（44）信息息量受局局限，（55）不易易形成自自动监测测系统。因因此，研研究水利利水电工工程安全全监测的的高新技技术显得得非常必必要。同同时，要要真正使使大坝安安全监测测自动化化技术向向实时在在线监控控、远程程自动化化网络方方向迈进进，新的的传感技技术是成成败的关关键。在在各国竞竞相开发发的安全全监测高高新技术术中，光光纤传感感技术处处于中心心地位，是是研究开开发的热热点。与与传统的的传感器器相比，它它具有如如下的优优点：（11）集传传感与传传输于一一体，可可实现远远距离测测量和监监

25、控；（22）一次次测定就就可获得得整个光光纤区域域的一维维分布图图；（33）能在在一条长长达数千千米的传传感器光光纤环路路上获得得几十、几几百条信信息，单单位信息息成本大大大降低低；（44）测量量范围宽宽，具有有高空间间分辨率率和高精精度；（55）抗强强电磁干干扰；（66）易于于实现自自动监测测与预警警功能监监测系统统。因此此，它具具有广泛泛的应用用前景。我们通过近近几年的的研究和和现场实实验，在在分布式式光纤的的埋设工工艺、大大坝裂缝缝监测、高高陡边坡坡和滑坡坡深部变变形及传传感器的的研制方方面取得得了一定定的进展展。以三三峡工程程临时船船闸为背背景，在在国内首首次进行行斜交分分布式光光纤裂

26、缝缝传感高高新技术术的现场场实验研研究，所所探索出出的大体体积混凝凝土光纤纤埋设工工艺和细细部构造造基本可可行。混混凝土面面板堆石石坝的原原型监测测是目前前亟待解解决的重重大难题题之一，因因面板与与压实堆堆石坝的的变形模模量相差差悬殊，二二者不协协调易使使面板和和上水系系统受到到损伤，进进而导致致漏水，给给大坝安安全造成成威胁。对对此我们们将自己己研制的的传感器器埋入大大坝周边边缝和板板间缝；利用所所研制的的专用粘粘接剂，将将光纤传传感网络络胶接在在混凝土土面板表表面；以以监测其其随机裂裂缝产生生和发展展，并取取得了一一定经验验和成果果。为适适应周边边缝的监监测，我我们正与与国防科科工委所所属

27、的2238厂厂合作，研研制开发发新的大大量程（1100mmm以上上）传感感器，可可望近期期生产出出样品。我我们的目目标是将将上述产产品通过过再次实实验后，力力争用到到清江水水布垭水水电工程程（世界界上最高高的破面面板堆石石坝，坝坝高2337米）中中去，为为进一步步的推广广应用创创造条件件。为了了监测高高陡边坡坡及滑坡坡体的深深度变形形，我们们还研制制了一种种螺旋式式胶棒光光纤传感感器。分分别埋设设在清江江隔河岩岩厂房高高边坡和和库区军军家田滑滑坡，目目前正在在测试之之中。上述研究，不不仅取得得了国家家自然科科学基金金（599870002）的的资助还列入入了国家家电力总总公司的的重大科科研项目目

28、。同时时，还取取得了湖湖北省清清江水电电开发有有限责任任公司，葛葛洲坝水水利水电电工程集集团公司司，湖北北省兴山山天星水水电集团团，宜昌昌市长途途电信传传输局等等单位的的大力支支持和帮帮助。长长江三峡峡水电工工程，清清江高坝坝洲水电电工程，古古洞口水水电工程程，清江江隔河岩岩水电工工程都是是我们研研究开发发的依托托工程。重重庆大溪溪河水电电开发公公司鱼跳跳水电工工程将作作为我们们新一轮轮的现场场试验基基地。随着光电技技术的发发展，生生产光纤纤的成本本将大幅幅度降低低，光纤纤测试仪仪器（OOTDRR）及光光纤溶接接机也相相继降价价，专用用传感器器和粘接接剂若若将来批批量生产产，成本本也不高高。总

29、之之，光纤纤传感技技术作为为大坝安安全监测测新技术术将大大大低于常常规监测测的费用用。当前存在的的主要问问题是：（1）光光纤通讯讯所用的的光纤和和测量仪仪器还不不完全适适用于土土木工程程，需做做一定的的改进。目目前，我我们正与与信息产产业部电电子第446研究究所取得得联系，拟拟采用他他们生产产的特种种光纤。（22）光纤纤本身细细小脆弱弱，埋设设工艺是是关键，需需在不同同工程做做大量实实验。（33）要将将此种新新技术转转化成生生产力，首首先要纳纳入水电电工程的的设计，这这需得到到设计单单位和业业主的认认可。清清江水电电开发有有限责任任公司对对我们的的研究非非常关注注，还有有协议将将成果用用于水布

30、布垭水电电工程。（44）目前前国内外外传感器器产品很很多，但但真正能能用于土土木工程程，尤其其是用于于征面板板堆石坝坝监测的的传感器器很少，主主要靠自自己研制制专用传传感器，包包括设计计、加工工、埋设设、测试试都有一一定难度度。本方向研究究和开发发水工建建筑物智智能化损损伤识别别技术光纤纤传感监监测系统统的理论论和技术术，攻克克主要监监测项冒冒（裂缝缝、变形形、应变变力、温温度等）的的关键技技术，开开发出新新一代安安全监测测的新仪仪器、新新方法和和新产品品。美国开始光光纤传感感器的研研究最早早（大约约是19977年年），投投资最大大，仅119833年就投投资12214亿亿美元，主主要集中中在光

31、纤纤传感器器系统（FFOSSS）；现现代数字字光纤控控制系统统（ADDOSSS）；光光纤陀螺螺（FOOG）；核辐射射监控（NNRM）；飞机发发动机监监控（AAEM）等等计划。英英国政府府特别是是贸易工工业部（DDTT）十十分重视视光纤传传感技术术，最早早在19982年年以该部部为首成成立了英英国光纤纤传感器器合作协协会（OOSCAA）。德德国的光光纤陀螺螺研究规规模和水水平仅次次于美国国而居世世界第二二位。法法国、瑞瑞士、意意大利等等国也开开展了光光纤传感感器的研研究工作作。日本本制定了了19779年19986年年“光应用用计划控控制系统统”的七年年规划，投投资700亿美元元。Chen和和Na

32、wwy在高高强度混混凝土（884998MPPa）预预制预应应力方形形柱结构构的弯曲曲特性评评价试验验中，将将光纤维维传感器器埋置试试件中，直直接定量量地测定定了变形形数据，并并进行了了有关对对比试验验，试验验结果显显示，试试件内部部埋置光光纤传感感器与应应变仪，以以及外部部安装光光纤传感感器与千千分表测测定的数数据对比比，均具具有高度度的相关关性。同同时，他他们还提提出了光光纤传感感器作为为测定钢钢材平均均变形值值，以及及确认混混凝土裂裂缝宽度度的检测测方法，与与传统的的应变仪仪表相比比，具有有显著的的优越性性。我国国光纤传传感器的的第一次次全国会会议是在在19883年，到到目前为为止，虽虽有

33、长足足进展，但但离发达达国家的的研究水水平仍存存在不小小的差距距。在结构损伤伤监测和和损伤评评估方面面，柏林林结构养养护及现现代化研研究机构构（IEEMB）将将棵光纤纤粘接在在构件上上，在联联邦材料料研究中中心（BBAM）试试验厅内内对郊外外铁路钢钢桥进行行监测，测测得横向向大梁裂裂缝由00.011mm的的开展过过程，加加拿大多多伦多大大学提出出基于光光纤折断断原理的的损伤定定位系统统，当材材料中某某一区域域损伤时时，通过过这一区区域的光光线输出出功率为为零，由由此可判判断损伤伤位置，该该方法利利用器件件太多，不不适于大大范围测测量。美美国佛罗罗里达技技术学院院提出了了神经网网络损伤伤评估法法

34、，不仅仅可定位位，还可可以确定定损伤程程度。它它可处理理大范围围的传感感信号，构构造出材材料的应应变分布布与传感感器的有有限输出出信号之之间的关关系。FFuhrr教授在在某五层层大厦中中，使用用多波型型和单波波型光纤纤传感器器组成传传感网络络，进行行了振动动、风压压、风向向，以及及结构安安全状态态等物理理量的测测定，并并成功地地使光纤纤传感器器利用电电话回路路进行远远距离操操作。在裂缝检测测方面，RRosssi和LLeMaaou等等使用埋埋入式多多模光纤纤（1000m直径径，在几几个截面面处把保保护层去去掉）探探测混凝凝土中的的裂缝。当当裂缝穿穿过没有有保护层层的光纤纤任一截截面时，就就会观察

35、察到该点点光衰加加大。该该传感技技术已在在一交通通隧道中中试用。福福田武人人在混凝凝土表面面贴附光光纤，以以混凝土土表面开开裂产生生裂缝时时光纤将将被切断断作为检检测依据据，根据据其试验验结果，成成功地检检测裂缝缝的出现现和发展展，为实实施结构构安全监监控提供供了可能能性。MMasrri等、AAbduunurr将环绕绕式光纤纤传感器器与已知知几何及及力学特特性的复复合材料料梁牢固固地粘贴贴于桥上上沿，通通过光纤纤传感器器可测得得荷载作作用下梁梁的曲率率变化，从从而知道道桥的曲曲率变化化及挠曲曲裂缝的的情况，其其原理也也是裂缝缝增长引引起环绕绕式光纤纤中光衰衰减的增增长。MMenddez等等、W

36、aanseer和VVosss利用多多模光纤纤OTDDR技术术检测裂裂缝和滑滑移。试试验中将将光纤与与裂缝布布置成一一角度，即即所谓“方位角角式光纤纤传感器器”，检测测到小于于0.11mm的的裂缝，分分辨率为为10m，且且在1550的的应变和和6mmm裂缝的的动态范范围下，传传感器仍仍能正常常工作。但但是所有有这些光光纤裂缝缝传感器器都有一一个共同同的缺点点即必必须事先先确定裂裂缝的位位置和方方向。而而且光纤纤需要特特殊加工工，工艺艺复杂，不不利于工工程应用用。刘浩浩吾、杨杨朝辉等等基于裂裂缝传感感的光学学和力学学原理，通通过多夹夹角、多多种光纤纤、多种种材料的的模型试试验，表表明外交交光纤裂裂

37、缝传感感器不仅仅具有裂裂缝连续续分布式式检测和和定位功功能，而而且还可可检测滑滑移。本本研究在在三峡工工地进行行大体积积检裂缝缝的分布布式斜光光交纤传传感技术术的现场场试验，也也取得了了初步成成果。看看来，网网络式斜斜交光纤纤传感系系统很有有可能取取得光纤纤裂缝传传感方面面突破性性的进展展。在弯曲、挠挠度和位位移检测测方面，WWolfff和MMiessseller把把多模光光纤埋入入桥面板板与桥墩墩之间的的弹性轴轴承装备备内来测测量混凝凝土桥的的荷载作作用情况况，由光光纤微弯弯损失引引起的光光损耗来来确定载载荷值的的大小。使使用光纤纤应变规规也可确确定挠度度。只要要将同样样长度的的两根光光纤分

38、别别放置在在构件上上、下两两个表面面，当梁梁发生弯弯曲时，一一根光纤纤将纵向向伸展，另另一根光光纤将被被压缩，两两根光纤纤中不同同应变引引起光路路长度差差，这个个长度导导致输出出光束的的干涉，从从干涉条条纹的移移动就可可计算构构件的挠挠度。武武汉工业业大学光光导纤维维研究与与开发中中心，较较早得到到国家自自然科学学基金资资助，研研制了碳碳纤维位位移传感感器，可可测量最最大位移移 2ccm，最最小测量量范围 50m，灵灵敏度 1m，位位移值由由输出电电压表示示，可重重复性强强，在三三峡工程程碾压混混凝土现现场试验验中曾参参与试验验。在应力、应应变检测测方面，也也较深入入。目前前干涉型型、光栅栅型

39、和强强度型三三种传感感方式，美美国联合合技术研研究中心心研制了了双芯光光纤应变变器，由由两根匹匹配、互互相靠近近的单模模光芯组组成，当当相干光光注入其其中一根根上时，会会激励出出不同速速率的对对称、反反对称模模。这两两种模沿沿光纤的的长度显显示出同同期光扰扰，导致致光从一一根芯到到另一根根芯的耦耦合。美美国佛蒙蒙大学119922年将分分布式光光纤应力力应变传传感器安安装在咸咸努期基基河水电电站坝内内，以监监测未来来五十年年内水坝坝的安全全性，该该传感器器可实时时报告大大坝遭受受洪水和和巨大震震动后的的情况。NNannni等在在水泥柱柱内部埋埋入双折折射光纤纤，利用用两个偏偏振分量量之间的的干涉

40、检检测柱体体内部的的应变。EEscooderr等在混混凝土梁梁的三点点弯曲试试验中，将将单模光光纤传感感器贴于于梁表面面和埋入入梁内，使使用干涉涉技术测测量其应应变，所所得结果果显示，在在不改变变正常浇浇筑情况况下，将将光纤埋埋入混凝凝土构件件的可行行性。HHabeel和HHofmmannn使用FF-P型型光纤传传感器，在在混凝土土桥梁和和墙体中中测试动动力和静静力应变变分别别达到了了0.002（德）和和 0.l（美）的的高精度度。Heendrriekk等将单单模光纤纤埋入混混凝土和和土壤的的飞行跑跑道上，检检测其应应力分布布。Allaviie等将将Braagg光光栅传感感器埋入入混凝土土桥中

41、，经经受了实实际工程程考验，表表明其稳稳定性和和耐久性性比传统统技术优优越得多多。 DDeVrruess在预应应力混凝凝土的钢钢丝上，贴贴附光纤纤进行了了应变量量的分析析。重庆庆大学“国家教教委光电电技术及及系统开开发实验验室”于19995年年获准国国家自然然科学基基金资助助，应变变传感机机理选用用布拉格格光栅（FFBG）。布布拉格光光栅是国国际上光光纤传感感技术的的前沿热热点。它它属于相相位型，借借助光栅栅中心波波长的漂漂移，感感知环境境参量（应应变、温温度等），灵灵敏度高高，抗干干扰能力力强，传传感结构构简单，易易于实现现准分布布检测。清清华大学学电子工工程系近近年也开开展了混混凝土应应变

42、光纤纤传感技技术的研研究，重重点在梳梳状光栅栅型传感感器，用用于混凝凝土表面面应变测测试试验验，已取取得较好好效果。在温度检测测方面，MMeassurees等在在加拿大大Callgarry一座座两跨碳碳纤维钢钢筋混凝凝土预应应力桥梁梁上，埋埋设了五五套4通通道B光栅光光纤传感感系统。在在桥梁建建造过程程中和使使用期内内检测其其内部温温度和应应变。意意大利学学者Guusmeerolli 等报道道了他们们将FP光纤纤干涉传传感器埋埋入一个个5m长长的混凝凝土梁中中检测 其热热膨胀。日日本的福福喜多辉辉和岩城城英明将将光纤传传感器应应用于大大体积混混凝 土的温温度管理理，通过过与热电电偶测试试结果结

43、结比，确确认光纤纤传感器器与热电电偶对 于大大体积混混凝土连连续的温温度分布布测定结结果非常常一致。成成都电子子料技大大学 光纤国国家实验验室与黄黄河龙羊羊峡、刘刘家峡水水电厂等等合作，成成功地开开发了大大型 水、火火发电机机的温度度、光纤纤传感器器等多项项传感技技术。光纤的精巧巧、纤细细与工程程现场作作业的粗粗放性之之间反差差很大，因因此光纤纤 的的埋设工工艺一直直是实用用上必须须解决的的一个重重要技术术环节。到到目前为为止， 在文文献中仅仅有小部部分用光光纤埋入入混凝土土中的试试验情况况，尤其其是现场场埋设 情况况。美国国多伦多多大学航航天研究究所总结结埋设光光纤的三三条原则则。本研研究方

44、 向得得到国家家自然科科学基金金、中国国博士后后科学基基金、三三峡工程程开发总总公司施施 工工科研项项目资助助，同四四川大学学合作进进行了三三峡工程程大体积积破裂缝缝监测的的 分分布式斜斜交光纤纤传感技技术现场场试验，同同时独立立进行了了古洞口口检面板板堆石 坝面面板裂缝缝监测的的分布式式斜交光光纤传感感技术现现场试验验研究和和沙牌RRCC 拱坝坝随机裂裂缝监测测的光纤纤传感技技术试验验研究，都都取得了了重要进进展。本研究方向向主要是是根据宜宜昌附近近各依托托工程的的条件，进进行光纤纤传感 器实实际应用用的现场场试验，进进一步检检验各类类光纤传传感器的的工程适适应性、工工程 寿命和和稳定性性。

45、国内内其他研研究单位位和高校校在光纤纤传感领领域做了了大量的的研究工工作，但但成果基基本以理理论和实实验室成成果为主主，实际际应用侧侧重于军军事、航航空等方方面，在在大坝安安全监测测光纤传传感技术术的实际际应用上上，三峡峡大学走走在前 列，进进行了许许多艰苦苦的现场场试验工工作，这这些成果果在去年年十月999国际际大坝 安全全监测大大会、999土木木基础设设施健康康监测国国际研讨讨会上都都得到了了许多专专 家家的肯定定和关注注。子项目3水电工程施施工过程程多媒体体仿真系系统研究究与开发发本项目的研研究是应应用最新新的计算算机技术术可视视化技术术及三维维计算机机图形图图象技术术来辅助助工程管管理

46、、工工程规划划、设计计和科学学决策，它它是计算算 机机科学的的重要分分支，同同时也是是跨学科科跨专业业新技术术发展的的重要领领域之一一， 目前，已已成为MMCAEE（Muultiimeddia Commputter Aidded Enggineeeriing）领域的的重要发发展方向向。计算算机对数数据的可可视化处处理历史史悠久，几几乎与世世界上第第一台数数字计算算机同步步诞生。可可视化技技术和三三维计算算机图形形图象技技术均属属当今的的前沿科科学，是是计算机机领域最最活跃、发发展最快快速的两两大分支支。可视视化技术术的发展展是多学学科、多多领域协协作发展展的结果果，可视视化技术术能够将将大量的

47、的数据有有机地组组织起来来，并将将其转变变成人的的视觉可可以感受受的计算算机图像像，形象象而生动动地充分分展示数数据所表表达的内内容及它它们之间间的相互互联系与与相互制制约的关关系，从从而可以以利用计计算机来来实现对对现实世世界中的的事物进进行模拟拟分析，帮帮助人们们把握及及控制复复杂的全全局，更更好地认认识与掌掌握实现现规律。但但是，由由于其技技术上的的复杂性性难以以描述、数数据量庞庞大等，又又使其发发展受到到种种限限制。自自进入九九十年代代以来，随随着计算算机技术术的突飞飞猛进，三三维计算算机图形形图象技技术以及及可视化化技术终终于取得得了突破破性进展展，可视视化技术术逐步发发展为一一门新

48、兴兴学科并并转化为为一种产产业。近近年来，一一场以多多媒体技技术为代代表，集集声音、图图象、文文字为一一体的新新一代计计算机浪浪潮大有有席卷全全球之势势，并广广泛应用用于医学学、生物物、地质质、地理理、气象象、环境境、航天天。军事事。教育育、工业业、工程程技术等等领域，它它在各个个领域的的广泛运运用，一一方面要要求对计计算机技技术本身身不断发发展，形形成适合合于工程程使用与与工程实实践应用用的多维维信息处处理机，另另一方面面又要求求能反映映工程设设计、施施工、管管理等典典型环节节的各项项人类活活动及其其客观规规律，增增强表征征信息的的能力与与信息模模型的和和学性，其其应用与与推广必必将带来来人

49、们思思维方式式和观念念的变革革，为人人类改造造生存环环境、提提高生存存质量提提供了强强有力的的帮助。在军事和航航天领域域，三维维计算机机图形图图象技术术和可视视化技术术应用较较早。在在军事上上，可以以将卫星星或航拍拍照片转转换成三三维地貌貌，分析析敌方的的军事基基地、研研究军事事部署等等；在航航天领域域的应用用，如美美国曾利利用卫星星发回照照片；将将火星表表面的地地形恢复复，为研研究火星星提供了了极大的的帮助；在工程程领域的的应用，则则是近几几年才开开始，但但是业已已取得喜喜人的成成绩。特特别值得得一提的的是三维维计算机机图形图图象技术术及可视视化技术术在香港港新机场场工程中中的应用用。香港港

50、新机场场是一项项世界著著名的特特大型工工程，在在工程设设计和管管理中，大大量引进进三维计计算机图图形技术术，取得得了明显显的成绩绩和效益益，其工工程验收收、结算算最具特特色。机机场工程程是挖山山填海工工程，工工程量巨巨大、施施工场面面开阔、施施工强度度高，而而且有大大量的水水下工程程，工程程的验收收结算如如果采用用传统的的测量方方法是不不可想象象的。因因此机场场管理局局引进了了美国IInteergrraphh的图形形扫描仪仪，利用用航拍照照片和声声纳方法法进行陆陆地和水水下测量量，通过过计算机机恢复成成水上和和水下地地貌，这这样即可可看到工工程的进进展，也也可快速速计算出出工程量量，简化化了结

51、算算过程，大大大节约约了人力力、物力力、财力力和时间间，而且且精确度度高，管管理简单单，扯皮皮少。从从工程建建设到投投入营运运的全过过程进行行完整的的系统管管理，充充分体现现了现代代大型工工程管理理的水平平。在英英一法海海峡隧道道工程以以及其它它大型工工程建设设项目中中，三维维计算机机图形技技术也得得到了广广泛的应应用。相比之下，我我国是近近几年才才开展这这方面的的研究工工作。浙浙江大学学、清华华大学、中中科院计计算所CCAD开开放实验验室、北北京大学学、北京京应用物物理计算算数学研研究所。国国防科工工委二十十九基地地、国防防科技大大学等单单位正在在进行可可视化技技术开发发及应用用方面的的研究

52、，并并将其应应用于流流体力学学、空气气动力学学、石油油地震数数据处理理、气象象、建筑筑设计等等各个领领域。国国内在三三维计算算机图形形图象技技术及可可视化技技术的工工程应用用研究则则只是在在建筑界界用的较较多，建建筑师们们用三维维计算机机图形技技术制作作模型，用用可视化化技术进进行渲染染设计效效果，使使得其设设计成果果赏心悦悦目，增增强了设设计者与与客户的的沟通，大大大提高高了设计计效率。在在我国公公路桥梁梁建设领领域，也也将计算算机图形形、图象象学理论论与多媒媒体技术术相结合合辅助公公路选线线与桥梁梁选型工工作。而而在水利利水电工工程建设设中，起起步较晚晚，但起起点较高高。在我我国，中中国长

53、江江三峡工工程开发发总公司司、天津津大学等等单位在在国家“八五”期间曾曾分别对对三峡工工程永久久船闸施施工和混混凝土坝坝浇筑仿仿真进行行了初步步研究工工作，近近年来，中中国长江江三峡工工程开发发总公司司会同北北京大学学、三峡峡大学、河河海大学学、国家家电力公公司成都都勘测设设计研究究院等单单位针对对三峡工工程的施施工进行行了探索索性研究究，取得得了可喜喜的成绩绩。在长长江三峡峡工程大大江截流流和二期期围堰工工程中我我们曾对对施工仿仿真及施施工过程程的动态态仿真模模拟进行行了卓有有成效的的研究工工作，初初步显示示了现代代大型工工程建设设管理的的水平，其其施工过过程的动动态仿真真模拟是是代表现现代

54、国际际上先进进水平的的“香港新新机场”及“英一法法海底隧隧道”工程中中所没有有的功能能，需要要我们利利用已有有的技术术基础进进行探索索研究，发发展中国国的大型型工程建建设管理理系统。本本项目的的研究无无疑会在在这一方方面有所所探索、有有所发展展。水利利水电工工程施工工领域的的研究人人员对可可视化技技术方面面的专业业知识知知之甚少少，而可可视化专专家又缺缺乏水利利水电工工程施工工领域的的知识，只只有二者者很好地地合作，可可视化技技术的作作用才能能真正地地发挥出出来。大中型水利利水电枢枢纽工程程的施工工受水文文、气象象、地形形、地质质和十文文地质等等诸因素素的综合合影响，事事先往往往很难全全部预料

55、料；与此此同时，大大中型水水利水电电枢纽工工程的建建设需要要耗费大大量的资资金、材材料、劳劳动力，并并需要使使用各种种类型的的机械设设备。水水利十电电枢纽工工程施工工组织与与施工管管理的失失误不仅仅大幅度度地增加加整个工工程的建建设投资资费用，而而且会影影响整个个水工建建筑物的的寿命和和效益，更更严重的的甚至还还会造成成建筑物物的失事事，给国国民经济济带来不不可弥补补的损失失。如何何根据水水利水电电工程施施工组织织与施工工管理的的特点，不不断收集集影响水水利水电电枢纽工工程建设设进程的的各种基基本信息息，并及及时地根根据施工工过程中中各种因因素的变变化来调调整施工工方案，有有效的组组织水利利水

56、电枢枢纽工程程的整个个施工过过程，达达到最好好的经济济效益和和社会效效益，是是整个水水利水电电枢纽工工程施工工组织和和施工管管理的关关键所在在a应用用现代科科学技术术的最新新成就来来实施对对水利水水电工程程施工过过程的控控制是确确保施工工质量与与施工进进度的有有力手段段。建立立在三维维实体模模型建模模基础之之上的水水利水电电工程施施工过程程仿真模模拟技术术是融现现代图形形图象学学理论、计计算机技技术与十十利水电电工程施施工技术术于一体体的高新新技术，对对其在施施工组织织与管理理中应用用进行深深入地研研究，实实现不同同专业门门类的“知识集集成”与“技术集集成”，对于于提高我我国的水水利水电电枢纽

57、工工程的施施工质量量与施工工水平是是大有裨裨益的。计算机技术术的飞速速发展为为水利水水电枢纽纽工程施施工组织织与施工工管理的的科学化化提供了了强有力力工具。从从系统分分析的观观念看，大大型水利利水电工工程施工工是一个个随时间间变化的的动态过过程，亦亦是一个个复杂的的巨系统统，该系系统的运运行 进程决决定于系系统内部部各施工工环节和和作业流流程的持持续时间间及其间间相互关关系 的制约约以及系系统外部部环境条条件的限限制。对对于这样样一个复复杂的系系统，不不可 能找到到一个解解析的数数学模型型来描述述这种系系统的行行为规律律，只能能用系统统仿 真方法法来进行行分析。水利水电工工程项目目有以下下特点

58、；（1）工程程项目的的固定性性无论是建筑筑物或构构筑物，一一旦成型型后就固固定不动动，建筑筑物与基基础、构构筑物与与其它相相联系的的构筑物物结合在在一起构构成一个个不能移移动的整整体。（2）工程程项目的的单件性性水利水电工工程施工工只能是是一个一一个的工工程项目目，每个个工程项项目都具具有多项项个性。（3）工程程项目利利用分解解的总体体性水利水电工工程是有有若干个个单项工工程和单单位工程程或许多多分部分分项工程程组成的的具有一一定功能能的有机机的整体体，是一一个完整整的系统统，这个个系统又又可按起起其组成成部分分分解为若若干个子子系统，各各个子系系统是在在满足工工程项目目总体功功能的基基础上协

59、协调地发发挥各自自的功能能。（4）工程程项目的的大型性性 由由于水利利水电工工程功能能的要求求和承受受相当大大的荷载载，所以以建筑物物的体型型都很大大。 水水利水电电枢纽工工程的实实际施工工过程是是复杂而而多变的的，如何何根据实实际施工工过程中中可能遇遇到的各各种具体体情况以以及可以以搜集到到的各方方面信息息，预测测下一阶阶段有可可能发生生的各种种情况，进进行施工工方案的的优选，及及时修改改具体的的施工方方案，是是确保水水利水电电工程各各阶段施施工顺利利进行的的根本保保证。本项目研究究的进行行正是基基于这种种思想，利利用可视视化技术术，将工工程各项项 目目的具体体施工情情况提前前在计算算机上形

60、形象、逼逼真地显显现。提提前实现现工程各各项目施施工进程程的预演演，从中中发现各各个既定定施工方方案的不不足，进进行修改改完善，优优化施工工方案。它它必将为为我国水水利水电电工程建建设的科科学化管管理及科科学决策策带来新新的思路路和提供供有力的的技术支支持。三、三峡大大学现有有基础条条件1、三峡大大学本领领域工程程技术设设计与开开发、技技术成果果转化与与产业化化业绩、在在国内同同行中的的技术水水平与优优势三峡大学科科技研究究以水电电为特色色，在水水电工程程施工技技术研究究与开发发方面取取得了相相当多的的成果，一一批技术术成果应应用于工工程实践践，形成成了生产产力。（1）岩土土力学稳稳定性研研究

61、及治治理方向向近年来进行行了一系系列课题题的研究究，主要要有：高高边坡形形成过程程模拟及及其岩体体稳定性性研究，陡陡高边坡坡岩体非非线性力力学分析析方法研研究，陡陡高边坡坡及岩体体地下开开挖数值值模拟研研究，岩岩石蠕变变断裂试试验研究究，陡高高边坡地地质背景景演变与与地质工工程态势势特征研研究，缓缓倾角节节理岩体体动力特特性研究究，地下下厂房工工程岩体体质量分分级及围围岩应力力分析，若若干重大大滑坡稳稳定性计计算分析析，重力力坝抗滑滑稳定性性研究，水水库安全全监测资资料综合合分析及及重要滑滑坡预测测模型，自自然边坡坡滑坡防防治方案案研究。上述研究成成果已用用于众多多工程，主主要有：三峡工工程永

62、久久船闸、水水布垭马马崖陡高高边坡、清清江水布布垭地下下厂房、龙龙滩水电电站、靖靖江隔河河岩水电电厂、尼尼泊尔和西水水电站、长长江链子子崖危岩岩体防治治工程、屈屈原镇边边坡治理理、州屏屏山滑坡坡治理等等。其中中“三峡工工程永久久船闸陡陡高边坡坡关键技技术研究究”经电力力工业部部鉴定具具国内先先进水平平，部分分国际领领先。“三峡工工程永久久船闸岩岩石边坡坡卸荷岩岩体力学学研究”99年年获建设设部科技技进步二二等奖。作作为“长江链链子崖危危岩体防防治工程程研究”主要完完成单位位，被国国家科委委等八部部委联合合通令表表彰为“先进科科研集体体”。（2）混凝凝土面板板堆石坝坝裂缝机机理及检检测技术术研究方方向该方向近期期取得的的主要研研究成果果有：混混凝土面面板堆石石坝面板板开裂机机理及防防裂措施施，堆石石体填筑筑质量的的快速检检测方法法，混凝凝土面板板堆石坝坝裂缝监监测的光光纤传感感技术研研究，地地质CTT技术应应用研究究，工程程数值摄摄影测量量技术研研究，水水工建筑筑物安全全监测资资料综合合分析与与反馈，水水工建筑筑物病险险机理与与评价改改造等。上述研究成成果由，裂裂缝监测