水電工程施工技術(shù)工程研究中心可行性研究報(bào)告

1、水電工程施工技術(shù)工程研究中心建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告全 稱：水 電工 程施 工技術(shù) 工程研究中心所屬行業(yè) 領(lǐng)域：水 利、 電力依托高校：XX大學(xué)中心負(fù)責(zé)人：電話：傳真：/、 聯(lián)系人：電話：傳真：/、 詳細(xì)地址：郵政編碼：填報(bào)日期：目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 一、項(xiàng)目摘要 (I ) HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 二、項(xiàng)目背景與必要性 (6) HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 三、XX大學(xué)現(xiàn)有基礎(chǔ)條件 (20)

2、 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 四、主要目標(biāo)與任務(wù) (35) HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 五、中心組建總體設(shè)計(jì)與布局結(jié)構(gòu) (39) 六、近期擬實(shí)施的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目名稱及其可行性分析(43) HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 七、依托單位意見(組織、條件、保障等) (61)八、省教育廳意見 (63)九、 附件1投資保證書(64)附件2公司章程 (65)附件3有市場前景的重要科技成果簡介 (77)附件4 XX大學(xué)簡介(80)附件5 XX

3、大學(xué)重點(diǎn)學(xué)科、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室簡介(83)附件6 XX大學(xué)文件(88)水電工程施工技術(shù)工程研究中心建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告一、項(xiàng)目摘要XX地區(qū)位于長江中上游和我國中西部的結(jié)合部，XX市位于XX的出口，它是我國乃至世界最大的水電基地，交通發(fā)達(dá)、運(yùn)輸便利。XX 大學(xué)便坐落在湖北XX市，在XX水利樞紐和 XX水利樞紐工程近旁， 它是經(jīng) 批準(zhǔn)于 2000年6月由原武漢水利電力大學(xué) XX校區(qū)與原湖北 XX學(xué)院組建而成。新組建的 XX 大學(xué)是一所以水電為主要特色的綜合性大學(xué)，有水工結(jié)構(gòu)工程、 水電站仿真、 巖土工程研究中心等一批省部級重點(diǎn)學(xué)科和重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室，學(xué)科優(yōu)勢明顯，綜合實(shí)力強(qiáng)，在國內(nèi)外享有一定的聲譽(yù)。XX大

4、學(xué)的所在地湖北省XX市，是世界上最大的水電基地，XX市經(jīng)濟(jì)的主要特色是水電，建設(shè)世界最大的水電城是XX 市的奮斗目標(biāo)。在學(xué)校的近旁有世界著名的最大水電工程XX 工程，國內(nèi)外各種先進(jìn)的施工機(jī)械和施工技術(shù)在工程中使用，我國最大的水電施工企業(yè)中國XX 水利水電集團(tuán)公司就毗鄰我校，曾引進(jìn)、吸收和開發(fā)了一大批新的施工技術(shù)。學(xué)校充分利用行業(yè)及地域優(yōu)勢，抓住XX、清江流域開發(fā)的大好時(shí)機(jī)， 積極為國家重點(diǎn)工程和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。近幾年完成和目前承擔(dān)的國家重點(diǎn)攻關(guān)課題、國家自然科學(xué)基金課題、XX 工程建設(shè)重大課題、霍英東基金項(xiàng)目等數(shù)十項(xiàng)， 逐漸形成了具有自身特色的研究方向， 在高壩 筑壩與施工技術(shù)、 監(jiān)測新技術(shù)

5、及安全監(jiān)控技術(shù)、 新型建筑材料、 爆破新技 術(shù)、 計(jì)算機(jī)仿真與控制技術(shù)、 水電工程施工過程計(jì)算機(jī)多媒體三維動態(tài)模 擬等方面具有較大優(yōu)勢。水利水電工程施工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，涉及的因素比較多， 從施工技術(shù)，施工機(jī)械到施工組織管理是十分復(fù)雜的。就施工技術(shù)而言， 不同類型的水電工程有不同的施工方法及技術(shù)。 隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的不斷 發(fā)展， 新材料的不斷涌現(xiàn)， 大容量高速計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)， 使施工方法不斷革 新， 施工技術(shù)日新月異。 可以說， 現(xiàn)代的水電工程建設(shè)行業(yè)是一個知識密 集、技術(shù)密集、資金密集型的產(chǎn)業(yè)。引進(jìn)、吸收、應(yīng)用新技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn) 品， 對水利水電工程行業(yè)及相關(guān)行業(yè)來說， 是一項(xiàng)具有十分廣

6、闊前景的高 新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。目前， 我國水電工程施工技術(shù)， 引進(jìn)和應(yīng)用技術(shù)方面比較多， 開發(fā)利 用、創(chuàng)建自己品牌的產(chǎn)品則很少。 研究和開發(fā)現(xiàn)有的施工技術(shù)， 形成產(chǎn)品， 推向市場， 對推動我國水利水電工程建設(shè)， 改革水電工程施工技術(shù)市場有 重要的理論和實(shí)際意義。水電工程施工技術(shù)研究中心的建設(shè)項(xiàng)目， 就是在我校多年科學(xué)研究成 果的基礎(chǔ)上， 將成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品， 通過市場推廣到水電工程施工企業(yè)， 加 速水電工程施工技術(shù)的改革， 將成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力， 為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。本中心目前的主要任務(wù)是，將我校已完成的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目， 國家“八五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，霍英東基金項(xiàng)目，國家電力公司重大項(xiàng) 目的研究成

7、果在水電工程施工領(lǐng)域形成三個優(yōu)勢研究與開發(fā)方向， 結(jié)合三 峽工程、清江水布地工程的具體實(shí)踐，在中國長江 XX 工程開發(fā)總公司， 中國XX水利水電集團(tuán)公司，湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司的支持 下進(jìn)行開發(fā)和中試，形成產(chǎn)品，推向市場。三個有特色和優(yōu)勢的研究與開發(fā)子項(xiàng)目介紹如下：l 、工程爆破爆炸能量轉(zhuǎn)化的精密控制成套技術(shù)的研究與開發(fā)主要研究水利水電工程及其它工程爆破中爆炸能量轉(zhuǎn)化的精密成套技術(shù)， 開發(fā)系列高效爆破炮眼堵塞材料， 改進(jìn)施工工藝， 提高爆破炮眼的 堵塞質(zhì)量和技術(shù)， 避免爆炸氣體產(chǎn)生直接由炮眼口外泄， 大幅度提高工程 爆破過程中爆炸能量的利用率。 提高破碎巖體的效果， 明顯地提高工程爆 破

8、的經(jīng)濟(jì)效益和安全性， 同時(shí)減少爆破的有害效應(yīng)。 該技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 材料來源可靠，工藝簡單；使用方便，安全可靠；適用范圍寬，易 推廣；耐久性能好，易存放；總投資少，收效快，利潤高。該研究方向在中國長江 XX 工程開發(fā)總公司等單位的資助下，進(jìn)行 了大量研究工作， 研究出了一批有價(jià)值的科研成果，有一項(xiàng)成果曾獲第二屆國際“愛因斯坦”新發(fā)明、新技術(shù)（產(chǎn)品）博覽會“國際金獎” ，并已 申請專利。該技術(shù)及產(chǎn)品一般可節(jié)省炸藥20 30，減少炮孔 15 20 ， 效益十分明顯。 該研究與開發(fā)方向?qū)@種堵塞技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn) 行進(jìn)一步的研究和開發(fā)， 包括不同種類新材料的開發(fā)， 使之性能、 特征產(chǎn) 品質(zhì)量更安全、可

9、靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，形成系列產(chǎn)品和成套技術(shù)，增強(qiáng)市場 競爭能力，并在建筑行業(yè)各市場中推廣應(yīng)用。2 、分布式光纖傳感監(jiān)測技術(shù)及光纖傳感器系列研究與開發(fā) 該方向主要從事分布式光纖傳感技術(shù)及光纖傳感器系列研究與開 發(fā)，分布式光纖傳感技術(shù)是傳感技術(shù)發(fā)展中的尖端領(lǐng)域和研究開發(fā)熱點(diǎn)， 屬高新技術(shù)。它主要是研究光纖傳感技術(shù)在大壩、道橋、機(jī)場、港口、電 廠施工及運(yùn)行期間安全監(jiān)測中的應(yīng)用，并研制成分布式光纖傳感器系列， 形成高新技術(shù)產(chǎn)品在工程中應(yīng)用。光纖傳感技術(shù)與傳統(tǒng)的傳感技術(shù)相比，具有明顯優(yōu)點(diǎn)， 可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量與監(jiān)控，范圍廣，信息量大，成本低，精度高，在具有強(qiáng)電磁干擾、 易燃易爆或強(qiáng)腐蝕的嚴(yán)酷條件下，分布式光纖

10、傳感器具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)八、 本方向主要從事如下方面的研究與開發(fā)：各類光纖傳感器和埋設(shè)工藝及定位技術(shù)；各類光纖傳感器及細(xì)部構(gòu)造、連接與檢測技術(shù)；光纖與結(jié)構(gòu)材料的高分子粘接材料研究；各類光纖傳感器及其陣列傳感信號處理；各類光纖傳感器及其適用性、耐久性和穩(wěn)定性問題研究。該方向在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，國家電力公司重大項(xiàng)目的資助下， 已研究和開發(fā)了一批有價(jià)值的科研成果， 在附近一些工程中應(yīng)用， 效果好， 進(jìn)一步的研究和開發(fā)可形成產(chǎn)品，具有十分廣闊的應(yīng)用前景和市場。3、水電工程施工多媒體計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)研究和開發(fā) 該研究方向主要從事三維計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)和可視化技術(shù)在水電 工程施工過程中的應(yīng)用。 它以工程

11、所處的地形、 水文、 相關(guān)工程為基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)， 以三維動畫圖形方式顯示整個施工區(qū)域的地形地質(zhì)條件，同時(shí)建立了友好的人機(jī)界面和相關(guān)工程施工過程的計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)，選擇優(yōu)化的施工方案， 對施工過程的動態(tài)顯示技術(shù)進(jìn)行研究。 主要方向有如下 幾個：水電工程施工導(dǎo)截流計(jì)算機(jī)仿真動態(tài)模擬；水電工程混凝土澆筑施工計(jì)算機(jī)仿真動態(tài)模擬；水電工程土石壩填筑施工計(jì)算機(jī)仿真動態(tài)模擬；水電工程上石方開挖計(jì)算機(jī)仿真動態(tài)模擬。在 XX 工程專項(xiàng)科研項(xiàng)目、霍英東基金項(xiàng)目、國家電力公司重大項(xiàng)目 資助下， 上述研究已開發(fā)形成了若干套動態(tài)仿真系統(tǒng)， 有些正在工程中應(yīng) 用，如施工截流計(jì)算機(jī)仿真動態(tài)模擬和混凝土澆筑施工計(jì)算機(jī)仿真

12、動態(tài)模 擬在 XX 工程中應(yīng)用，受到了用戶的高度稱贊。進(jìn)一步研究可開發(fā)形成產(chǎn) 品， 在水電工程及相關(guān)工程施工中應(yīng)用， 也具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景和市 場。此外，積極拓展新的研究開發(fā)方向，近期將發(fā)展的幾個方向如下：水電工程施工中大型現(xiàn)代化機(jī)械的精密檢測及其儀器儀表研究與 開發(fā)；電力生產(chǎn)全過程的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及系統(tǒng)研究與開發(fā)；水電工程巖土加固系統(tǒng)的工藝、方法及材料的研究與開發(fā)；系列膠粘劑技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)研究。本中心的目標(biāo)將是依托世界最大的水電工程XX 工程，及長江清江流域梯級開發(fā)， 水電工程最密集、 且以水電為經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)的城市 XX 市，結(jié)合我校水電學(xué)科優(yōu)勢，以及學(xué)校的綜合實(shí)力，建成我國乃至世 界水電

13、施工技術(shù)研究與開發(fā)基地。加速我國水電施工產(chǎn)品的開發(fā)與利用， 促進(jìn)水電工程施工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。上述產(chǎn)品也可應(yīng)用于相關(guān)行業(yè)，如交通、鐵道、機(jī)場、建筑等。二、項(xiàng)目背景與必要性水電工程施工技術(shù)是一個系統(tǒng)工程問題， 涉及的內(nèi)容很多。 作為本工 程研究中心建設(shè)項(xiàng)目， 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題和當(dāng)前擬實(shí)施的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目 主要有以下三個子項(xiàng)目。子項(xiàng)目 1 工程爆破爆炸能量轉(zhuǎn)化的精密控制成套技術(shù)的開發(fā)與研究 工程爆破， 是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 國防建設(shè)及人民生活中不可或缺的一個極 為重要的特殊行業(yè)。 無論是公路鐵路建設(shè)、 水利水電建設(shè)等涉及國民經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的重大基本建設(shè)， 還是采礦等重要基礎(chǔ)工業(yè)， 也無論是國防、 人防等 關(guān)

14、系到國家和人民安全的基本建設(shè)， 還是城市、 房屋建設(shè)等關(guān)系人民生活 的基本建設(shè)，都離不開它。冒前，爆破已廣泛地用于巖礦的破碎、土壤的 壓實(shí)、 建筑物的拆除等許多方面。 不僅如此， 爆破的工程量也是十分巨大 的。 70 年代，美國的工業(yè)炸藥耗量就高達(dá) 12 億公斤，而且此后還有所增 加；近年來，我國工業(yè)炸藥的耗量也達(dá)此水平。這些炸藥，絕大部分都用 于巖礦的爆破。 有些巖礦爆破工程一次用炸藥量就多達(dá)萬噸以上， 爆破方 量達(dá)千萬立方米，單項(xiàng)工程如XX 工程的總用藥量達(dá)百萬噸，爆破方量多達(dá)幾億立方十。 因此， 精密控制爆炸能量的轉(zhuǎn)化， 有效地提高爆炸能量的 利用率， 一直是工程爆破的一項(xiàng)艱巨任務(wù)， 也

15、是工程爆破界為之努力奮斗 的目標(biāo)。 不過， 過去人們僅僅只是把它作為節(jié)能降耗、 提高經(jīng)濟(jì)效益的一 個重要手段， 而今天， 隨著全人類環(huán)境保護(hù)意識的普遍提高， 精密控制爆 炸能量的轉(zhuǎn)化已成為人類保護(hù)環(huán)境、 減少爆害、 提高爆破安全性的一大新 需要。工程爆破，至少有 100 多年的歷史。 100 多年來，盡管世界各國的科學(xué)技術(shù)人員對爆破進(jìn)行了廣泛而深入的研究， 并取得了許多重要的研究成 果。 但由于傳統(tǒng)觀念的束縛， 迄今為止在爆炸能量轉(zhuǎn)化的精密控制方面所 取得的成效仍然非常有限，以致于目前土巖爆破過程中仍然只有 11 13的爆炸能量轉(zhuǎn)化成巖礦破碎的有用功，其余近90 的能量都以光能、聲能、熱能和震

16、動能等不同形式白白浪費(fèi)。因此而造成人力、物力、 財(cái)力和時(shí)間的嚴(yán)重浪費(fèi)，并因此而產(chǎn)生過量的有毒氣體，空氣遭受污染。 不僅如此， 有時(shí)還會造成過度的震動， 產(chǎn)生過量的飛石， 使圍巖遭到嚴(yán)重 的破壞和擾動，增加滑坡、塌方的危險(xiǎn)和圍巖、邊坡處理的工程量，甚至 使周圍建筑物和設(shè)施遭受破壞，造成人員傷亡，設(shè)備受損。因此，發(fā)展炸 藥能量轉(zhuǎn)化過程的精密控制技術(shù)， 提高炸藥能量的利用率， 降低爆破的有 害效應(yīng)， 已成為新世紀(jì)工程爆破的發(fā)展戰(zhàn)略。 我國著名的老科學(xué)家錢學(xué)森 先生、中國工程爆破協(xié)會理事長郭聲琨先生和協(xié)會秘書長汪旭光院士都強(qiáng) 調(diào)，要深入研究，大力創(chuàng)新，通過精心設(shè)計(jì)、精心施工，保證裝藥堵塞質(zhì) 量、 合理

17、分段和起爆順序等盡量提高炸藥能量的利用率，盡可能地降低爆炸能量轉(zhuǎn)化過程中的損失。迄今為止，國內(nèi)外巖礦爆破用的炮眼，仍然是采用土、砂、小石、鉆 孔屑、紙、草或流體等堵塞。實(shí)踐早已證明，這些材料所形成的炮孔堵塞 體， 既不具較高的強(qiáng)度， 也不能與炮孔壁擠緊。 在極高的爆炸氣體壓力作 用下， 它們不是被整體推出炮孔， 就是被剪破， 因而失去對爆炸氣體的封 閉作用，使爆炸氣體直接由炮眼口沖出而形成“沖天炮” ，引起卸壓，造 成爆炸能量的嚴(yán)重?fù)p失， 使爆炸氣體的壓力難以上升到較高的值， 爆炸氣 體對被爆巖礦的作用難以維持較長的時(shí)間， 更不能將作用在堵塞體里端面 上的爆炸氣體壓力傳遞到被爆巖礦上使之成為有

18、效的破壞力。 因此， 爆炸 能量的利用率非常低，僅為11 13 左右。雖然有人進(jìn)行過炮眼堵塞質(zhì)量的研究， 但有關(guān)研究主要集中在要不要堵塞， 或堵塞質(zhì)量對爆破的 效果到底有多大影響等方面， 至于炮眼堵塞所用的材料， 則一直沒有新的 突破，始終停留在傳統(tǒng)堵塞材料上。之所以會出現(xiàn)上述局面，主要有以下三方面的原因：（ 1 ）傳統(tǒng)觀念的束縛。人們總認(rèn)為，土、砂、石、鉆孔屑以及水等 都是天然材料， 而裝炸藥的瓦棱紙箱和塑料袋等則是廢棄物， 這些材料就 在身邊，隨手可以拈來，用來堵塞炮眼，不用增加額外的開支。如果采用 其它材料堵孔，則須花錢購買，這將增加爆破成本。（ 2 ）采用土、砂、石、鉆孔屑、紙、草和流

19、體等堵塞炮眼，操作十 分方便，特別是用于堵塞正向炮眼，只要填入炮眼，并用炮棍搗緊即可， 無須其它任何操作，也無須運(yùn)輸和保管。（ 3 ）明知用上述材料堵塞炮眼難以保證堵塞質(zhì)量，但找不到更合適 的堵塞材料，因而不得不將就使用。上述三大原因中， 前二者是最重要的。 它們擋住了人們的視線，使人 們安于現(xiàn)狀，不思進(jìn)取，結(jié)果致使炮眼的堵塞質(zhì)量一直沒有明顯的提高。子項(xiàng)目 2分布式光纖傳感監(jiān)測技術(shù)及光纖傳感器系列研究與開發(fā)大壩等水工建筑物以及橋梁、 高層建筑、 高陡邊坡的安全監(jiān)測，目前 正面臨技術(shù)更新?lián)Q代的新形勢。 傳統(tǒng)的監(jiān)測方法是以電阻式應(yīng)變計(jì)等電測 儀器為代表進(jìn)行點(diǎn)式監(jiān)測。 實(shí)踐證明它存在若干缺陷： （

20、1）對測點(diǎn)物性有 影響；（ 2）耐久性差； （ 3）易受強(qiáng)磁場于擾； （ 4）信息量受局限， （ 5）不 易形成自動監(jiān)測系統(tǒng)。 因此， 研究水利水電工程安全監(jiān)測的高新技術(shù)顯得 非常必要。 同時(shí)， 要真正使大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)向?qū)崟r(shí)在線監(jiān)控、 遠(yuǎn) 程自動化網(wǎng)絡(luò)方向邁進(jìn)， 新的傳感技術(shù)是成敗的關(guān)鍵。 在各國競相開發(fā)的安全監(jiān)測高新技術(shù)中，光纖傳感技術(shù)處于中心地位，是研究開發(fā)的熱點(diǎn)。 與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有如下的優(yōu)點(diǎn)：（ 1）集傳感與傳輸于一體，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和監(jiān)控； （ 2）一次測定就可獲得整個光纖區(qū)域的一維分布 圖；（ 3）能在一條長達(dá)數(shù)千米的傳感器光纖環(huán)路上獲得幾十、幾百條信息，單位信息

21、成本大大降低； （ 4）測量范圍寬，具有高空間分辨率和高精度； （ 5）抗強(qiáng)電磁干擾； （ 6）易于實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測與預(yù)警功能監(jiān)測系統(tǒng)。因此， 它具有廣泛的應(yīng)用前景。我們通過近幾年的研究和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)， 在分布式光纖的埋設(shè)工藝、 大壩 裂縫監(jiān)測、 高陡邊坡和滑坡深部變形及傳感器的研制方面取得了一定的進(jìn) 展。以 XX 工程臨時(shí)船閘為背景，在國內(nèi)首次進(jìn)行斜交分布式光纖裂縫傳 感高新技術(shù)的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究， 所探索出的大體積混凝土光纖埋設(shè)工藝和細(xì) 部構(gòu)造基本可行。 混凝土面板堆石壩的原型監(jiān)測是目前亟待解決的重大難 題之一， 因面板與壓實(shí)堆石壩的變形模量相差懸殊， 二者不協(xié)調(diào)易使面板 和上水系統(tǒng)受到損傷， 進(jìn)而導(dǎo)

22、致漏水， 給大壩安全造成威脅。 對此我們將 自己研制的傳感器埋入大壩周邊縫和板間縫；利用所研制的專用粘接劑， 將光纖傳感網(wǎng)絡(luò)膠接在混凝土面板表面；以監(jiān)測其隨機(jī)裂縫產(chǎn)生和發(fā)展， 并取得了一定經(jīng)驗(yàn)和成果。 為適應(yīng)周邊縫的監(jiān)測， 我們正與國防科工委所 屬的238廠合作，研制開發(fā)新的大量程（100mm以上）傳感器，可望近期生產(chǎn)出樣品。 我們的目標(biāo)是將上述產(chǎn)品通過再次實(shí)驗(yàn)后， 力爭用到清江水 布埡水電工程（世界上最高的破面板堆石壩，壩高237 米）中去，為進(jìn)一步的推廣應(yīng)用創(chuàng)造條件。 為了監(jiān)測高陡邊坡及滑坡體的深度變形，我們還研制了一種螺旋式膠棒光纖傳感器。 分別埋設(shè)在清江隔河巖廠房高邊坡和 庫區(qū)軍家田滑

23、坡，目前正在測試之中。上述研究，不僅取得了國家自然科學(xué)基金（5987002 ）的資助還列入了國家電力總公司的重大科研項(xiàng)目同時(shí)， 還取得了湖北省清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司， XX 水利水電工程集團(tuán)公司，湖北省興山天星水電集團(tuán)，XX市長途電信傳輸局等單位的大力支持和幫助。長江XX水電工程，清江高壩洲水電工程， 古洞口水電工程， 清江隔河巖水電工程都是我們研究開 發(fā)的依托工程。 重慶大溪河水電開發(fā)公司魚跳水電工程將作為我們新一輪 的現(xiàn)場試驗(yàn)基地。隨著光電技術(shù)的發(fā)展， 生產(chǎn)光纖的成本將大幅度降低， 光纖測試儀器(OTDR及光纖溶接機(jī)也相繼降價(jià)，專用傳感器和粘接劑.若將來批量生產(chǎn)， 成本也不高。 總之，

24、光纖傳感技術(shù)作為大壩安全監(jiān)測新技術(shù)將大大低 于常規(guī)監(jiān)測的費(fèi)用。當(dāng)前存在的主要問題是： ( 1)光纖通訊所用的光纖和測量儀器還不完全適用于土木工程， 需做一定的改進(jìn)。 目前， 我們正與信息產(chǎn)業(yè)部電子第 46 研究所取得聯(lián)系，擬采用他們生產(chǎn)的特種光纖。( 2)光纖本身細(xì)小脆弱，埋設(shè)工藝是關(guān)鍵，需在不同工程做大量實(shí)驗(yàn)。( 3)要將此種新技術(shù)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力， 首先要納入水電工程的設(shè)計(jì)， 這需得到設(shè)計(jì)單位和業(yè)主的認(rèn) 可。 清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司對我們的研究非常關(guān)注，還有協(xié)議將成果用于水布埡水電工程。 ( 4)目前國內(nèi)外傳感器產(chǎn)品很多， 但真正能用于土 木工程， 尤其是用于征面板堆石壩監(jiān)測的傳感器很少，主

25、要靠自己研制專用傳感器，包括設(shè)計(jì)、加工、埋設(shè)、測試都有一定難度。本方向研究和開發(fā)水工建筑物智能化損傷識別技術(shù)光纖傳感監(jiān) 測系統(tǒng)的理論和技術(shù)， 攻克主要監(jiān)測項(xiàng)冒 (裂縫、 變形、 應(yīng)變力、 溫度等) 的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出新一代安全監(jiān)測的新儀器、新方法和新產(chǎn)品。美國開始光纖傳感器的研究最早 (大約是 1977 年)，投資最大， 僅 1983 年就投資12 14億美元，主要集中在光纖傳感器系統(tǒng)(FOSS；現(xiàn)代數(shù)字光纖控制系統(tǒng)(ADOSS;光纖陀螺(FOG ；核輻射監(jiān)控(NRM ;飛機(jī)發(fā)動 機(jī)監(jiān)控(AEM等計(jì)劃。英國政府特別是貿(mào)易工業(yè)部(DTT十分重視光纖傳感技術(shù)，最早在 1982 年以該部為首成立了英

26、國光纖傳感器合作協(xié)會(OSCA。德國的光纖陀螺研究規(guī)模和水平僅次于美國而居世界第二位。 法國、瑞士、意大利等國也開展了光纖傳感器的研究工作。日本制定了 1979 年 1986 年“光應(yīng)用計(jì)劃控制系統(tǒng)” 的七年規(guī)劃， 投資 70 億美元。Chen和Nawy在高強(qiáng)度混凝土( 84 98MPa)預(yù)制預(yù)應(yīng)力方形柱結(jié)構(gòu) 的彎曲特性評價(jià)試驗(yàn)中， 將光纖維傳感器埋置試件中， 直接定量地測定了 變形數(shù)據(jù)， 并進(jìn)行了有關(guān)對比試驗(yàn)， 試驗(yàn)結(jié)果顯示， 試件內(nèi)部埋置光纖傳 感器與應(yīng)變儀， 以及外部安裝光纖傳感器與千分表測定的數(shù)據(jù)對比，均具有高度的相關(guān)性。 同時(shí)， 他們還提出了光纖傳感器作為測定鋼材平均變形 值， 以及

27、確認(rèn)混凝土裂縫寬度的檢測方法， 與傳統(tǒng)的應(yīng)變儀表相比， 具有 顯著的優(yōu)越性。我國光纖傳感器的第一次全國會議是在1983 年，到目前為止，雖有長足進(jìn)展，但離發(fā)達(dá)國家的研究水平仍存在不小的差距。在結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測和損傷評估方面，柏林結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)及現(xiàn)代化研究機(jī)構(gòu)(IEMB)將棵光纖粘接在構(gòu)件上，在聯(lián)邦材料研究中心(BAM試驗(yàn)廳內(nèi)對郊外鐵路鋼橋進(jìn)行監(jiān)測，測得橫向大梁裂縫由0.01mm 的開展過程，加拿大多倫多大學(xué)提出基于光纖折斷原理的損傷定位系統(tǒng)，當(dāng)材料中某一區(qū)域損傷時(shí)， 通過這一區(qū)域的光線輸出功率為零， 由此可判斷損傷位置， 該 方法利用器件太多， 不適于大范圍測量。 美國佛羅里達(dá)技術(shù)學(xué)院提出了神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損

28、傷評估法， 不僅可定位， 還可以確定損傷程度。 它可處理大范圍 的傳感信號，構(gòu)造出材料的應(yīng)變分布與傳感器的有限輸出信號之間的關(guān) 系。 Fuhr 教授在某五層大廈中，使用多波型和單波型光纖傳感器組成傳 感網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行了振動、風(fēng)壓、風(fēng)向，以及結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)等物理量的測定， 并成功地使光纖傳感器利用電話回路進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。在裂縫檢測方面，Rossi和LeMaou等使用埋入式多模光纖( 100 ym直徑， 在幾個截面處把保護(hù)層去掉) 探測混凝土中的裂縫。 當(dāng)裂縫穿過沒有保護(hù)層的光纖任一截面時(shí)， 就會觀察到該點(diǎn)光衰加大。 該傳感技術(shù)已在一 交通隧道中試用。 福田武人在混凝土表面貼附光纖， 以混凝土表面開裂產(chǎn)

29、 生裂縫時(shí)光纖將被切斷作為檢測依據(jù)， 根據(jù)其試驗(yàn)結(jié)果， 成功地檢測裂縫 的出現(xiàn)和發(fā)展，為實(shí)施結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控提供了可能性。 Masri 等、 Abdunur 將環(huán)繞式光纖傳感器與已知幾何及力學(xué)特性的復(fù)合材料梁牢固地粘貼于 橋上沿， 通過光纖傳感器可測得荷載作用下梁的曲率變化， 從而知道橋的 曲率變化及撓曲裂縫的情況， 其原理也是裂縫增長引起環(huán)繞式光纖中光衰 減的增長。Mendez等、Wanser和Voss利用多模光纖 OTDR技術(shù)檢測裂縫 和滑移。 試驗(yàn)中將光纖與裂縫布置成一角度， 即所謂 “方位角式光纖傳感 器”,檢測到小于 0.1mm的裂縫，分辨率為10卩m且在150 %的應(yīng)變和 6mm 裂縫

30、的動態(tài)范圍下， 傳感器仍能正常工作。 但是所有這些光纖裂縫傳感器 都有一個共同的缺點(diǎn) 即必須事先確定裂縫的位置和方向。 而且光纖需要 特殊加工，工藝復(fù)雜，不利于工程應(yīng)用。劉浩吾、楊朝輝等基于裂縫傳感 的光學(xué)和力學(xué)原理，通過多夾角、多種光纖、多種材料的模型試驗(yàn)，表明 外交光纖裂縫傳感器不僅具有裂縫連續(xù)分布式檢測和定位功能，而且還可檢測滑移。本研究在 XX 工地進(jìn)行大體積檢裂縫的分布式斜光交纖傳感技 術(shù)的現(xiàn)場試驗(yàn)， 也取得了初步成果。 看來， 網(wǎng)絡(luò)式斜交光纖傳感系統(tǒng)很有 可能取得光纖裂縫傳感方面突破性的進(jìn)展。在彎曲、撓度和位移檢測方面， Wolff 和 Miesseler 把多模光纖埋入 橋面板與

31、橋墩之間的彈性軸承裝備內(nèi)來測量混凝土橋的荷載作用情況，由光纖微彎損失引起的光損耗來確定載荷值的大小。使用光纖應(yīng)變規(guī)也可確定撓度。 只要將同樣長度的兩根光纖分別放置在構(gòu)件上、下兩個表面， 當(dāng)較早梁發(fā)生彎曲時(shí)， 一根光纖將縱向伸展， 另一根光纖將被壓縮， 兩根光纖中 不同應(yīng)變引起光路長度差， 這個長度導(dǎo)致輸出光束的干涉， 從干涉條紋的 移動就可計(jì)算構(gòu)件的撓度。 武漢工業(yè)大學(xué)光導(dǎo)纖維研究與開發(fā)中心，得到國家自然科學(xué)基金資助， 研制了碳纖維位移傳感器， 可測量最大位移 2cm,最小測量范圍土 50卩m靈敏度1卩m位移值由輸出電壓表示，可重復(fù)性強(qiáng)，在 XX 工程碾壓混凝土現(xiàn)場試驗(yàn)中曾參與試驗(yàn)。在應(yīng)力、應(yīng)

32、變檢測方面,也較深入。目前干涉型、光柵型和強(qiáng)度型三 種傳感方式, 美國聯(lián)合技術(shù)研究中心研制了雙芯光纖應(yīng)變器,由兩根匹配、互相靠近的單模光芯組成, 當(dāng)相干光注入其中一根上時(shí), 會激勵出不同速 率的對稱、 反對稱模。 這兩種模沿光纖的長度顯示出同期光擾,導(dǎo)致光從一根芯到另一根芯的耦合。美國佛蒙大學(xué) 1992 年將分布式光纖應(yīng)力應(yīng)變 傳感器安裝在咸努期基河水電站壩內(nèi),以監(jiān)測未來五十年內(nèi)水壩的安全 性,該傳感器可實(shí)時(shí)報(bào)告大壩遭受洪水和巨大震動后的情況。Nanni 等在水泥柱內(nèi)部埋入雙折射光纖, 利用兩個偏振分量之間的干涉檢測柱體內(nèi)部 的應(yīng)變。 Escoder 等在混凝土梁的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中,將單模光纖傳

33、感器貼 于梁表面和埋入梁內(nèi), 使用干涉技術(shù)測量其應(yīng)變, 所得結(jié)果顯示, 在不改 變正常澆筑情況下,將光纖埋入混凝土構(gòu)件的可行性。Habel 和 Hofmann使用 F-P 型光纖傳感器, 在混凝土橋梁和墻體中測試動力和靜力應(yīng)變 分 別達(dá)到了 0.02 A （德）和0”（美）的高精度。Hendriek等將單模光纖埋入混凝土和土壤的飛行跑道上,檢測其應(yīng)力分布。Alavie 等將Bragg 光柵傳感器埋入混凝土橋中,經(jīng)受了實(shí)際工程考驗(yàn),表明其穩(wěn)定性 和耐久性比傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)越得多。DeVrues 在預(yù)應(yīng)力混凝土的鋼絲上,貼附光纖進(jìn)行了應(yīng)變量的分析。 重慶大學(xué) “國家教委光電技術(shù)及系統(tǒng)開發(fā)實(shí) 驗(yàn)室”于 1

34、995 年獲準(zhǔn)國家自然科學(xué)基金資助,應(yīng)變傳感機(jī)理選用布拉格 光柵（FBG）。布拉格光柵是國際上光纖傳感技術(shù)的前沿?zé)狳c(diǎn)。它屬于相位型,借助光柵中心波長的漂移,感知環(huán)境參量（應(yīng)變、溫度等）,靈敏度高,抗干擾能力強(qiáng),傳感結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布檢測。清華大學(xué)電子 工程系近年也開展了混凝土應(yīng)變光纖傳感技術(shù)的研究,重點(diǎn)在梳狀光柵型傳感器，用于混凝土表面應(yīng)變測試試驗(yàn)，已取得較好效果在溫度檢測方面， Measures 等在加拿大 Calgary 一座兩跨碳纖維鋼 筋混凝土預(yù)應(yīng)力橋梁上，埋設(shè)了五套4通道B_光柵光纖傳感系統(tǒng)。在橋梁建造過程中和使用期內(nèi)檢測其內(nèi)部溫度和應(yīng)變。意大利學(xué)者 Gusmeroli等報(bào)道了

35、他們將 F- P光纖干涉?zhèn)鞲衅髀袢胍粋€5m長的混凝土梁中檢測其熱膨脹。日本的福喜多輝和巖城英明將光纖傳感器應(yīng)用于大體積混凝 土的溫度管理， 通過與熱電偶測試結(jié)果結(jié)比， 確認(rèn)光纖傳感器與熱電偶對 于大體積混凝土連續(xù)的溫度分布測定結(jié)果非常一致。成都電子料技大學(xué) 光纖國家實(shí)驗(yàn)室與黃河龍羊峽、 劉家峽水電廠等合作， 成功地開發(fā)了大型 水、火發(fā)電機(jī)的溫度、光纖傳感器等多項(xiàng)傳感技術(shù)。光纖的精巧、 纖細(xì)與工程現(xiàn)場作業(yè)的粗放性之間反差很大，因此光纖的埋設(shè)工藝一直是實(shí)用上必須解決的一個重要技術(shù)環(huán)節(jié)。到目前為止， 在文獻(xiàn)中僅有小部分用光纖埋入混凝土中的試驗(yàn)情況，尤其是現(xiàn)場埋設(shè) 情況。美國多倫多大學(xué)航天研究所總結(jié)埋

36、設(shè)光纖的三條原則。本研究方 向得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、XX 工程開發(fā)總公司施工科研項(xiàng)目資助，同四川大學(xué)合作進(jìn)行了XX 工程大體積破裂縫監(jiān)測的分布式斜交光纖傳感技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)，同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行了古洞口檢面板堆石 壩面板裂縫監(jiān)測的分布式斜交光纖傳感技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)研究和沙牌RCC 拱壩隨機(jī)裂縫監(jiān)測的光纖傳感技術(shù)試驗(yàn)研究，都取得了重要進(jìn)展。本研究方向主要是根據(jù) XX 附近各依托工程的條件，進(jìn)行光纖傳感 器實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)場試驗(yàn)， 進(jìn)一步檢驗(yàn)各類光纖傳感器的工程適應(yīng)性、 工程 壽命和穩(wěn)定性。 國內(nèi)其他研究單位和高校在光纖傳感領(lǐng)域做了大量的研究 工作， 但成果基本以理論和實(shí)驗(yàn)室成果為主，實(shí)際應(yīng)用側(cè)重

37、于軍事、 航空等方面，在大壩安全監(jiān)測光纖傳感技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用上，XX大學(xué)走在前 列，99 國際大壩 安進(jìn)行了許多艱苦的現(xiàn)場試驗(yàn)工作，這些成果在去年十月全監(jiān)測大會、 99 土木基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測國際研討會上都得到了許多專家的肯定和關(guān)注。子項(xiàng)目 3水電工程施工過程多媒體仿真系統(tǒng)研究與開發(fā)本項(xiàng)目的研究是應(yīng)用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)可視化技術(shù)及三維計(jì)算 機(jī)圖形圖象技術(shù)來輔助工程管理、 工程規(guī)劃、 設(shè)計(jì)和科學(xué)決策， 它是計(jì)算 機(jī)科學(xué)的重要分支，同時(shí)也是跨學(xué)科跨專業(yè)新技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域之一， 目前，已成為 MCAE( Multimedia Computer Aided Engineering)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。 計(jì)

38、算機(jī)對數(shù)據(jù)的可視化處理歷史悠久， 幾乎與世界上第一 臺數(shù)字計(jì)算機(jī)同步誕生。 可視化技術(shù)和三維計(jì)算機(jī)圖形圖象技術(shù)均屬當(dāng)今 的前沿科學(xué)， 是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最活躍、 發(fā)展最快速的兩大分支。 可視化技術(shù) 的發(fā)展是多學(xué)科、 多領(lǐng)域協(xié)作發(fā)展的結(jié)果， 可視化技術(shù)能夠?qū)⒋罅康臄?shù)據(jù) 有機(jī)地組織起來， 并將其轉(zhuǎn)變成人的視覺可以感受的計(jì)算機(jī)圖像，形象而生動地充分展示數(shù)據(jù)所表達(dá)的內(nèi)容及它們之間的相互聯(lián)系與相互制約的 關(guān)系， 從而可以利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世界中的事物進(jìn)行模擬分析， 幫 助人們把握及控制復(fù)雜的全局， 更好地認(rèn)識與掌握實(shí)現(xiàn)規(guī)律。 但是， 由于 其技術(shù)上的復(fù)雜性難以描述、 數(shù)據(jù)量龐大等， 又使其發(fā)展受到種種限

39、制。 自進(jìn)入九十年代以來， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)， 三維計(jì)算機(jī)圖形 圖象技術(shù)以及可視化技術(shù)終于取得了突破性進(jìn)展， 可視化技術(shù)逐步發(fā)展為 一門新興學(xué)科并轉(zhuǎn)化為一種產(chǎn)業(yè)。 近年來， 一場以多媒體技術(shù)為代表， 集 聲音、 圖象、 文字為一體的新一代計(jì)算機(jī)浪潮大有席卷全球之勢， 并廣泛 應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物、地質(zhì)、地理、氣象、環(huán)境、航天。軍事。教育、工業(yè)、 工程技術(shù)等領(lǐng)域， 它在各個領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用， 一方面要求對計(jì)算機(jī)技術(shù)本身不斷發(fā)展， 形成適合于工程使用與工程實(shí)踐應(yīng)用的多維信息處理機(jī)， 一方面又要求能反映工程設(shè)計(jì)、 施工、 管理等典型環(huán)節(jié)的各項(xiàng)人類活動及 其客觀規(guī)律， 增強(qiáng)表征信息的能力與信息模型的

40、和學(xué)性， 其應(yīng)用與推廣必 將帶來人們思維方式和觀念的變革， 為人類改造生存環(huán)境、 提高生存質(zhì)量 提供了強(qiáng)有力的幫助。在軍事和航天領(lǐng)域，三維計(jì)算機(jī)圖形圖象技術(shù)和可視化技術(shù)應(yīng)用較 早。 在軍事上， 可以將衛(wèi)星或航拍照片轉(zhuǎn)換成三維地貌，分析敵方的軍事基地、 研究軍事部署等； 在航天領(lǐng)域的應(yīng)用， 如美國曾利用衛(wèi)星發(fā)回照片； 將火星表面的地形恢復(fù)， 為研究火星提供了極大的幫助； 在工程領(lǐng)域的應(yīng) 用， 則是近幾年才開始， 但是業(yè)已取得喜人的成績。 特別值得一提的是三 維計(jì)算機(jī)圖形圖象技術(shù)及可視化技術(shù)在香港新機(jī)場工程中的應(yīng)用。 香港新 機(jī)場是一項(xiàng)世界著名的特大型工程， 在工程設(shè)計(jì)和管理中， 大量引進(jìn)三維 計(jì)

41、算機(jī)圖形技術(shù)， 取得了明顯的成績和效益， 其工程驗(yàn)收、 結(jié)算最具特色。 機(jī)場工程是挖山填海工程，工程量巨大、施工場面開闊、施工強(qiáng)度高，而 且有大量的水下工程， 工程的驗(yàn)收結(jié)算如果采用傳統(tǒng)的測量方法是不可想 象的。因此機(jī)場管理局引進(jìn)了美國 Intergraph 的圖形掃描儀，利用航拍 照片和聲納方法進(jìn)行陸地和水下測量，通過計(jì)算機(jī)恢復(fù)成水上和水下地 貌，這樣即可看到工程的進(jìn)展， 也可快速計(jì)算出工程量， 簡化了結(jié)算過程， 大大節(jié)約了人力、 物力、 財(cái)力和時(shí)間， 而且精確度高， 管理簡單， 扯皮少。 從工程建設(shè)到投入營運(yùn)的全過程進(jìn)行完整的系統(tǒng)管理， 充分體現(xiàn)了現(xiàn)代大 型工程管理的水平。在英一法海峽隧道

42、工程以及其它大型工程建設(shè)項(xiàng)目 中，三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。相比之下，我國是近幾年才開展這方面的研究工作。浙江大學(xué)、清華大學(xué)、中科院計(jì)算所 CAD開放實(shí)驗(yàn)室、 北京大學(xué)、北京應(yīng)用物理計(jì)算數(shù)學(xué) 研究所。 國防科工委二十九基地、 國防科技大學(xué)等單位正在進(jìn)行可視化技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用方面的研究， 并將其應(yīng)用于流體力學(xué)、 空氣動力學(xué)、 石油地 震數(shù)據(jù)處理、 氣象、 建筑設(shè)計(jì)等各個領(lǐng)域。 國內(nèi)在三維計(jì)算機(jī)圖形圖象技 術(shù)及可視化技術(shù)的工程應(yīng)用研究則只是在建筑界用的較多， 建筑師們用三 維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)制作模型， 用可視化技術(shù)進(jìn)行渲染設(shè)計(jì)效果， 使得其設(shè) 計(jì)成果賞心悅目， 增強(qiáng)了設(shè)計(jì)者與客戶的溝通，

43、大大提高了設(shè)計(jì)效率。 在 我國公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域， 也將計(jì)算機(jī)圖形、 圖象學(xué)理論與多媒體技術(shù)相結(jié) 合輔助公路選線與橋梁選型工作。而在水利水電工程建設(shè)中，起步較晚， 但起點(diǎn)較高。在我國，中國長江 XX 工程開發(fā)總公司、天津大學(xué)等單位在 國家“八五”期間曾分別對 XX 工程永久船閘施工和混凝土壩澆筑仿真進(jìn) 行了初步研究工作， 近年來， 中國長江 XX 工程開發(fā)總公司會同北京大學(xué)、 XX大學(xué)、河海大學(xué)、國家電力公司成都勘測設(shè)計(jì)研究院等單位針對XX工程的施工進(jìn)行了探索性研究，取得了可喜的成績。在長江XX 工程大江截流和二期圍堰工程中我們曾對施工仿真及施工過程的動態(tài)仿真模擬進(jìn)行 了卓有成效的研究工作， 初

44、步顯示了現(xiàn)代大型工程建設(shè)管理的水平， 其施 工過程的動態(tài)仿真模擬是代表現(xiàn)代國際上先進(jìn)水平的“香港新機(jī)場” 及“英一法海底隧道” 工程中所沒有的功能， 需要我們利用已有的技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行 探索研究， 發(fā)展中國的大型工程建設(shè)管理系統(tǒng)。 本項(xiàng)目的研究無疑會在這 一方面有所探索、 有所發(fā)展。 水利水電工程施工領(lǐng)域的研究人員對可視化 技術(shù)方面的專業(yè)知識知之甚少， 而可視化專家又缺乏水利水電工程施工領(lǐng) 域的知識， 只有二者很好地合作， 可視化技術(shù)的作用才能真正地發(fā)揮出來。大中型水利水電樞紐工程的施工受水文、氣象、 地形、地質(zhì)和十文地質(zhì)等諸因素的綜合影響， 事先往往很難全部預(yù)料； 與此同時(shí)， 大中型水利 水電樞

45、紐工程的建設(shè)需要耗費(fèi)大量的資金、材料、 勞動力， 并需要使用各種類型的機(jī)械設(shè)備。 水利十電樞紐工程施工組織與施工管理的失誤不僅大 幅度地增加整個工程的建設(shè)投資費(fèi)用， 而且會影響整個水工建筑物的壽命 和效益， 更嚴(yán)重的甚至還會造成建筑物的失事， 給國民經(jīng)濟(jì)帶來不可彌補(bǔ) 的損失。 如何根據(jù)水利水電工程施工組織與施工管理的特點(diǎn)， 不斷收集影 響水利水電樞紐工程建設(shè)進(jìn)程的各種基本信息， 并及時(shí)地根據(jù)施工過程中 各種因素的變化來調(diào)整施工方案， 有效的組織水利水電樞紐工程的整個施 工過程， 達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益， 是整個水利水電樞紐工程施工 組織和施工管理的關(guān)鍵所在 a 應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成就

46、來實(shí)施對水 利水電工程施工過程的控制是確保施工質(zhì)量與施工進(jìn)度的有力手段。 建立 在三維實(shí)體模型建?；A(chǔ)之上的水利水電工程施工過程仿真模擬技術(shù)是 融現(xiàn)代圖形圖象學(xué)理論、 計(jì)算機(jī)技術(shù)與十利水電工程施工技術(shù)于一體的高 新技術(shù)， 對其在施工組織與管理中應(yīng)用進(jìn)行深入地研究， 實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)門 類的“知識集成”與“技術(shù)集成” ，對于提高我國的水利水電樞紐工程的 施工質(zhì)量與施工水平是大有裨益的。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為水利水電樞紐工程施工組織與施工管理的 科學(xué)化提供了強(qiáng)有力工具。 從系統(tǒng)分析的觀念看， 大型水利水電工程施工 是一個隨時(shí)間變化的動態(tài)過程，亦是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運(yùn)行 進(jìn)程決定于系統(tǒng)內(nèi)部各施工

47、環(huán)節(jié)和作業(yè)流程的持續(xù)時(shí)間及其間相互關(guān)系 的制約以及系統(tǒng)外部環(huán)境條件的限制。對于這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)，不可 能找到一個解析的數(shù)學(xué)模型來描述這種系統(tǒng)的行為規(guī)律，只能用系統(tǒng)仿 真方法來進(jìn)行分析。水利水電工程項(xiàng)目有以下特點(diǎn)；（ 1 ）工程項(xiàng)目的固定性 無論是建筑物或構(gòu)筑物，一旦成型后就固定不動， 建筑物與基礎(chǔ)、構(gòu) 筑物與其它相聯(lián)系的構(gòu)筑物結(jié)合在一起構(gòu)成一個不能移動的整體。（ 2 ）工程項(xiàng)目的單件性水利水電工程施工只能是一個一個的工程項(xiàng)目， 每個工程項(xiàng)目都具有多項(xiàng)個性。（ 3 ）工程項(xiàng)目利用分解的總體性水利水電工程是有若干個單項(xiàng)工程和單位工程或許多分部分項(xiàng)工程組成的具有一定功能的有機(jī)的整體，起其組成部分分

48、解為若干個子系統(tǒng)，能的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)地發(fā)揮各自的功能。（ 4 ）工程項(xiàng)目的大型性是一個完整的系統(tǒng)， 這個系統(tǒng)又可按各個子系統(tǒng)是在滿足工程項(xiàng)目總體功由于水利水電工程功能的要求和承受相當(dāng)大的荷載，所以建筑物的體型都很大。水利水電樞紐工程的實(shí)際施工過程是復(fù)雜而多變的，如何根據(jù)實(shí)際施工過程中可能遇到的各種具體情況以及可以搜集到的各方面信息， 預(yù)測下 一階段有可能發(fā)生的各種情況， 進(jìn)行施工方案的優(yōu)選， 及時(shí)修改具體的施 工方案，是確保水利水電工程各階段施工順利進(jìn)行的根本保證。本項(xiàng)目研究的進(jìn)行正是基于這種思想， 利用可視化技術(shù)， 將工程各項(xiàng) 目的具體施工情況提前在計(jì)算機(jī)上形象、 逼真地顯現(xiàn)。 提前實(shí)現(xiàn)工程各項(xiàng)

49、 目施工進(jìn)程的預(yù)演，從中發(fā)現(xiàn)各個既定施工方案的不足，進(jìn)行修改完善，優(yōu)化施工方案。 它必將為我國水利水電工程建設(shè)的科學(xué)化管理及科學(xué)決策 帶來新的思路和提供有力的技術(shù)支持。三、XX大學(xué)現(xiàn)有基礎(chǔ)條件1、XX大學(xué)本領(lǐng)域工程技術(shù)設(shè)計(jì)與開發(fā)、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化業(yè)績、在國內(nèi)同行中的技術(shù)水平與優(yōu)勢XX 大學(xué)科技研究以水電為特色，在水電工程施工技術(shù)研究與開發(fā)方 面取得了相當(dāng)多的成果，一批技術(shù)成果應(yīng)用于工程實(shí)踐，形成了生產(chǎn)力。（ 1 ）巖土力學(xué)穩(wěn)定性研究及治理方向 近年來進(jìn)行了一系列課題的研究， 主要有： 高邊坡形成過程模擬及其 巖體穩(wěn)定性研究， 陡高邊坡巖體非線性力學(xué)分析方法研究， 陡高邊坡及巖 體地下開挖數(shù)

50、值模擬研究， 巖石蠕變斷裂試驗(yàn)研究， 陡高邊坡地質(zhì)背景演 變與地質(zhì)工程態(tài)勢特征研究， 緩傾角節(jié)理巖體動力特性研究， 地下廠房工 程巖體質(zhì)量分級及圍巖應(yīng)力分析， 若干重大滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析，重力壩抗滑穩(wěn)定性研究， 水庫安全監(jiān)測資料綜合分析及重要滑坡預(yù)測模型， 自然 邊坡滑坡防治方案研究。上述研究成果已用于眾多工程，主要有：XX 工程永久船閘、水布埡馬崖陡高邊坡、清江水布埡地下廠房、龍灘水電站、靖江隔河巖水電廠、 尼泊爾和西水電站、長江鏈子崖危巖體防治工程、屈原鎮(zhèn)邊坡治理、州 屏山滑坡治理等。其中“ XX 工程永久船閘陡高邊坡關(guān)鍵技術(shù)研究”經(jīng)電 力工業(yè)部鑒定具國內(nèi)先進(jìn)水平，部分國際領(lǐng)先。“ XX工

51、程永久船閘巖石邊坡卸荷巖體力學(xué)研究” 99 年獲建設(shè)部科技進(jìn)步二等獎。作為“長江鏈子 崖危巖體防治工程研究” 主要完成單位， 被國家科委等八部委聯(lián)合通令表 彰為“先進(jìn)科研集體” 。（ 2）混凝土面板堆石壩裂縫機(jī)理及檢測技術(shù)研究方向 該方向近期取得的主要研究成果有： 混凝土面板堆石壩面板開裂機(jī)理 及防裂措施， 堆石體填筑質(zhì)量的快速檢測方法， 混凝土面板堆石壩裂縫監(jiān) 測的光纖傳感技術(shù)研究，地質(zhì) CT 技術(shù)應(yīng)用研究，工程數(shù)值攝影測量技術(shù) 研究， 水工建筑物安全監(jiān)測資料綜合分析與反饋， 水工建筑物病險(xiǎn)機(jī)理與 評價(jià)改造等。上述研究成果由，裂縫監(jiān)測的光纖傳感技術(shù)研究已成功應(yīng)用于 XX 工 程臨時(shí)船閘混凝土

52、裂縫監(jiān)測， 古洞口面板堆石壩裂縫監(jiān)測， 并已有協(xié)議將 應(yīng)用于世界最高的面板壩清江水布現(xiàn)工程。 由于該成果的良好應(yīng)用前 景，“大壩裂縫和溫度監(jiān)測的分布式光纖傳感技術(shù)研究與應(yīng)用”獲國家電 力公司重大研究項(xiàng)目資助。 水工建筑物監(jiān)測資料綜合分析及滑坡變形分析 QJHP3.0 軟件用于清江庫區(qū)基坪、楊家槽等多處滑坡位移監(jiān)測，取得了較 大經(jīng)濟(jì)效益， 獲 99 年湖北省科技進(jìn)步三等獎。 在成果的轉(zhuǎn)化實(shí)施過程中， 研發(fā)了分布式光纖傳感器、系列膠粘劑等高新技術(shù)產(chǎn)品。（ 3 ）以水電工程施工新材料、技術(shù)裝備和新方法研究方向 爆破炮孔堵塞材料和方法研究， 獲第二屆國際愛因斯坦新發(fā)明、 新技 術(shù)（產(chǎn)品）博覽會金獎，發(fā)

53、明專利正在受理中。研究成果已在 XX 工程爆 破開挖中得到應(yīng)用。水泥基錨桿錨固劑，已批量生產(chǎn)，在 XX 專用公路仙 人溪 2洞和永久船閘高邊坡及地下排水道等工程使用萬余十，表明性能 優(yōu)良。 隧洞施工與檢修設(shè)備， 驗(yàn)收評審認(rèn)為填補(bǔ)國內(nèi)空白， 已獲實(shí)用新型 專利， 并已用于清江隔河巖水電站引水隧洞檢修。自升式混凝土模板輕便提升架，獲實(shí)用新型專利。大傾角壓帶式輸送機(jī)已轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)廠家。（ 4）現(xiàn)代化施工管理技術(shù)研究方向 該方向近期取得的主要研究成果有： 水利水電工程施工過程多媒體仿 真系統(tǒng)， 水電工程施工管理技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用系統(tǒng)， 施工進(jìn)度控制性計(jì)劃 研究等。上述研究成果中， 施工過程多媒體仿真系統(tǒng)已用

54、于高碾壓混凝土拱壩 施工過程仿真分析，溪落渡雙曲拱壩施工過程模擬與結(jié)構(gòu)性態(tài)仿真分析， XX 工程大江截流及二期圍堰施工模擬，取得良好效果。受中國水利水電已推廣工程總公司委托開發(fā)完成的水電施工行業(yè)安全管理信息系統(tǒng)軟件,到全國水利水電工程施工單位應(yīng)用。XX工程施工期進(jìn)度控制性計(jì)劃研究，推薦了 “二期工程相對提前一年”的計(jì)劃安排，該方案較原方案的發(fā)電工期可提前一年， 施工期累計(jì)多發(fā)電400余億度，直接經(jīng)濟(jì)效益100億元以上，經(jīng)國家科委鑒定達(dá)到國際先進(jìn)水平。水利水電施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃軟件包， 在水電系統(tǒng)有近十家單位使用。受中國水利水電工程總公司委托開發(fā)的“水電工程施工管理技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用系統(tǒng)”，將于2000

55、年12月完成，該系統(tǒng)適用于水電建設(shè)行業(yè)工程項(xiàng)目管理和安全管理，以及建設(shè)單位和行業(yè)主管部門的工程項(xiàng)目管理。2、項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班子及技術(shù)隊(duì)伍2. 1項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班子項(xiàng)目的承擔(dān)單位是 XX大學(xué)水電工程施工技術(shù)工程研究中心，該中心已于2000年9月正式成立（詳見附件6XX大學(xué)文件，XX大科字2000 4號文），按教技司2000 141號文件精神，近期將改造成有限責(zé)任公 司，已與中國長江 XX工程開發(fā)總公司、中國XX集團(tuán)等達(dá)成合作意向。該中心設(shè)主任一名，副主任三名（詳見附件6XX大學(xué)文件，XX大科字2000 5號文），名單如下：中心的二級機(jī)構(gòu)設(shè)置如下各二級機(jī)構(gòu)設(shè)負(fù)責(zé)人正、副職各一名2.2 項(xiàng)目的技術(shù)隊(duì)伍項(xiàng)目的技術(shù)

56、隊(duì)伍共工人，其中教授 11 名，副教授 7 名，具有博士學(xué) 位的 11名，省部專家或?qū)W術(shù)帶頭人（骨干D 名，是一支老中青相結(jié)合的技術(shù)隊(duì)伍，其名單如下：2.3 主要技術(shù)帶頭人介紹2.4 綜合評價(jià)該項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)班子具有較高的學(xué)歷和職稱， 具有較高的業(yè)務(wù)水平， 從 事過許多水電工程施工技術(shù)的研究開發(fā)和實(shí)際運(yùn)用工作。理論基礎(chǔ)扎實(shí)， 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)豐富， 學(xué)術(shù)造詣高， 同時(shí)， 承擔(dān)過不同崗位的技術(shù)管理和組織管 理工作。參加過現(xiàn)代股份制企業(yè)的工作，具有對水電施工技術(shù)市場了解， 市場意識強(qiáng)，經(jīng)營管理水平高的特點(diǎn)。項(xiàng)目組成員中具有博士學(xué)位的占50 以上，40 歲以下的占 70以上，高級職稱的占 80 以上，獲省部級專

57、家或?qū)W術(shù)帶頭人的占40以上，是一支實(shí)力強(qiáng)，基礎(chǔ)理論扎實(shí)、干勁足、老中青結(jié)構(gòu)合理的技術(shù)骨干隊(duì)伍。 項(xiàng)目組成員中有學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)， 有關(guān)學(xué)院的院長， 有從事過許多技術(shù)管理工作 的教授、 專家， 對水電施工技術(shù)產(chǎn)品市場有較深的研究、 有些研究人員有 良好的市場工作經(jīng)驗(yàn)， 對產(chǎn)品的開發(fā)、 生產(chǎn)、 經(jīng)營有充分的組織管理能力。3、已有中試及生產(chǎn)基地條件（包括廠房、設(shè)備等）XX大學(xué)擁有水工試驗(yàn)大廳（4200卅）、巖土工程實(shí)驗(yàn)中心（270卅）、材料及結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（120卅）、邊坡工程研究室（150川）、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技 術(shù)研究室（120川）、施工技術(shù)研究室（120川）等試驗(yàn)和研究場地。擁有 光時(shí)域反射儀、 動力觸探儀、

58、三軸測試儀、 非飽和土測試儀、 圖形處理器、 掃描儀、 繪圖儀、 工作站、 穩(wěn)定電源等模型試驗(yàn)所需的儀器設(shè)備和軟件開 發(fā)條件。 水工試驗(yàn)大廳擁有可靠的水系統(tǒng)以確保試驗(yàn)用水要求。 各實(shí)驗(yàn)室 均具有可靠的供電系統(tǒng)，可滿足試驗(yàn)、研究的需要。此外，股東中國 XX 集團(tuán)公司擁有許多在建水電工程項(xiàng)目，可以為 試驗(yàn)提供良好的條件。股東中國長江 XX 工程開發(fā)總公司和湖北清江水 電 開發(fā)有限責(zé)任公司作為水電工程的業(yè)主單位， 也可以為有關(guān)試驗(yàn)提供 條 件。四、主要目標(biāo)與任務(wù)1、工程技術(shù)研究與開發(fā)方向水電工程施工技術(shù)工程研究中心建設(shè)項(xiàng)目的研究與開發(fā)方向主要有 如下三個：(1) 工程爆破爆炸能量轉(zhuǎn)化的精密控制成套技

59、術(shù)研究與開發(fā)。 該方向主要從事水利水電工程及其它工程爆破中爆炸能量轉(zhuǎn)化的精 密成套技術(shù)研究， 開發(fā)系列高效爆破炮眼堵塞材料，提高爆破炮眼的堵塞質(zhì)量和技術(shù)， 避免爆炸氣體產(chǎn)生直接由炮眼口外泄，使工程爆破過程中爆 炸能量的利用率得到大幅度提高。 該研究方向主要研究若干種系列新型堵 塞炮眼材料， 有效地消除了爆炸氣體產(chǎn)生直接由爆眼口沖出而引起爆炸能 量嚴(yán)重?fù)p失， 增強(qiáng)了爆炸氣體壓力， 增加對巖土的作用力， 提高破碎巖體 的效果。 可明顯地提高工程爆破的經(jīng)濟(jì)效益和安全性， 同時(shí)減少爆破的有 害效應(yīng)。該技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：材料來源可靠，工藝簡單；使用方便，安全可靠；適用范圍寬，易推廣；耐久性能好，好存放；

60、總投資少，收效快，利潤高。該研究方向在中國長江 XX 工程開發(fā)總公司等單位的資助下，進(jìn)行了 大量研究工作， 研究出了一批有價(jià)值的科研成果， 有一項(xiàng)成果曾獲第二屆 國際“愛因斯坦”新發(fā)明、新技術(shù)（產(chǎn)品）博覽會“國際金獎”并已申請專利。該技術(shù)及產(chǎn)品一般可節(jié)省炸藥20 30，減少炮孔 15 20，效益十分明顯。該研究與開發(fā)方向?qū)@種堵塞技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的研究和開 發(fā)包括不同種類新材料的開發(fā)， 使之性能、 特征、 產(chǎn)品質(zhì)量更安全、 可靠、 經(jīng)濟(jì)、實(shí)用；形成系列產(chǎn)品和成套技術(shù)，增強(qiáng)市場競爭能力。并在建筑行 業(yè)各市場中推廣應(yīng)用。（ 2）分布式光纖傳感器技術(shù)研究與開發(fā) 該方向主要從事分布式光纖傳感技術(shù)