美國(guó)堪薩斯大學(xué)工程學(xué)院（美國(guó)堪薩斯州勞倫斯）的研究人員正在與美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)合作，利用纖維增強(qiáng)聚合物、傳感器、人工智能和無(wú)人機(jī)加固美國(guó)各地的水壩和堤壩。
這個(gè)為期五年、耗資 770 萬(wàn)美元的項(xiàng)目是由堪薩斯大學(xué)(KU)、美國(guó)陸軍工程研究與發(fā)展中心 (ERDC)、國(guó)土安全部科技局和美國(guó)陸軍工程兵團(tuán) (USACE) 合作推進(jìn)的。
KU研究團(tuán)隊(duì)由 Caroline Bennett、Dean R. 和 Florence W. Frisbie 研究生副主任、Glenn L. Parker教員兼土木、環(huán)境和建筑工程教授領(lǐng)導(dǎo)。
“該項(xiàng)目的重點(diǎn)是對(duì)當(dāng)前運(yùn)行的美國(guó)混凝土水壩進(jìn)行維修和改造，重點(diǎn)是有效的損壞檢測(cè)，”貝內(nèi)特說(shuō)。“除了修復(fù)方法之外，我們還將使用纖維增強(qiáng)聚合物材料（FRP）來(lái)解決損壞問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，我們的目標(biāo)是提升接縫處的滑動(dòng)，抑制地震荷載期間壩頂與壩體之間的晃動(dòng)，以及大壩混凝土溢洪道的損壞。我們的目標(biāo)是延長(zhǎng)現(xiàn)有混凝土水壩基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命，這些基礎(chǔ)設(shè)施大多建于 20 世紀(jì)30年代和40年代。”
近年來(lái)，這個(gè)時(shí)代的幾座水壩和堤壩因年久失修而經(jīng)歷了災(zāi)難性的垮塌。最近的一項(xiàng)評(píng)估得出的結(jié)論是，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán) (USACE) 運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的700多座水壩及相關(guān)結(jié)構(gòu)中，有許多水壩和堤壩需要高達(dá)936億美元進(jìn)行升級(jí)改造。
堪薩斯大學(xué)的研究人員正在探索新的、更安全的方法來(lái)評(píng)估大壩和堤壩的損壞，傳統(tǒng)上需要人工檢查。共同首席研究員、肯塔基大學(xué)土木、環(huán)境和建筑工程領(lǐng)域弗朗西斯·M·托馬斯主席理事會(huì)副教授李健表示，該團(tuán)隊(duì)的方法將依賴(lài)于人工智能。
“我的主要職責(zé)是利用深度學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)自動(dòng)識(shí)別大壩損壞的位置和嚴(yán)重程度，例如需要玻璃鋼修復(fù)的混凝土裂縫和剝落，”李解釋道?！靶迯?fù)完成后，這些位置就無(wú)法再進(jìn)行檢查。因此，我們還將開(kāi)發(fā)自感應(yīng)玻璃鋼修復(fù)，以便能夠持續(xù)監(jiān)控修復(fù)區(qū)域，以確保長(zhǎng)期安全。通過(guò)利用人工智能、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和先進(jìn)傳感等新興技術(shù)，我們的研究將極大地提高對(duì)全國(guó)大量混凝土大壩的及時(shí)修復(fù)、改造和維護(hù)。”
與此同時(shí)，堪薩斯大學(xué)的教職人員、博士后研究人員、研究生和本科生研究助理正在進(jìn)行工作，以確定用于混凝土重力壩應(yīng)用的纖維增強(qiáng)聚合物材料。材料表征和大規(guī)模測(cè)試正在三個(gè)不同的 KU 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行： 西校區(qū)結(jié)構(gòu)測(cè)試中心、 Learned Hall 結(jié)構(gòu)工程測(cè)試實(shí)驗(yàn)室 以及 Lutz 斷裂和疲勞實(shí)驗(yàn)室。
土木、環(huán)境和建筑工程副教授 Rémy Lequesne 表示：“我們正在開(kāi)發(fā)更有效的大壩檢查方法，并通過(guò)數(shù)據(jù)收集和模型開(kāi)發(fā)，提供工程師可以用來(lái)決定是否以及如何修復(fù)的工具現(xiàn)有的水壩?！?/p>
勒肯將監(jiān)督混凝土大壩模擬接縫的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，包括修復(fù)和未修復(fù)的情況?！敖Y(jié)果將帶來(lái)建議和新的建模工具，工程師可以使用它們來(lái)評(píng)估和設(shè)計(jì)維修，”他說(shuō)。
此外，KU 研究人員將對(duì) FRP 材料的所有研究進(jìn)行審查，特別是對(duì)碳纖維增強(qiáng)材料的研究，為該項(xiàng)目提供信息。
來(lái)源：復(fù)合材料體驗(yàn)館