美國堪薩斯大學(xué)工程學(xué)院（美國堪薩斯州勞倫斯）的研究人員正在與美國聯(lián)邦機構(gòu)合作，利用纖維增強聚合物、傳感器、人工智能和無人機加固美國各地的水壩和堤壩。

這個為期五年、耗資 770 萬美元的項目是由堪薩斯大學(xué)(KU)、美國陸軍工程研究與發(fā)展中心 (ERDC)、國土安全部科技局和美國陸軍工程兵團 (USACE) 合作推進的。

KU研究團隊由 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)。

“該項目的重點是對當(dāng)前運行的美國混凝土水壩進行維修和改造，重點是有效的損壞檢測，”貝內(nèi)特說?！俺诵迯?fù)方法之外，我們還將使用纖維增強聚合物材料（FRP）來解決損壞問題。具體來說，我們的目標(biāo)是提升接縫處的滑動，抑制地震荷載期間壩頂與壩體之間的晃動，以及大壩混凝土溢洪道的損壞。我們的目標(biāo)是延長現(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?！?/p>

近年來，這個時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。最近的一項評估得出的結(jié)論是，美國陸軍工程兵團 (USACE) 運營和維護的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936億美元進行升級改造。

堪薩斯大學(xué)的研究人員正在探索新的、更安全的方法來評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·托馬斯主席理事會副教授李健表示，該團隊的方法將依賴于人工智能。

“我的主要職責(zé)是利用深度學(xué)習(xí)和計算機視覺來自動識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，這些位置就無法再進行檢查。因此，我們還將開發(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，以確保長期安全。通過利用人工智能、計算機視覺和先進傳感等新興技術(shù)，我們的研究將極大地提高對全國大量混凝土大壩的及時修復(fù)、改造和維護?！?nbsp;

與此同時，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行工作，以確定用于混凝土重力壩應(yīng)用的纖維增強聚合物材料。材料表征和大規(guī)模測試正在三個不同的 KU 實驗室進行： 西校區(qū)結(jié)構(gòu)測試中心、  Learned Hall 結(jié)構(gòu)工程測試實驗室 以及 Lutz 斷裂和疲勞實驗室。 

土木、環(huán)境和建筑工程副教授 Rémy Lequesne 表示：“我們正在開發(fā)更有效的大壩檢查方法，并通過數(shù)據(jù)收集和模型開發(fā)，提供工程師可以用來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驗測試，包括修復(fù)和未修復(fù)的情況?！敖Y(jié)果將帶來建議和新的建模工具，工程師可以使用它們來評估和設(shè)計維修，”他說。

此外，KU 研究人員將對 FRP 材料的所有研究進行審查，特別是對碳纖維增強材料的研究，為該項目提供信息。 

來源：復(fù)合材料體驗館