美国堪萨斯大学工程学院（美国堪萨斯州劳伦斯）的研究人员正在与美国联邦机构合作，利用纤维增强聚合物、传感器、人工智能和无人机加固美国各地的水坝和堤坝。

这个为期五年、耗资 770 万美元的项目是由堪萨斯大学(KU)、美国陆军工程研究与发展中心 (ERDC)、国土安全部科技局和美国陆军工程兵团 (USACE) 合作推进的。

KU研究团队由 Caroline Bennett、Dean R. 和 Florence W. Frisbie 研究生副主任、Glenn L. Parker教员兼土木、环境和建筑工程教授领导。

“该项目的重点是对当前运行的美国混凝土水坝进行维修和改造，重点是有效的损坏检测，”贝内特说。“除了修复方法之外，我们还将使用纤维增强聚合物材料（FRP）来解决损坏问题。具体来说，我们的目标是提升接缝处的滑动，抑制地震荷载期间坝顶与坝体之间的晃动，以及大坝混凝土溢洪道的损坏。我们的目标是延长现有混凝土水坝基础设施的使用寿命，这些基础设施大多建于 20 世纪30年代和40年代。”

近年来，这个时代的几座水坝和堤坝因年久失修而经历了灾难性的垮塌。最近的一项评估得出的结论是，美国陆军工程兵团 (USACE) 运营和维护的700多座水坝及相关结构中，有许多水坝和堤坝需要高达936亿美元进行升级改造。

堪萨斯大学的研究人员正在探索新的、更安全的方法来评估大坝和堤坝的损坏，传统上需要人工检查。共同首席研究员、肯塔基大学土木、环境和建筑工程领域弗朗西斯·M·托马斯主席理事会副教授李健表示，该团队的方法将依赖于人工智能。

“我的主要职责是利用深度学习和计算机视觉来自动识别大坝损坏的位置和严重程度，例如需要玻璃钢修复的混凝土裂缝和剥落，”李解释道。“修复完成后，这些位置就无法再进行检查。因此，我们还将开发自感应玻璃钢修复，以便能够持续监控修复区域，以确保长期安全。通过利用人工智能、计算机视觉和先进传感等新兴技术，我们的研究将极大地提高对全国大量混凝土大坝的及时修复、改造和维护。” 

与此同时，堪萨斯大学的教职人员、博士后研究人员、研究生和本科生研究助理正在进行工作，以确定用于混凝土重力坝应用的纤维增强聚合物材料。材料表征和大规模测试正在三个不同的 KU 实验室进行： 西校区结构测试中心、  Learned Hall 结构工程测试实验室 以及 Lutz 断裂和疲劳实验室。 

土木、环境和建筑工程副教授 Rémy Lequesne 表示：“我们正在开发更有效的大坝检查方法，并通过数据收集和模型开发，提供工程师可以用来决定是否以及如何修复的工具现有的水坝。”

勒肯将监督混凝土大坝模拟接缝的实验测试，包括修复和未修复的情况。“结果将带来建议和新的建模工具，工程师可以使用它们来评估和设计维修，”他说。

此外，KU 研究人员将对 FRP 材料的所有研究进行审查，特别是对碳纤维增强材料的研究，为该项目提供信息。 

来源：复合材料体验馆