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基于光纤弯曲损耗的混凝土坝裂缝监测技术研究的开题报告

一、研究背景与意义

混凝土坝是一种大型水利工程，主要是为了储存和调节水资源。然而，在长期的使用过程中，混凝土坝的结构会因为各种外部因素造成裂缝的出现，从而影响了坝体的稳定性和安全性。因此，对混凝土坝的裂缝进行实时监测和预警是十分必要的。

目前，传统的坝体监测方法主要是以传感器为主，但是这种传感器的作用范围有限，不能够全面准确的监测到混凝土坝的裂缝情况。同时，这种传感器所使用的电缆和电线材质等都较为脆弱，容易受到化学物质、磨损、脆化等因素的影响，因此在运用中存在一定的风险。

因此，结合光纤传感技术，开发一种基于光纤弯曲损耗的混凝土坝裂缝监测技术，不仅可以实时有效的监测混凝土坝的裂缝情况，并且克服了传统传感器存在的缺点。

二、研究内容及方法

1.研究目标

开发一种基于光纤弯曲损耗的混凝土坝裂缝监测技术，实现全面、准确、实时的对混凝土坝裂缝情况的监测和预测。

2.研究内容

（1）构建光纤弯曲损耗模型

针对混凝土坝裂缝的特点，建立光纤弯曲损耗模型，从而实现坝体局部裂缝的监测。

（2）制作光纤传感器

按照建立的光纤弯曲损耗模型，制作出具有光纤传感器特性的光纤。

（3）光纤传感器的布放及检测

将制作好的光纤传感器布放在混凝土坝上，实时检测混凝土坝裂缝情况。

（4）数据采集及分析

对布放在混凝土坝上的光纤传感器数据进行采集和分析，得出对混凝土坝的裂缝情况的判断。

3.研究方法

文献调研法、实验研究法、数学建模法等方法。

三、预期成果

通过研究基于光纤弯曲损耗的混凝土坝裂缝监测技术，预期实现以下成果：

（1）建立混凝土坝裂缝的光纤弯曲损耗模型，为实现混凝土坝裂缝的监测提供了理论基础。

（2）实现对混凝土坝的裂缝情况的实时监测，并有效的预测裂缝的发展趋势。

（3）提高混凝土坝的监测水平，对保障水利工程的安全运营具有十分重要的意义。

四、研究难点及解决措施

1.光纤传感器制作难度较大和制作成本高，解决措施：探索一种更加简便、高效、低成本的光纤制作技术。

2.光纤弯曲损耗模型的建立，解决措施：进行大量的光学实验和数学模型分析，积累足够的数据，从而建立较为准确的模型。

3.坝体检测精度的提高，解决措施：探索适合坝体检测的灵敏度调整方法。

五、进度安排

第一年：

1.开展光纤弯曲实验，并探索适合混凝土坝裂缝监测的光纤制作技术。

2.建立混凝土坝裂缝的光纤弯曲损耗模型及滤除偏差因素方法。

第二年：

1.实现光纤布放及监测数据的采集。

2.研究数据的处理方法，完成对混凝土坝的裂缝情况的综合判断。

第三年：

1.对已有的数据进行回归分析，并进一步优化模型参数。

2.对监测结果进行形成清晰的数据规律，并实现对裂缝的实时预测。

六、参考文献

[1]王深.水利工程结构监测技术[M].北京:中国科学院工程热物理研究所,2008.

[2]姜久林,郭逸琳,林建忠.结构光纤传感技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2011.

[3]李建国,刘娜.基于光纤传感技术的混凝土裂缝监测方法研究[J].自然灾害学报,2012.