【科技成果】打破技术壁垒，为安全“护航”

02月

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由南京大学等单位完成的“地质工程分布式光纤监测关键技术及其应用”项目荣获国家科学技术进步奖一等奖。该项目是我国科研团队在地质与岩土工程监测领域取得的又一项引领国际科技前沿的重要成果。

★ 分步式光纤技术监测 ★

我国从20世纪90年代后期在新疆石门子水库首次利用分布式光纤监测技术测量碾压混凝土拱坝温度以来，至今已有多个工程应用，并且，我国已有专门从事分布式光纤检测仪器设备制造厂——宁波振东光电有限公司，发展极为迅速。

由于水电水利工程中有许多物理场需要监测，如温度场、应力场、位移场、渗流场等。以往采用的单点监测方法，有着测点少、成果不直观、需要通过分析才能最终了解场的情况等缺陷，这些缺陷使得单点监测法不仅费工、费时、费力而且效果也不理想。

而如果采用分布式光纤监测技术就可以准确地测定光纤沿线任一点上的温度、应力和位移，信息量大，且成果直观。如果将光纤按照一定的网络铺设，则可以实现对大坝安全的全方位监测，不仅能克服传统点式监测容易漏测和渗流难以定位的弊端，还能极大提高安全监测的有效性。因此，分布式光纤监测技术备受青睐。

★ 四项技术突破 ★

“地质工程分布式光纤监测关键技术及其应用”项目历经20年攻关，打破国外技术壁垒，形成了拥有完全自主知识产权的技术和设备，创造性地建立了地质工程分布式光纤监测技术体系，在地质工程灾害机理和理论判据方面取得新突破。

1、创制了地质体多场传感光缆系列。研制了米级量程的大变形场和厘米级空间分辨率的温度场光纤传感器；研制了可加热的水分场复合传感光缆。研制的30余种传感光缆，均属于原创性成果，为地质工程监测提供了坚韧而敏感的“神经”。

2、研制了地质工程长距离分布式光纤解调设备。发明了能量分布的布里渊谱识别及BOTDR空间分辨率提升方法，研制了我国第一台商用化的分布式光纤应变单端解调设备。为地质工程光纤监测提供了精准而智能的“大脑”。

3、创建了地质工程分布式光纤监测系统。攻克了地质工程内部和深部变形监测瓶颈以及海量数据处理难点，创建了边坡、地面沉降、桩基、隧道等多场分布式光纤监测系统。为地质工程光纤监测提供了强健而高效的“身体”。

4、揭示了多种地质灾害新机理，提出了理论新判据。提出了地层压缩潜力新判据；确立了土质滑坡预警应变阈值；提出了锚杆与岩土耦合时效判据，丰富了地质工程灾害预警和防治理论体系。

★ 多项成果专利奖 ★

“地质工程分布式光纤监测关键技术及其应用”项目曾获2008年教育科技进步一等奖、2012年中国产学研合作创新成果奖、2014年中国仪器仪表学会优秀产品奖、2015年度中国地质调查局地质科技一等奖、2016年中国专利优秀奖、2017年教育部技术发明一等奖等奖项，获国家授权专利和著作权54项，主编和参编相关国家规范和行业规程4部。实现了核心技术－硬件设备－系统集成－成果转化－工程应用－理论突破的全过程创新。