現階段主要從事寒區工程地質、凍土工程與環境方面的研究工作。主要研究方向如下:
研究方向一:凍融(冷生)風化過程鑒别的土質學理論
針對高緯度多年凍土地區冷生地質環境動态變化過程開展了深入的研究,完善了冷生土壤的粉質化理論,發現了冷生風化導緻土壤向粉質化富集的現象,并提出了由于溫度應力作用下,建立了冷生風化礦物學判定理論,從而界定了冷生(凍結和融化)過程在地層中存在。這一成果在俄羅斯南雅庫提亞和中國東北地區的地層中進行了驗證。
研究方向二:多年凍土區工程差異性傳熱(凍融)災變機理
提出了不同幾何形态人工構築物與多年凍土接觸産生的差異性有效傳熱理論,并針對高緯度多年凍土區(連續、不連續、島狀)的線性工程基礎(樁基、公路等)的穩定性和緻災機理進行了研究,在此基礎上提出了凍土工程“仿生”降溫措施。另外在多年凍土的退化背景下,針對中俄極地走廊(俄羅斯北極-中國東北)城市及基礎設施的穩定性開展了研究工作,闡明了俄羅斯北極地區的阿納巴爾、季柯西以及雅庫茨克和中國漠河城市、機場和道路等基礎設施的穩定性變化規律,揭示了多年凍土地區工程與環境的相互互饋關系。
研究方向三:凍融自然要素對重大工程和環境影響的時空評價理論
凍結融化過程是一種能量的輸入和輸出過程,也是“地面-凍土”系統的水熱交換自然要素參數。而這一過程體現在凍融的頻次,凍融的溫差性(凍結最低和融化最高溫度的差異性)。針對這三個參數的時空變化揭示了中國地表凍融頻次分布的時空演化規律及其凍融特征,并根據不同場景的氣候升溫模式進行了預測。在凍融作用的遺傳性基礎上,建立了一套時間比拟方法理論(凍融次數-時間比拟法,溫度-時間比拟法),對凍融作用的三個要素進行歸一化,從而達到對工程和環境進行時空評價的目的。該理論對比較辨識和有效評估多年凍土變化及其對生态地質環境以及凍土工程的影響有着重大的意義。在雙碳背景下,闡明了自然冷資源在我國東北地區利用的可行性,并根據凍融要素建立了自然冷資源無耗能負溫綜合利用的理論體系,該研究成果可利用于多年凍土區種子庫、低溫實驗室、科普、旅遊、農業儲藏等相關設施建設。
主持項目:
1.《凍融循環及其對土的工程地質性質影響綜合試驗方法論》(SKLFSE-ZQ-13),凍土工程國家重點實驗室自主立項青年人才項目,2011.07~2013.12,15萬;
2.《球形模闆壓入儀在凍土粘聚力長期強度測試中的試驗研究》,中科院寒旱所青年人才基金項目,2012.04~2014.03,10萬;
3.《凍融過程中土密實度對樁凍脹變形影響研究》,中國科學院“西部之光”人才培養計劃“西部博士資助項目”,2012.09~2016.09,20萬;
4.《凍融作用下不同級配土的粉質化程度研究》,項目編号:41301070,國家自然科學基金青年科學基金項目,2014.01~2016.12,26萬;
5.《凍融循環作用對土的基本物理性質的影響研究》,項目編号:教外司留[2013]693号,教育部留學回國人員科研啟動基金(第46批),2013.04~2016.04,3萬;
6.《凍融與交通荷載雙重作用下黃土路基填挖交界區域負面過程機理及數值仿真化研究》,項目編号:2014-03,甘肅省交通廳科技項目,2014.05-2017.07,14萬;
7.《東北冷生土壤粒度-礦物-化學特征及其環境意義》,(SKLFSE-ZQ-19),凍土工程國家重點實驗室自主立項,2016.09~2019.12,30萬;
8.《凍融作用下凍土粘聚力長期強度的測試及确定方法研究》,青海省交通科學研究院開放基金項目, 2015.01~2017.12, 5萬;
9.《冷生土壤粉質化過程中的物質重組特征及其沉積環境意義》,項目編号:41771078,國家自然科學基金面上項目,2018.01~2021.12,70萬;
10.《俄羅斯南雅庫提亞和中國東北地區土體冷生風化成因:機制及特征》,項目編号:42011530083,國家自然科學基金委員會(NSFC)與俄羅斯基礎研究基金會(RFBR)合作交流項目,2020.07~2022.06,14.9萬;
11.《高緯度多年凍土地區冷生地質環境動态變化過程及其工程效應》,黑龍江省重點研發計劃項目(指導類),項目編号:GZ20220095,2022.01~2024.12,300萬;
12.《雅砻江兩河口水電站大壩心牆土料凍融性能演變微細觀機理研究》,中國科學院西北生态環境資源研究院,2021.03~2021.06,15萬;
13.《凍土的粘着性特征及對軍事戰車耗能影響研究》,中央高校基本科研業務費專項資金項目-伟德BETVlCTOR1946自主科研項目計劃,2021.06~2024.06, 40萬;
14.《高寒地區公路路基失穩機理及防治成套技術研究》,項目編号:JT-100000-ZC-FW-2021-0129,黑龍江省交通投資集團有限公司科研項目/黑龍江省公路建設中心科研課題,2021.08~2025.04,149.3萬;
15.《中-俄多年凍土區高速鐵路建設中的工程地質問題研究》,項目編号:G2021131003L,國家級外專項目(高端外國專家引進計劃),2022.01~2022.12,40萬;
16.《東北高緯度多年凍土本底及凍融災害調查》國家科技基礎資源調查專項項目,課題“大興安嶺西坡額爾古納地區多年凍土本底調查”子課題:2022FY100702,2022.12~2025.11,52萬;
17.《建築工程全壽命周期碳排放精密測控與智能監測平台》,HKF220500007,伟德BETVlCTOR1946碳中和專項科學基金項目,2022.10~2025.10,60萬;
18.《高緯度多年凍土區公路路基特殊交界路段病害機理研究》,黑龍江省重點研發計劃項目(指導類),項目編号:GZ20220052,2022.01~2024.12,149.3萬
部分參與項目:
1.《多年凍土路基融化固結過程中孔隙水壓力消散規律研究》(41201064),國家自然科學基金委員會青年科學基金項目,2013.01~2015.12,28萬;
2. Российско-Китайскийсовместныйпроект/《人工填土研究的理論與方法論原理及其性質的調控》,國家自然科學基金委員會(No.41111120084)與俄羅斯基礎科學基金委員會(РФФИ-ГФЕН_а - 11-05-91165)項目,2011~2012,合作單位:莫斯科國立大學/吉林大學,(俄方項目參與人)
3.《黃河源區生物結皮熱性質及其對活動層土體水熱變化的影響》(41601072),國家自然科學基金委員會青年科學基金項目,2017.1-2019.12,22萬。
4.《中蒙俄凍土變化及其對重大工程影響的評估》(131B62KYSB20160009),中國科學院國際合作局對外合作重點項目,2017.01-2019.12,100萬。
5.《北京-莫斯科高鐵工程走廊寒區工程問題與防治對策研究》(131B62KYSB20170012),中國科學院國際合作局對外合作重點項目“一帶一路”科技合作專項,2017.01-2019.12,390萬。
6.國家自然科學基金委員會(NSFC)與俄羅斯基礎研究基金會(RFBR)合作交流項目, 41811530093,《東亞地區更新世以來冷生地層的形成、現狀和變化趨勢預報研究》,2018.01-2019.12, 15萬,結題。
7.國家自然科學基金新疆聯合基金重點項目,U1703244,高寒高海拔地區礦産資源開發環境變化驅動機制及防控對策研究—以新疆諾爾湖鐵礦為例,2018.01-2021.12,272萬,結題。