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人工冻土研究所是我校“岩土工程”省级重点学科的主要支撑之一,也是我校的特色学科之一,具有悠久的历史,一直处于国内先进行列,享有重要的学术地位。承担省部级科研课题5多项,安徽省教育厅自然科学基金5项,横向科研课题几十项。获得省部科技进步奖2项,市科技进步奖3项,部分研究成果达到了国际先进、国内领先水平。已培养硕士研究生20多名,工程硕士10名,在国内外重要学术期刊上发表学术论文80余篇,其中SCI、EI收录6篇。已形成了如下的研究特色: 1、深井冻结理论与关键技术的研究 承担了国家“七.五”攻关项目“冻结壁强度及其参数研究”课题,研制的冻结壁模型试验台及其装置(经煤炭部鉴定为国内首创,达到国内领先水平),提出以冻结管接头变形作为冻结壁强度校核的理论依据和冻结壁按变形计算的方法。 承担省自然科学基金“多排冻结管冻结条件下冻结壁温度场、应力场、位移场的性状研究” (01044503)和“多排管冻结下非均质冻结壁特性的试验研究”(050440501)。提出了多圈管冻结壁温度场的计算方法和深井冻结方案优化设计方法,多圈管冻结壁的温度场特性及减小冻胀应力的措施,成果在郭屯矿风井、顾北矿、丁集矿、涡北矿等深厚表土冻结法施工中应用,取得了良好的经济与社会效益。 具有先进的人工冻土物理力学性能试验设备,进行了安徽、山东、上海等地20多个煤矿井筒检查孔、基础、地铁等工程人工冻土物理力学特性的试验研究,为冻结壁强度设计方法提供依据。 图1 冻结壁三轴流变试验台座 图2 电液伺服冻土单轴试验机 2、深大基坑冻结法施工可行性研究与应用 开展了润扬大桥北锚碇圆形冻结壁和南锚碇冻结~排桩方案的模型试验研究(见图3)。经专家鉴定,研究成果达到国际先进、国内领先水平。 进行了天津、上海等地,冻结法施工城市深大基坑可行性研究; 3、冻土力学性能与冻胀、融沉特性的试验研究以及工程灾害的防治 承担了省自然科学基金、省教育厅自然科学基金多项,进行了大量的人工冻土冻胀、融沉机理和冻土物理力学性能等基础试验研究(见图4); 提出了冻土冻胀、融沉规律以及工程防治措施。为煤煤矿深立井井壁设计和冻结法凿井井架基础设计提供很好的建议。 图3 冻土三轴试验机 图4 冻土冻胀融沉试验机 图5 冻土地区桩基础承载力试验机 图6 多圈冻结管水热力耦合试验研究
图7 XT5201FST 冻土冻结温度测定仪 图8 XT5201HCC 冻土导热系数测定仪 4、研发了冻结法信息可视化管理系统 研发了冻结法信息可视化管理系统,界面设计如图5。该软件在顾桥煤矿等20多个井筒施工中得到应用,对工程的安全施工与预测起到了重要的指导作用。 图9 冻结法信息可视化管理软件界面 5、开展深井冻结温度监测研究 自行研发了人工冻结温度场监测系统(包括数据采集软件),量测技术先进、精度高(0.1℃)、使用方便可靠,在丁集矿、顾北矿等5个矿井冻结法施工中得到检验和应用。 图10 多路数字温度监测软件界面
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