随着我国“西部大开发”、“一带一路”等国家重大战略的实施，各类工程建设呈现高、大、深、重的趋势，给岩土工程学科带来新的发展契机，同时也给土工测试技术提出了新的更高的要求。我国西北、东北属于典型的高寒区，土中水在降至0℃以下时会结成冰造成土体冻胀，春季气温升高后土体会发生融沉，土体的冻融特性造成了大量工程建筑物的破坏。如北疆1000多公里长距离供水工程，冻胀、水胀、滑坡等灾害频发；高应力、高压力水头下筑坝材料的渗透与变形规律成为300m级高土石坝技术瓶颈。上述问题非常复杂，既要考虑高应力、高水头、高寒、高地震烈度等复杂环境，又必须考虑多场（应力场、变形场、渗流场、温度场）、多尺度（单元尺度、模型尺度、原位尺度）耦合效应，亟需研发新的土工测试技术与设备。

该研究依托国家重点研发计划、国家自然科学基金、水利部公益性行业专项等数十项科研项目，采用理论分析、原型观测、模型试验、数值仿真等综合手段，历经近20年联合攻关，研发了国内外首台能模拟土体冻融-干湿耦合过程的超重力场试验系统，开发了坝体内部变形测量管道机器人系统及分布式光纤测试技术，研制了筑坝粗粒土强度及变形特性成套试验装备，形成了复杂环境下多场多尺度土工测试技术，取得三个方面的突破与创新：

1、自主研发了国内外首台能模拟土体冻融-干湿耦合过程的超重力场试验系统，满足了高寒区岩土工程大尺度物理模型试验的需求；研制了土体全断面冻胀变形和三维冻胀力监测设备，破解了土体多维冻融特性测试的技术难题；

2、自主研发了坝体内部变形测量管道机器人系统及分布式光纤测试技术，实现了300m级高面板堆石坝超长断面沉降和水平位移的精细化监测；

3、自主研制了国内外首台大型液压式振动三轴仪，攻克了粗颗粒土动力试验过程中围压波动幅度大的技术难题；研发了超重力场大型液压式振动台，满足了大型水工建筑物动力测试的需求；研制了NHRI-4000型高性能大型接触面直剪仪；研发了土体薄弱层面剪切强度特性的三轴测试方法，可精准捕捉试验过程中土体剪切带参数。

发表学术论文102篇，其中SCI/EI论文54篇；出版专著3部；获得国家发明专利授权32项，实用新型专利授权18项。相关成果列入国家标准1部，行业标准11部，团体标准1部。相关仪器设备已形成定型产品，并销售至浙江大学、河海大学、长江科学院等高校和科研单位，取得了良好推广效应。