项目研究技术路线图
为展现学院大学生创新创业训练项目最新进展，营造浓厚科研学术氛围，激励和引领学生科研项目向更高层次和更深程度推进，“踔厉奋发，行健不息——孙越崎学院大创项目中期进展汇报”系列推文将为同学们展示优秀大创项目的进展情况和阶段性成果。
项目名称：
基于温度-流变特性的盾构黏土地层渣土改良技术
指导老师：李树忱
项目负责人：郝思豪文松,周芝含
项目背景
现阶段，盾构技术在我国应用相当广泛。但由于地下环境复杂，盾构在施工过程中会穿越淤泥、黏土、砂土、岩石等不同土体特征的地层，遇到诸多工程难题。然而，目前盾构渣土改良手段单一，缺乏地层适配性。因此，盾构技术的改良迫在眉睫。
谈及项目实践中的难题，项目负责人郝思豪文松同学从徐州现实情况出发，进行详细阐述。他谈到，在研发过程中，项目成员深入了解徐州真实地貌，探寻其地层规律。“徐州地区广泛分布有砂浆粘土、Q3粘性土，矿物组成以伊/蒙混层矿物为主、黏性高、膨胀性大，”郝思豪文松同学在介绍中说，“由于徐州地层多为黏性较大的老黏土地层，主要采用土压平衡式盾构机进行施工，土压平衡式盾构机通过将刀盘切削下来的渣土，通过刀盘上的开口进入土仓，渣土经过搅拌和渣土改良成低流塑性状态，并通过推进油缸推力经承压隔板传递给土仓内渣土，继而传递给开挖面来平衡开挖面处的地下水土压力，以保持开挖面的稳定，从而进行盾构施工。其在穿越砂姜黏土等高黏地层时，切削渣土极易黏附与于刀盘。在盾构推进压力作用下这些黏土不断挤压，刀盘结泥饼。再加上刀盘旋转时摩擦大量生热，挤压、高温两重作用下盾构刀盘损坏。同时高粘性渣土可能会在盾构土仓发生二次黏结时造成土仓堵塞、排渣不畅等工程问题。”
项目内容
由于泥饼形成后清理困难，其会严重影响施工进度、威胁施工安全、增大施工成本，同时，一旦线路无法按时投入运营，还会造成诸多社会负面影响。因此项目组成员为解决以上问题展开了三个项目研究内容：
（1）基于温度-流变特性的新型流变仪研发及盾构土仓智能监测技术；
（2）依托于新型流变仪进行室内实验确定不同温度下针对于徐州地层的最优渣土改良剂配比；
（3）FLAC3D/PFC3D进行耦合建立施工模型并进行数值分析，实现渣土改良后盾构掘进参数的优化。
项目研发过程
“攻城不怕坚，攻书莫畏难。科学有险阻，苦战能过关。”项目研发过程中，郝思豪文松与周芝含等同学迎难而上，攻坚克难，不断探寻。据郝思豪文松介绍，本项目主要研究路线是实现对刀盘结泥饼问题的监测、针对相应掘进条件下的渣土改良以及盾构穿越改良土的掘进参数优化。实验研究和现场施工调研表明，盾构刀盘在结泥饼的过程中会伴随着高温的产生。根据这一特性，团队通过在盾构机安装相应监测装置，对渣土的黏度、以及温度等参数进行实施监测，来判断施工过程中刀盘是否有结泥饼的趋势；同时，通过新发明的、可实现温度控制及气压加载控制的流变仪，进行室内试验，以确定包括温度因素、压力因素在内的不同环境条件下的、针对于徐州老黏土的最优渣土改良剂配比，并在实际施工过程中实现应用，最后通过测定改良后土体相关参数，并利用FLAC3D等有限元分析软件，进行盾构掘进参数的优化。
项目已取得的成果
目前，郝思豪文松和周芝含两位同学及其团队已完成资料查阅和软件学习，针对盾构技术面临的困境，研发基于温度-流变特性的新型流变仪，并已完成新型流变仪的设计和专利撰写等工作，成功申请一项发明专利。
项目总结
“作为项目负责人，我们所需要进行的工作不仅仅是进行统筹安排，更重要的是对所作的创新项目有足够的了解，具备对项目成员所提交内容进行简单审查的一种能力。从申报到现在的半年时间里，我也清晰地认识到了创新项目和我们平常所接触学习内容的区别。”郝思豪文松同学在采访时说道，“在真正接手此次大创项目之前，我们所接触到的都是对现有知识的学习，基本不存在对未知领域的探索，而大创项目则是通过已有的部分内容对未知领域的探索，所需要的不是对书本知识的机械学习，而是根据所学内容提出具备创新性的想法对未知领域进行研究。所以在我看来，我们进行创新项目训练应该大胆提出自己的想法并敢于试错，对自己的创意有绝对自信，对自己所进行的项目有绝对自信，对自己的科研能力有绝对的自信！”