一、转化背景
近年来，随着我国西部大开发战略的深入实施及“一带一路”国家战略的全面开展，作为西部大开发战略的主战场和“一带一路”战略与中部崛起的交叉区，黄土地区的社会经济发展取得了前所未有的成就，城镇化及各类大型基建工程的建设也盛况空前。
在西部大开发的进程中, 大量的高速公路和各级道路在西部各省迅速兴建；青藏铁路、西气东输、西电东送等大型工程项目陆续开工；南水北调的西线工程正在论证设计；一些大型的水利水电工程在西部地区兴建或者计划兴建。这些大型和超大型的工程无疑将推动我国西部经济的发展。它们也向岩土工程界提出了严重的挑战；首先,这些工程项目遇到一些西部地区特有的工程地质条件，提出了前所未有的特殊岩土工程难题；其次, 这些工程的兴建和运行也会带来可预料及不可预料的环境和生态问题。大量工程建设与既有工程必然带来大量的技术服务需求，如工程勘察测试、工程鉴定测试、工程问题排查等；另一方面是原有测试技术不能满足新兴问题需求，如测试内容和技术手段等方面的落后。针对这些问题，开展黄土力学与灾害防治工程技术服务与创新研究既具有现实意义，又具有应用价值。
二 、转化主体
咸阳市黄土力学与灾害工程防治工程技术研究中心是由咸阳市科技局批复，依托我校土木工程学院成立的面向黄土区各类工程建设的技术研发平台，围绕黄土力学与工程测试、黄土工程灾害防治和黄土区建（构）筑物监检测等技术服务内容，研究涉及土工测试仪器设备研发、地质灾害预警及治理、生态岩土修复技术、无损监检测技术等多个专业领域，可为城市建设、能源开采、灾害防治和生态治理等方面提供技术支持。
面向城市建设、地下空间、交通水利和生态环境等工程，聚焦（1）黄土力学与工程测试技术；（2）黄土工程灾害治理与生态修复技术；（3）黄土区建（构）筑物全寿命健康监测与检测技术等3个研究方向，开展黄土地区工程测试技术服务与创新研究，探索智能化测试技术手段的提升，解决工程勘察、建设施工和健康监测中存在的技术难题。
三、主要做法
(一)砂卵石复合地层条件下越河盾构隧道掘进施工关键技术
近些年，随着我国城市建设进程的快速推进，大量城市地铁线路出现下穿海河的情况，如兰州地铁和济南地铁下穿黄河、南京地铁和武汉地铁下穿长江、广州地铁下穿珠江、长沙地铁下穿湘江等。目前，土压平衡和泥水平衡盾构法仍是下穿海河隧道开挖所采用的主要手段，下穿海河段富水地层中存在的高水头压力将为其带来多方面的施工技术难题，如开挖面失稳、盾尾刷击穿和地下水的喷涌等工程事故。
图1 地铁盾构施工项目调研
针对复合砂卵石地层条件下地铁盾构施工的多项技术难题，王强副教授联合西安中铁轨道交通有限公司和西安黄土地下工程技术咨询有限责任工作，带领科研团队深入地铁隧道盾构施工现场开展实地调研，针对关键的高水头压力问题经反复论证研制了国内首套用于模拟复合砂卵石地层透水试验的室内模型试验测试装置，这套设备具有设计合理、操作简便和造价低廉等诸多优点。比如,在供水供压方面,我们通过无级变速电机结合进水阀控制流速可以非常方便地控制进水水压,而避免了通水升降水箱控制水头带来的不便。在入渗系统的模型筒设计方面,我们严格按照《土工试验规程》中关于渗透试验的各项技术要求,并充分考虑了各种岩土材料的颗粒特征和缩尺材料、复合地层的分层特征以及模型筒的密封性和承压能力。在量测方面,采用了量压筒和压力表联合测量的方案,既便于压力表的校正,又避免了量压筒量程的不足。我们利用这套设备完成了粉质黏土、粗砂和卵石土等3种单一土层和三者组合6种复合地层的渗透试验,测试结果很好地反映出了各类土层的渗透特性以及复合地层的渗流特征,尤其对研究复合地层透水特性及不同深度的水头损失演化规律也具有很好的适用性。
图2 复合砂卵石地层透水模型试验装置
近年来,各类地下空间工程大量兴起,地层渗水、透水和涌水等问题仍是困扰各类地下工程安全施工的主要问题之一,该设备可广泛应用于各类地下工程施工中的地层渗透特性和水头估算等问题的解决。目前,测试设备的可靠性已经得到了大量试验的验证,相关成果已经得到学术界认可,已经具备初步生产制备能力。
(二)城市地下工程多功能模型试验系统
王强副教授团队依托多项课题研发了一套城市地下工程多功能模型试验系统，该系统是一种基于高级技术的现代化管理软件，致力于对城市地下工程模型实验业务流程的高效管理。其可实现对模型实验的全过程管理，其中包括实验数据的录入、组织、存储和查询等核心功能。
系统首先拥有强大的实验模型信息管理功能，可以方便地录入、修改和删除模型实验的基本信息，实现模型实验数据的精确管理。同时，其还拥有高效的数据处理能力，可以自动对收集来的实验数据进行排序、筛选和统计分析，利于科研人员快速获取关键数据。
系统具备严谨的数据安全性设计，通过权限设置和安全检查机制，有效避免数据的误操作和非法访问，合理保护每一个实验模型的数据安全。系统软件可以实现自动备份，最大程度防止数据丢失。此外，该系统还具有良好的兼容性和扩展性，可根据用户的实际需求进行个性化定制和功能扩展，满足不同的实验需求。其操作简单易懂，使用方便，极大提高了实验管理效率，为城市地下工程模型实验的发展提供了大力支持。
四、转化成果
西安黄土地下工程技术咨询有限责任公司、武汉捷探科技有限责任公司与王强副教授团队近年来就西安地铁建设、地下空间开发利用和地球物理勘探技术等方面的技术研发 与应用开展了相关业务合作。本次合作研发的国内首套模拟复合砂卵石地层透水试验的室内模型试验装置，设计合理、操作简便且造价低廉。该装置通过无级变速电机与进水阀精准调控水压，避免了传统水箱控制的不便。模型筒设计严格遵循《土工试验规程》，充分考虑岩土颗粒特性、缩尺材料、地层分层及密封承压能力。量测采用量压筒与压力表联合方案，既便于校正又避免量程不足。该设备成功测试了粉质黏土、粗砂、卵石土等单一及复合地层渗透性，准确反映各土层及复合地层的渗流特征，适用于研究复合地层透水特性及水头损失规律。随着地下空间工程兴起，地层渗水等问题日益凸显，该设备能有效解决地下工程施工中的地层渗透特性和水头估算难题。其可靠性已获大量试验验证，学术认可度高，初步具备生产制备能力。
五、经验总结
(一)关键要素
跨学科知识融合与创新：高校科研团队与工程单位技术人员的合作，促进了不同学科之间的知识交流与融合。科研人员擅长理论研究与模型构建，而技术人员则拥有丰富的实践经验与工程直觉，两者的结合能够催生出更多创新性的解决方案和技术突破。精细化工艺控制：从分子设计到工艺实现，每个环节都要求极高的精细化控制。特别是在涂布和光刻过程中，细微的参数调整都会对最终性能产生显著影响。通过系统的实验与数据分析，逐步建立起精细的工艺窗口，确保大规模生产的稳定性。
实践验证与理论完善：通过合作，科研成果得以在实际工程项目中得到快速验证与应用。实践中的反馈帮助科研人员更准确地理解问题本质，从而不断完善理论体系，提升科研成果的实用性和可靠性。同时，技术人员也能从中学习到最新的科学理论与技术方法，提升个人及团队的专业水平。
资源共享与协同发展：合作双方可以共享实验室设备、数据资源和技术平台，降低研发成本，提高研发效率。此外，双方还能在人才培养、学术交流等方面实现协同发展，为行业培养更多兼具理论与实践能力的复合型人才。
(二)不足之处
成果转化与市场推广难度大：虽然科研成果在实际工程项目中得到了验证，但将其转化为商业产品或服务并推向市场，仍需克服诸多困难。这包括技术成熟度、市场需求分析、成本控制、知识产权保护等多个方面，需要双方共同努力，寻求更多外部资源和支持。
(三)未来举措
建立有效的沟通机制与合作框架，设立定期沟通会议，确保双方团队能够及时了解项目进展、分享研究成果和遇到的挑战。制定明确的合作框架，包括责任分工、时间节点、成果分配等，以减少误解和冲突。引入第三方协调机构或人员，帮助双方建立信任，解决合作中的分歧和问题。
加强成果转化与市场推广能力，设立专门的成果转化团队或部门，负责将科研成果转化为商业产品或服务。开展市场调研，了解市场需求和竞争态势，为成果转化提供方向性指导。加强与产业界、投资机构的合作，寻求资金支持和市场推广渠道。
六、推广应用
在陕西工大持续深化科研体制改革、推动产学研合作的背景下，咸阳市黄土力学与灾害防治工程技术研究中心的科研成果转化工作取得显著进展。近年来逐渐加强与国内有关研究院所的合作研究和交流，如西安黄土地下工程技术咨询有限公司、武汉捷探科技有限公司、西安吉奥特能隧道工程咨询有限公司、西安理工大学、西安科技大学和长安大学等，包括合作研究、成果、资料与资源共享等 12 次，并积极向企业提供科研以及技术与决策支持服务。
2024年2月，咸阳市科技创新大会在咸阳隆重开幕，本次大会邀请了西咸两地高校、科研院所、科技型企业、医疗机构、科技服务机构等单位380余名嘉宾现场参会，通过各大网络平台线上观看直播人数达35万人次，在全社会引起了广泛关注。我中心的相关科研成果及仪器设备在本次大会进行了展出，并得到了多家企业的关注。
图3 咸阳市科技创新大会成果展
上述成果凸显了陕西工业职业技术大学在推动我国工业技术进步中的“陕工贡献”，不仅在陕西省乃至西北地区，于高端制造与工业技术领域的职业教育与科研创新方面树立了典范，同时也为我国工业材料与技术领域的自主研发奠定了坚实的基础。陕西工业职业技术大学坚守科研成果转化的核心使命，通过其先进的工程技术研究中心等高端平台，成功构建了从科研创新到工业生产应用的快速通道，为实现国家工业关键技术自主可控的战略目标提供了强有力的支撑。展望未来，该学院将不断深化科研与产业的深度融合，致力于在全球工业技术领域的激烈竞争中占据重要位置，发挥引领行业创新发展的关键作用。。
