土压平衡式盾构作为目前使用最多的一种全断面隧道掘进机,具有适用范围广,污染小等特点,广泛应用于城市地铁隧道、市政隧道、铁路公路隧道等工程建设中。密封舱土压平衡控制是盾构掘进的关键技术,直接关系到盾构施工的质量、安全和效率。土压平衡是通过螺旋输送机控制改性碴土的流动来实现的,研究螺旋输送机工作机理及其对密封舱压力控制机理,首先需要确定改性碴土的流变特性。基于此,本文进行改性碴土的流变特性实验研究,设计相关的实验装置,确定改性碴土的流变特性,这对密封舱土压平衡控制具有理论及实践意义。改性后的盾构碴土属于非牛顿流体,即剪应力和剪切速率之间呈非线性关系的流体,且其流变特性与压力有关。目前研究非牛顿流体流变特性的主要方法有现场观测、实验模拟、理论分析、数值计算等,本文采用实验模拟方法研究改性碴土的流变特性。设计一个测量改性碴土流变特性的实验装置,提出实验内容、实验流程；对确定的改性碴土进行实验,获得实验数据；通过对数据分析,确定改性碴土在不同压力、不同剪切速率下的流变特性,为螺旋输送机输送机理及密封舱土压平衡控制奠定基础。论文主要研究工作如下：(1)基于流变学及非牛顿流体力学理论,研究改性碴土的流变特性,确定测量改性碴土流变特性实验装置的性能要求和实验要求,确定不同改性配比、不同压力及不同剪切速率下的实验内容；(2)根据实验装置性能要求,设计改性碴土流变参数测量装置,包括装置的方案设计、结构设计、强度分析、外购件选型。组织装置的制造、装配、调试及标定；(3)对改性的盾构碴土进行实验,获取实验数据,绘制流变特性曲线,通过数据分析,最终确定改性碴土在不同压力、剪切速率下的流变特性。本文研究获得的流变特性在后续的973仿真和实验研究中应用,结果证明所获的流变特性是正确的,可以用于盾构螺旋输送机性能及控制机理研究。实验装置结构紧凑、操作简单,可在实际盾构工程中应用。