CN109781603A - 超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法，系统包括：试验装置，内部具有浆液仓和水土仓，水土仓半包覆于浆液仓，浆液仓和水土仓之间的界面为部分透水不透砂；浆液仓和水土仓的两端用端盖封堵；活塞，外周面完全贴合于浆液仓的内周壁；供水管路，分别连接于浆液仓和水土仓的进水口处的端盖；出水管路，连接于水土仓的出水口处的端盖；核磁共振成像分析仪，具有供容置试验装置的检测空间。本发明通过核磁共振分析技术，可获取浆液渗透扩散过程中的图像数据、弛豫时间数据，结合检测的注浆压力和承压水压力数据，综合分析超深覆土高承压水下的深层盾构同步注浆过程中的浆液在地层中的渗透扩散模式，为实际施工提供指导。

Description

超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法

技术领域

本发明涉及盾构同步注浆模拟试验技术领域，尤其涉及一种基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法。

背景技术

同步注浆层作为盾构推进后建筑空隙的主要充填材料以及隧道衬砌结构与外部水土环境隔开的唯一屏障，起到了减小环境影响、防止隧道变形和抗浮抗渗等不可或缺的作用。同步注浆研究主要围绕环境变形和结构受力两个关键问题展开，另外重点涵盖注浆扩散和固结机制、注浆材料和施工参数确定方法、以及注浆效果评估等内容，但这类研究通常集中在中浅覆土地层中，在深层隧道工程上缺乏借鉴作用。目前，国外深隧工程建设主要集中在欧美等发达国家，且绝大部分都建设在硬土、岩石等地层环境中，近年来建设的深隧工程同步注浆则以双液浆施工为主，对国内主要沿用的单液浆施工工艺指导意义较小。

发明内容

针对上述存在问题，本发明旨在提供一种基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法，解决现有对超深覆土高承压水环境下盾构同步注浆研究少，尚未能揭示深层盾构注浆过程中浆液渗透扩散模式的问题。

本发明的第一方面提供了一种超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其包括：

试验装置，所述试验装置的内部具有同向设置且贯穿所述试验装置的两端的浆液仓和水土仓，所述水土仓半包覆于浆液仓，且所述浆液仓和所述水土仓之间的界面形成为部分透水不透砂的连通界面；所述浆液仓和所述水土仓的两端分别形成进水口和出水口并用端盖封堵；

活塞，可活的地设置于所述浆液仓中，所述活塞的外周面完全贴合于所述浆液仓的内周壁；

供水管路，分别连接于所述浆液仓和所述水土仓的进水口处的所述端盖；

出水管路，连接于所述水土仓的出水口处的所述端盖；以及

核磁共振成像分析仪，具有供容置所述试验装置的检测空间。

作为所述实验系统的一实施例，所述试验装置采用透明的非金属材质制作。

作为所述实验系统的一实施例，所述试验装置为圆柱形筒状结构，所述浆液仓的横截面呈圆形，所述水土仓的横截面呈月牙形。

作为所述实验系统的一实施例，所述核磁共振成像分析仪采用低场核磁共振成像分析仪，具有形成所述检测空间的检测试样管，所述检测空间的形状和尺寸匹配于所述试验装置的外周面。

作为所述实验系统的一实施例，所述连通界面的中间段开孔并设置有透水不透砂的滤网。

作为所述实验系统的一实施例，所述连通界面中位于所述进水口一侧的端部开槽，槽深贯穿所述连通界面的开孔的所述中间段，所述滤网插设于所述槽中。

作为所述实验系统的一实施例，所述端盖的形状和尺寸匹配于所述试验装置的两端端部，所述试验装置的两端端部设有螺栓孔，所述端盖的四周采用螺栓固定连接于所述螺栓孔，所述连通界面的两端端部贴抵于所述端盖的内表面。

作为所述实验系统的一实施例，所述供水管路包括连通于水泵与所述浆液仓的进水口的第一供水支路和连通于所述水泵与所述水土仓的进水口的第二供水支路，且所述第一供水支路和所述第二供水支路上设有第一压力检测装置；

所述出水管路包括连通于水箱与所述浆液仓的出水口的第一出水支路和连通于所述水箱与所述水土仓的出水口的第二出水支路，且所述第一出水支路和所述第二出水支路上设有第二压力检测装置。

作为所述实验系统的一实施例，所述水泵通过一供水总管连通于所述第一供水支路和所述第二供水支路，所述供水总管上设有第三压力检测装置。

本发明的第一方面提供了一种超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验方法，其特征在于，包括步骤：

提供试验装置，在所述试验装置的所述浆液仓中装有试验浆液，在所述试验装置的所述水土仓中装有试验砂，所述试验浆液位于所述活塞与所述浆液仓的出水口处的端板之间并保持所述试验浆液完全覆盖于所述部分透水不透砂的连通界面；

将装有所述试验浆液和所述试验砂的所述试验装置置于核磁共振成像分析仪的检测空间内，并打开所述核磁共振成像分析仪；

分别于所述浆液仓和所述水土仓的进水口处的端盖上连接供水管路，并于所述水土仓的出水口处的端盖上连接出水管路；

利用所述供水管路向所述浆液仓中注水，推动所述活塞对所述浆液仓中的试验浆液加压至设定的注浆压力值；

利用所述供水管路向所述水土仓中注水至设定的承压水压力，模拟超深地层地下水环境；

通过所述核磁共振成像分析仪观察并记录所述试验浆液在所述试验砂中的渗透扩散情况，形成注浆图像数据。

本发明通过透明状的试验装置设置模拟实验系统，能够模拟超深覆土高承压水环境，能够直观观测试验浆液在试验砂(模拟地层)中的细颗粒渗透扩散情况，通过核磁共振成像分析，能够观测浆液与地层之间的水分迁移过程，揭示深层盾构在超深覆土高承压水环境下同步注浆浆液的渗透扩散模式和检测浆液的抗稀释性能。

本发明的实验系统能够设定不同的砂样级配、不同的注浆压力以及水土压力来模拟各种工况，较为全面的模拟真实注浆过程和地层水土环境，为同步注浆施工提供了可靠的试验数据，对同步注浆具有较大的效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示了根据本发明实施例的试验装置的示例性模型外观图。

图2显示了根据本发明实施例的试验装置的示例性模型内部结构分解图。

图3显示了根据本发明实施例的试验装置与外部供水及出水管路的示例性连接结构示意图。

图4显示了根据本发明实施例的试验装置的示例性装配结构示意图。

图5显示了根据图3实施例的试验装置在A-A横截面处的示例性结构示意图。

图6显示了根据本发明实施例的试验装置中的连通界面及滤网的示例性结构示意图。

图7显示了根据本发明实施例的核磁共振成像分析仪的示例性系统示意图。

图8显示了根据本发明实施例的核磁共振成像分析仪得到的数据图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明提供了一种基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法，能够测试并且观察超深覆土高承压水环境下盾构同步注浆浆液在地层中的渗透扩散情况，为深层盾构的研究提供准确的试验数据。该超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法，通过设置透明状的试验装置和使用苏州纽迈分析仪器股份有限公司研发的大孔径核磁共振成像分析仪MacroMR12-150H-I，使得观察同步注浆过程中的浆液在地层中的渗透扩散情况成为可能；该系统及方法还配置了压力检测装置和外部管路系统，压力检测装置用于实时检测管路系统的压力，间接测量注浆压力和承压水压力，外部管路系统与试验装置内的浆液仓和水土仓形成环路连接，向浆液仓内施加压力，推动活塞挤压浆液，向水土仓内注入高压低速的水流，模拟超深地层的高承压水地下水环境，通过对浆液与模拟地层之间的水分迁移过程进行核磁共振成像分析，以及观察细颗粒的运动扩散现象，能够综合分析超深覆土高承压水环境下深层盾构同步注浆过程中的浆液的渗透扩散情况，以指导实际施工中的同步注浆过程。

下面结合附图对本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法进行说明。

首先请参见图1～3及图5，图1显示了根据本发明实施例的试验装置的示例性模型外观图，图2显示了根据本发明实施例的试验装置的示例性模型内部结构分解图，图3显示了根据本发明实施例的试验装置与外部供水及出水管路的示例性连接结构示意图，图5显示了根据图3实施例的试验装置在A-A横截面处的示例性结构示意图。如图所示，本发明实施例的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统主要由试验装置1、活塞2、供水管路3、出水管路4和核磁共振成像分析仪五部分构成。

其中，试验装置1的内部具有同向设置且贯穿该试验装置1的两端的浆液仓11和水土仓12，水土仓12半包覆于浆液仓11的外部，且该浆液仓11和该水土仓12之间由一界面13分隔开，该界面13形成为部分透水不透砂的连通界面；并且，该浆液仓11和该水土仓12的两端分别形成进水口和出水口且于进水口和出水口处采用端盖14进行封堵。其中，端盖14可为形状和尺寸匹配于试验装置1的两端端部，试验装置1的两端端部设有螺栓孔10，端盖14的四周采用螺栓固定连接于螺栓孔10，连通界面的两端端部贴抵于端盖14的内表面，其中，螺栓可采用尼龙螺栓。

活塞2采用非金属材质，可活的地设置于浆液仓11中，活塞2的外周面完全贴合于浆液仓11的内周壁，活塞2可在一定推力下被推着沿浆液仓11的长度方向移动，并由于活塞2的外周面紧紧抵在浆液仓11的内周壁上，活塞2将浆液仓11进一步在浆液仓11的长度方向上将浆液仓11划分成相互隔离的两个区间。

供水管路3分别连接于浆液仓11和水土仓12的进水口处的端盖14。出水管路4主要连接于水土仓12的出水口处的端盖14，当浆液仓11的出水口也有出水需求时，出水管路可生出一支路连接至浆液仓11的出水口处的端盖14以进行排水，当浆液仓11中仅设有一个活塞2的情况下，无需在浆液仓11的出水口处设置出水管路，而当浆液仓11中设置两个活塞2的情况下，当靠近浆液仓11的出水口处的活塞2与出水口处的端盖之间具有水且需要排出时，则需在浆液仓11的出水口处设置该出水管路，具体情况可视试验装置和试验环境所定。

其中，供水管路3进一步可包括连通于外部水泵6与浆液仓11的进水口的第一供水支路31和连通于水泵6与水土仓12的进水口的第二供水支路32，该第一供水支路31和该第二供水支路32上分别设有一第一压力检测装置，可采用普通压力表7，用于测量浆液仓11和水土仓12的进水口处的压力。

同样地，出水管路4进一步可包括连通于外部水箱8与浆液仓11的出水口的第一出水支路41和连通于该水箱8与水土仓12的出水口的第二出水支路42，且该第一出水支路41和该第二出水支路42上设有第二压力检测装置，可采用普通压力表7，用于测量浆液仓11和水土仓12的出水口处的压力。

另外，上述第一供水支路31和第二供水支路32的入水端可进一步连通于一供水总管33并通过该供水总管33与水泵6的出水口连接，在该供水总管33上可设置一第三压力检测装置，用于测量水泵出水口处的压力，该第三压力检测装置亦可采用普通压力表7。同样，在上述第一出水支路41和第二出水支路42的出水端也可采用一出水总管43连接至水箱8。较佳地，在水箱8与水泵6的入水口之间采用一水管进行连接，可使实验系统的供水和出水形成环路。

核磁共振成像分析仪5具有供容置试验装置1的检测空间，试验装置1采用透明的非金属材质制作，核磁共振成像分析仪5采用MacroMR12-150H-I低场核磁共振成像分析仪，具有圆筒形状的检测试样管，该圆筒形状的检测试样管的内部形成横截面呈圆形的检测空间，因此，试验装置1采用同样形状和尺寸规格的圆柱形筒状结构，浆液仓11可采用横截面呈圆形的浆液仓，水土仓12了采用横截面呈月牙形的水土仓，水土仓半包覆于浆液仓的下表面，该下表面所在仓壁即为浆液仓和水土仓之前的界面13。可以在该界面13的中间段开孔并设置透水不透砂的滤网131，使得界面13成为部分透水不透砂的连通界面。

参见图6，显示了根据本发明实施例的试验装置中的连通界面及滤网的示例性结构示意图，如图所示，在该连通界面中位于进水口一侧的端部开槽130，槽深贯穿连通界面的开孔的中间段，滤网131插设于该槽130中。

下面结合具体型号、尺寸规格以及试验方法，对本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统及方法的实施例进一步展开说明。

本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统的试验装置为圆柱形，这是由于核磁共振成像分析系统MacroMR12-150H-I的检测试样管为圆筒形状，底面直径15cm，试样管高20cm，有效检测范围为：15cm×15cm×20cm。因此试验装置的外包最大尺寸为：15cm×15cm×20cm。试验装置采用3D打印技术，使用透明树脂材料制作。如图1和图2所示，试验装置的两端端盖是可拆卸的，使用尼龙螺丝固定。试验装置内部分为两个部分，圆形截面的浆液仓11，用来放置注浆浆液材料，以及月牙形截面的水土仓12，用来放置模拟超深地层的透明砂。在左右两端的端盖14上，每个仓体都预留了管路接口，用来连接外部管路系统。浆液仓11内还需设置移动活塞2，用来挤压浆液仓11内的浆液，使得浆液压力达到注浆压力的设定值。另外，水土仓12和浆液仓11之间的界面13进行部分开孔处理，开孔形状为直径1cm的圆形，孔洞圆心之间的距离为2cm，确保开孔之后的界面13仍然具有骨架的作用，有足够的刚度，在荷载作用下不会发生明显的变形。并在开孔后的界面13内设置滤网7，滤网131的孔隙要求为透水不透砂，用来模拟浆液和周围水土环境的交界面，使得浆液与模拟地层之间能够进行水分迁移以及细颗粒的渗透扩散。如图3所示，浆液仓11内移动活塞2的移动范围是有限制的，活塞2不能移动到开孔范围内，即保证活塞2中注浆浆液始终完全覆盖开孔区域。

参阅图3和图4，图3显示了根据本发明实施例的试验装置与外部管路系统的示例性连接结构示意图，图4显示了根据本发明实施例的试验装置的示例性装配结构示意图。如图所示，管路系统采用水泵6作为动力源，由于深层隧道所处的地层埋深大致在60m，因此，实际地层的承压水压力为0.6MPa左右，而注浆压力一般需略大于地层水压力，初步取值0.65MPa左右。试验装置内的浆液仓11注浆压力和水土仓12内承压水压力的施加和维持都是通过水泵6来实现，因此水泵6的扬程至少要达到65m。此外，浆液仓11内的注浆压力与水土仓12内的承压水压力大小不等，因此需要设置不同的管路支路与对应的试验装置接口连接，管路支路的设置通过安装普通三通管实现。其中，与水土仓12的进水口连接的管路支路需要设置减压阀21，将管路压力降低至试验设定的承压水压力值。由于核磁共振成像分析仪的检测区域内不能存在金属物质，因此管路系统的接头应使用塑料材质的接头。为了使用的方便性和易拆装性，接头宜采用螺纹接口，螺纹的深度需要满足压力要求(0.65MPa)，口径设置需要综合水泵，管道和试验装置三个因素考虑。此外，考虑到水土仓12内微细颗粒会在水流作用下，发生运动，因此需要在水土仓12的进水口和出水口处设置过滤装置，避免微细颗粒进入管路系统，损害阀门装置。

本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统还包括与管路系统连接的阀门装置，包括减压阀21、单向阀22、溢流阀23和节流阀24，用于控制管路系统的压力、流向和流速。如图3所示，减压阀21安装于水土仓12连接的管路支路上，将管路支路的水压降低至试验设定的地层承压水压力值。单向阀22分别安装在浆液仓11和水土仓12的进水口管道处，控制水流单向流入装置内，不会在注浆模拟试验过程中发生回流。溢流阀23分别安装在浆液仓11和水土仓12的出水口管道处，用于试验装置保压，确保浆液仓11和水土仓12的压力不会低于设置值。此外，在各自管路支路的溢流阀23之后分别安装节流阀24，控制管路中水的流速，其中浆液仓11的管路支路是为了控制活塞2移动速度，水土仓12的管路支路是为了模拟实际地层中地下水的渗流速度。

本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统还包括压力检测装置，压力检测装置需要实时检测水土仓12的承压水压力和浆液仓11的浆液压力，控制试验参数，使得试验更加精确。由于本发明中的试验装置较小，且对密封性有严格要求，因此对压力的检测采用普通压力表7测量各管路支路上的水压，间接测量承压水压力和浆液压力。如图3所示，分别在浆液仓11和水土仓12进水口和出水口的管路支路上安装压力表7，测量试验装置进水口和出水口处压力。此外，还在水泵6的出水口安装压力表7，测量管路压力。

如图1和图2所示，下面对本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统的制作和使用方法进行说明：

通过计算机三维建模软件设计试验装置模型，利用3D打印技术，使用透明树脂材料，打印试验装置，包括试验装置主体和两端的端盖。按照图3所示的管路连接示意图，依次将水泵6、三通管、减压阀21、单向阀22、溢流阀23、节流阀24，压力表10等通过水管连接，最后水管的出水口是一个开口水箱8，水箱8中的水可以作为水泵的进水来源，形成整体环路。外部管路系统连接完毕后，开始进行同步注浆模拟试验。根据地层特性，配置特定级配的透明砂模拟实际地层，透明砂混合均匀后倒入水土仓12内；根据透明砂的最小粒径，选择滤网，插入浆液仓11和水土仓12的开孔界面13中；将试验浆液倒入浆液仓11内，浆液需覆盖开孔区域；清理浆液仓壁，放置活塞2；使用尼龙螺丝固定试验装置的主体部分和封盖；确保试验装置连接紧密后，将试验装置放入核磁共振成像分析系统的检测试样管中；根据图3所示，依次将浆液仓进、出水口，水土仓进、出水口与外部管路系统连接起来；确保装置组合完毕后，将检测试样管放置在核磁共振成像分析系统的检测区域内；设定时刻表，输出核磁共振成像分析的图像数据，用于后续研究分析。在一组试验完毕后，获取核磁共振成像分析的图像数据，弛豫时间数据，结合检测的注浆压力和承压水压力数据，综合分析超深覆土高承压水下的深层盾构同步注浆过程中的浆液在地层中的渗透扩散情况。通过设定不同的砂样颗粒级配、不同的注浆压力和水土压力来模拟各种不同的工况，能够得到适应于各种工况的试验数据，为实际施工提供指导。

下面对本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟试验方法进行说明。

本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟试验方法包括，结合图2、图3和图4所示，提供透明状的试验装置，为试验装置连接外部管路系统；在试验装置内的水土仓12放入模拟地层的透明砂，浆液仓11放入浆液材料。试验材料放置完成，实验系统组装完毕后，放入核磁共振成像分析检测区域。开启水泵6，在高压水的作用下，浆液仓内的活塞2开始挤压浆液，直至达到平衡状态。监测并获取试验装置内的注浆压力和承压水压力。实现在同步注浆过程中实时监测浆液仓内的压力变化，用于进行试验分析。

本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟试验方法还包括，在开启水泵6后，浆液仓11内的活塞2在高压水的作用下向前推动，挤压浆液，模拟同步注浆；浆液在压力的作用下，向周围的地层中发生渗透扩散，同时浆液与外部承压水之间水分会相互迁移，通过随着浆液的凝固，其中水的相态也会发生改变。借助核磁共振技术，使得观察浆液内部水分迁移和相态变化过程成为可能。参见图7，显示了低场核磁共振成像分析仪5(MacroMR12-150H-I)的示意图，将试验装置内置于核磁共振成像分析仪MacroMR12-150H-I检测试样管内，通过利用水分子中的质子的弛豫特性研究浆液材料含水量及其分布的变化，通过核磁共振成像分析技术，获取关于水的信号量的分析图片，通过图片中颜色的差别可以了解浆液不同区域水含量的大小，一般区域内颜色越白则对应的水分越多。MacroMR12-150H-I检测得到的数据形式如图8所示。

本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟试验方法中监测并获取试验装置内的注浆压力和承压水压力，包括：与浆液仓11进水口和出水口管路上设置普通压力表7，与水土仓12进水口和出水口管路上设置普通压力表7，通过测量管路上的压力，间接获取试验装置内部的注浆压力和承压水压力。普通压力表7通过三通管安装在管路系统上。

本发明基于核磁共振技术的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟试验方法可以通过如下过程来实现，按照图3所示的管路连接示意图，依次将水泵6，三通管，阀门，压力表7等通过水管连接，最后水管的出水口是一个开口水箱8，水箱8中的水可以作为水泵6的进水来源，形成整体环路。外部管路系统连接完毕后，开始进行同步注浆模拟试验。根据地层特性，配置特定级配的透明砂模拟实际地层，透明砂混合均匀后倒入水土仓内；根据透明砂的最小粒径，选择滤网，插入浆液仓11和水土仓12的开孔界面13中；将试验浆液倒入浆液仓11内，浆液需覆盖开孔区域；清理浆液仓壁，放置活塞2；使用尼龙螺丝固定试验装置的主体部分和封盖；确保试验装置连接紧密后，将试验装置放入核磁共振成像分析系统MacroMR12-150H-I的检测试样管中；根据图3所示，依次将浆液仓进、出水口，水土仓进、出水口与外部管路系统连接起来；确保装置组合完毕后，将检测试样管放置在核磁共振成像分析系统的检测区域内；设定时刻表，输出核磁共振成像分析的图像数据，用于后续研究分析。在一组试验完毕后，获取核磁共振成像分析的图像数据，弛豫时间数据，结合检测的注浆压力和承压水压力数据，综合分析超深覆土高承压水下的深层盾构同步注浆过程中的浆液在地层中的渗透扩散情况。通过设定不同的砂样颗粒级配、不同的注浆压力和水土压力来模拟各种不同的工况，能够得到适应于各种工况的试验数据，为实际施工提供指导。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于，包括：

试验装置，所述试验装置的内部具有同向设置且贯穿所述试验装置的两端的浆液仓和水土仓，所述水土仓半包覆于浆液仓，且所述浆液仓和所述水土仓之间的界面形成为部分透水不透砂的连通界面；所述浆液仓和所述水土仓的两端分别形成进水口和出水口并用端盖封堵；

活塞，可活的地设置于所述浆液仓中，所述活塞的外周面完全贴合于所述浆液仓的内周壁；

供水管路，分别连接于所述浆液仓和所述水土仓的进水口处的所述端盖；

出水管路，连接于所述水土仓的出水口处的所述端盖；以及

核磁共振成像分析仪，具有供容置所述试验装置的检测空间。

2.如权利要求1所述的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于：所述试验装置采用透明的非金属材质制作。

3.如权利要求2所述的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于：所述试验装置为圆柱形筒状结构，所述浆液仓的横截面呈圆形，所述水土仓的横截面呈月牙形。

4.如权利要求1所述的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于：所述核磁共振成像分析仪采用低场核磁共振成像分析仪，具有形成所述检测空间的检测试样管，所述检测空间的形状和尺寸匹配于所述试验装置的外周面。

5.如权利要求1所述的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于：所述连通界面的中间段开孔并设置有透水不透砂的滤网。

6.如权利要求5所述的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于：所述连通界面中位于所述进水口一侧的端部开槽，槽深贯穿所述连通界面的开孔的所述中间段，所述滤网插设于所述槽中。

7.如权利要求1所述的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于：所述端盖的形状和尺寸匹配于所述试验装置的两端端部，所述试验装置的两端端部设有螺栓孔，所述端盖的四周采用螺栓固定连接于所述螺栓孔，所述连通界面的两端端部贴抵于所述端盖的内表面。

8.如权利要求1所述的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于：

所述供水管路包括连通于水泵与所述浆液仓的进水口的第一供水支路和连通于所述水泵与所述水土仓的进水口的第二供水支路，且所述第一供水支路和所述第二供水支路上设有第一压力检测装置；

所述出水管路包括连通于水箱与所述浆液仓的出水口的第一出水支路和连通于所述水箱与所述水土仓的出水口的第二出水支路，且所述第一出水支路和所述第二出水支路上设有第二压力检测装置。

9.如权利要求8所述的超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验系统，其特征在于：所述水泵通过一供水总管连通于所述第一供水支路和所述第二供水支路，所述供水总管上设有第三压力检测装置。

10.一种超深地层盾构同步注浆渗透扩散模拟核磁实验方法，其特征在于，包括步骤：

提供如权利要求1～9中任意一项所述的试验装置，在所述试验装置的所述浆液仓中装有试验浆液，在所述试验装置的所述水土仓中装有试验砂，所述试验浆液位于所述活塞与所述浆液仓的出水口处的端板之间并保持所述试验浆液完全覆盖于所述部分透水不透砂的连通界面；

将装有所述试验浆液和所述试验砂的所述试验装置置于核磁共振成像分析仪的检测空间内，并打开所述核磁共振成像分析仪；

分别于所述浆液仓和所述水土仓的进水口处的端盖上连接供水管路，并于所述水土仓的出水口处的端盖上连接出水管路；

利用所述供水管路向所述浆液仓中注水，推动所述活塞对所述浆液仓中的试验浆液加压至设定的注浆压力值；

利用所述供水管路向所述水土仓中注水至设定的承压水压力，模拟超深地层地下水环境；

通过所述核磁共振成像分析仪观察并记录所述试验浆液在所述试验砂中的渗透扩散情况，形成注浆图像数据。