[发明专利]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

说明书

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。

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，可活动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；