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在巖土工程與地質(zhì)改良領域，土體的注漿改良一直是一項至關重要的技術手段。它通過向土體中注入漿液材料，填充孔隙、膠結土粒，從而提高土體的強度、穩(wěn)定性和防滲性能，廣泛應用于地基加固、隧道工程、邊坡治理和礦山回填等場景。然而，注漿過程復雜且效果難以直觀評估，傳統(tǒng)方法如鉆孔取樣、壓水試驗等不僅具有破壞性，且只能提供局部、離散的數(shù)據(jù)，難以全面反映漿液在土體中的分布狀態(tài)與固化效果。
在這一背景下，低場核磁共振技術（LF-NMR）作為一種新興的快速、無損檢測方法，正逐漸成為評價注漿改良效果的重要工具。該技術基于原子核在磁場中的共振行為，能夠非侵入、高精度地分析土體內(nèi)部孔隙結構、水分分布與漿液遷移規(guī)律，為注漿工藝的優(yōu)化與質(zhì)量控制提供了前所-未有的科學依據(jù)。
低場核磁共振的基本原理源于物質(zhì)中氫原子核（質(zhì)子）在外加磁場下的能級躍遷與弛豫行為。當土體樣品處于低場強磁場中，氫核會吸收特定頻率的電磁波能量并發(fā)生共振，隨后在弛豫過程中釋放能量。通過檢測弛豫時間（T?譜），可以反演出土體中不同尺度孔隙的分布情況以及流體的存在狀態(tài)。注漿改良的本質(zhì)在于改變土體的孔隙結構與流體分布，而低場核磁技術恰恰能夠捕捉這些微觀變化，從而實現(xiàn)對注漿效果的定量化評價。
在土體的注漿改良效果評價中，低場核磁共振技術展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。注漿后，漿液填充土體孔隙并逐漸固化，導致原有孔隙中的水被取代或固結。通過對比注漿前后的T?譜分布，可以清晰識別出漿液充填的范圍、孔隙率的變化以及漿-土相互作用的效果。此外，低場核磁還能動態(tài)監(jiān)測注漿過程中漿液的滲透路徑與固化進程，為注漿參數(shù)（如壓力、漿液配比和注入速率）的實時調(diào)整提供依據(jù)。
應用案例：不同溫度下多孔介質(zhì)注漿填充滲流機制表征
1）圖一左為巖樣，中間為人造裂縫，用于填充注漿材料，圖一右為核磁表征的孔徑分布。
2）圖二得知：不同溫度下核磁共振T2譜面積隨溫度的變大而更加快速的減小，這意味滲透系數(shù)隨著溫度的升高呈現(xiàn)出下降的趨勢；同時溝槽中注漿材料在較高的溫度（＞40℃）下可以獲得較短的水化期。
3）最初不同溫度下砂巖弛豫分布呈三峰分布（圖三a）。隨著注漿的繼續(xù)，T2分布逐漸變化（圖三b、c）。隨著注入時間從t=30s增加到60s，第二峰幾乎與第一峰合并。其中新的第一峰（P1+P2）和第二峰（P3）分別分布在0.1–100ms和100–1000ms的范圍內(nèi)。隨著注入時間的增加，峰面積均增大，意味著漿體同時滲透到微孔、大孔和裂縫中。如圖三（c）所示，隨著進樣時間從t=30s增加到60s，新的第二峰（P3）變化不大，而新的第一峰（P1+P2）的面積和峰值明顯增加。這意味著此時的滲流過程主要發(fā)生在巖石孔隙中，漿體從裂縫滲透到微孔隙中。
相比于傳統(tǒng)檢測方法，低場核磁共振技術的優(yōu)勢十分突出。首先，它是一種完-全無損的檢測方式，無需破壞樣品即可實現(xiàn)重復、動態(tài)測量，極大提高了實驗數(shù)據(jù)的可靠性和工程應用的可行性。其次，低場核磁具備高分辨率與高靈敏度，能夠區(qū)分不同賦存狀態(tài)的水分（如自由水、毛細水和結合水），從而更精細地揭示注漿改良的機理。第三，該技術操作簡便、檢測速度快，可與室內(nèi)試驗和現(xiàn)場監(jiān)測相結合，推動注漿工藝從“經(jīng)驗驅(qū)動"向“數(shù)據(jù)驅(qū)動"轉變。
綜上所述，低場核磁共振技術為土體的注漿改良提供了一種革命性的評價手段。它不僅能夠深入揭示漿液在土體中的分布與固化機制，還能實現(xiàn)對改良效果的精準、無損診斷，進而提升注漿工程的質(zhì)量與效率。隨著該技術在巖土工程中的不斷推廣與應用，未來有望成為注漿設計與施工中不可-或缺的分析工具，為城市地下空間開發(fā)、重大基礎設施建設提供更加可靠的技術保障。
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