前沿应用|基于低场核磁共振技术的注浆过程动态在线监测研究

注浆是一种通过向岩土体或结构内部注入浆液，以填补孔隙、加固破碎层或阻止渗水的工程技术。其核心目的是提升介质的强度、降低渗透系数，从而改善安全性和耐久性。注浆技术应用广泛，在能源领域与岩土工程领域均有使用，例如：水利工程方向的大坝基底注浆加固防渗、矿山采矿注浆堵水与回填、土体的注浆改良等各个领域。

对注浆效果的评价，传统方法中常在注浆完成后进行现场的渗透实验判断防渗性能；或钻芯取样，实验室测量孔隙度渗透率等参数；或使用声波技术辅助判断孔隙填充度等等，这些技术往往都是在注浆完成，固化成型后进行监测，存在严重的滞后性，缺少了在注浆过程中的动态监测，对注浆的机理研究力有不逮。

低场核磁共振技术通过测量浆液中氢核的弛豫时间，能够在不破坏岩样的前提下，实时反映孔隙水、浆液及固体骨架的状态，有效区分不同尺度的孔隙水（宏孔、微孔），进而推算孔隙度和孔径分布，获得评估注浆填充效果的核心参数。在坝基、隧道、矿山及环境治理等多个领域低场核磁共振凭借无损、原位、对孔隙水高度敏感的特性，能够为注浆工程提供实时、定量的质量评估。

基于低场核磁共振技术的注浆过程动态在线监测研究：

样品制备：

样品来源：人造岩心。

样品规格：圆柱体尺寸：直径 50 mm × 高度 100 mm 。

钻孔设计：在样品端面开孔，钻取5个适用注浆的孔眼。

图一开孔注浆后的样品

设备：竖放低场核磁共振设备

图二注浆核磁设备MacroMR12-150V-I

实验方案：

1.制备人造岩心，在岩心端面钻取孔眼，用于注浆。 

2.夹持器装样，安装注浆管线，调试核磁设备。

3.开始注浆，在注浆过程的开始-过程-结束等各阶段，进行核磁弛豫分析及成像分析的测试。

4.核磁数据处理分析。

实验结论与分析：

图三注浆弛豫

图四注浆成像

1、根据图三注浆弛豫可知，随着注浆的不断进行，在注浆后期固化阶段，核磁信号不断降低，证明了浆液与岩心持续相互作用，水分不断参与反应，浆液逐渐固化。

2、根据图四注浆成像可知，核磁成像技术可以清晰展示注浆的内部注入过程，完整的表达注浆的非均质形态，解决了注浆内部“黑匣子”不可微观表征的问题。

随着低场核磁共振（LF‑NMR）技术的成熟，能够原位、无损地获取孔隙水分布、浆液固化进程等关键参数，为注浆质量提供实时、定量的监测手段，显著提升注浆工程的可靠性与经济性。

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推荐：大口径核磁共振成像分析仪（MacroMR12-150V-I）