城市轨道交通因其绿色安全、快捷、承载量大等优势，得到了大力发展，推进了城市的繁荣兴盛。截至2024年7月，中国（不含港澳台）共有54个城市开通了运营轨道交通线路，总运营里程达到10339.4 km，运营线路311条[1]。
盾构法因其扰动小、施工快以及高度机械化等优势成为了城市地下轨道交通建设的主要手段。刀盘切削、掌子面稳定、盾构推进、管片拼装和壁后注浆是盾构法的重要构成部分[2]，其中，壁后注浆工艺是指通过浆液来填充管片与围岩之间的间隙（即盾尾间隙）的方法与过程。盾构隧道壁后注浆的主要作用为充填地层以防止地层变形、管片-浆液-围岩形成整体共同受力、约束管片以减缓上浮与下沉等[3]。浆液的扩散模式主要分为基于力学平衡原理的充填扩散[4]、基于毛细管组理论的渗透扩散[5-6]、基于扩孔理论的压密扩散以及基于岩土强度准则的劈裂扩散，受地层、浆液特性、注浆参数等多因素的影响，各扩散模式之间相互转化、相互掺杂，无明显分界[7]。
黄土由于其风力搬运沉积的形成特性，具有结构性，黄土结构性由其颗粒排列和胶结能力组成，而黄土颗粒间的胶结效果对水极为敏感，在含水率及外力变化时，结构性会发生显著变化[8-9]。目前针对黄土注浆的研究多应用于地基加固、超前加固方面[10]，其扩散模式分类与盾构隧道壁后注浆的扩散模式分类是一致的。浆液在管片壁后的扩散模式受黄土物理力学特性的影响，只有掌握了浆液的扩散特性，才能进一步得到浆液在管片壁后的压力分布以及对地层的加固效果。由于盾构隧道壁后注浆属于隐蔽工程，浆液的扩散过程无法通过肉眼直接观察，目前关于盾构隧道壁后注浆浆液扩散研究多以理论计算和数值模拟[11]为主，但由于过多的计算假定，很难得到准确的结果。室内模型试验具有一定的针对性和真实性，受到众多学者的应用与研究。
目前，缺少对黄土盾构隧道壁后注浆浆液扩散特性方面的研究，导致缺少对黄土盾构隧道工程中壁后注浆工艺的设计及施工指导。本文依托西安地铁8号线D8KC-1标段盾构区间，通过设计壁后注浆局部模型，进行模型试验，选定不同黄土含水率界限，对土体含水率变化、渗流压力变化及土压力变化进行监测，分析浆液在不同含水率黄土中的扩散规律，以期更为清晰地了解黄土盾构隧道中浆液的扩散模式，为工程实践提供科学指引。
（1）在已有试验系统的基础上增加了含水率监测元件，并优化了套件间连接手段，设计了包含注入套件、模型套件、调压套件以及数据采集套件的可视化浆液扩散模型试验系统，该系统可模拟不同地层情况、不同浆液配比、不同注浆参数影响下盾构隧道壁后注浆浆液扩散形式。
（2）黄土含水率在10%时，浆液几乎未发生扩散，各层土压力较大，浆-土形成了明显的分界面，同时在分界面发生了水分迁移的情况，在注入水泥砂浆时，随着时间的推移，浆液发生初凝后，会在浆-土交界面处形成“浆盘”。
（3）黄土含水率在20%，30%时，浆液扩散距离较大，各分层含水率显著变化，土压、渗压随着注浆过程出现了阶跃变化，浆液在土体中形成了较为明显的浆脉。
（4）综合分析各试验组浆液扩散基本情况、含水率变化曲线、渗压及土压曲线，得出黄土地层在低含水率下浆液以压滤扩散为主，高含水率下以劈裂扩散为主，两者同时伴随着压密扩散，扩散形式转化的含水率界限在10%~20%。
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