原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术设计了一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法，通过地球物理探测技术原理对原位注入过程中的药剂扩散情况做实时监测，获得注入药剂在整体注入深度范围内从注入点位向外扩散迁移的维度信息，获得注入药剂随时间变化的整体扩散规律。本发明专利技术可直接对药剂本身进行监测，不需要通过指示剂进行判定，且可对注入深度范围内的药剂进行整体监测，不存在离散取样导致的数据误差；监测周期涵盖了药剂注入前的背景值监测、注入期间的药剂扩散情况监测与注入后药剂反应期内扩散情况监测，可连续地给出整个反应周期内药剂的扩散规律，获得较为精确的扩散半径参数；人工机械成本较低，用时较短，占地空间较小，便于现场操作。

Continuous monitoring system and method for diffusion radius of in-situ injection repair technology

The invention designs a continuous monitoring system and a monitoring method for diffusion radius of in-situ injection repair technology. Real-time monitoring of drug diffusion during in-situ injection is carried out by geophysical detection technology principle, dimension information of diffusion and migration of injection agent from injection point to outside in the whole injection depth range is obtained, and the overall diffusion rule of injection agent changing with time is obtained. Law. The invention can directly monitor the agent itself without judging by the indicator, and can monitor the agent in the injection depth range as a whole without data error caused by discrete sampling. The monitoring period covers the background value monitoring before injection, the diffusion monitoring during injection and the diffusion monitoring during reaction period after injection, and can be continuous. The diffusion rule of the reagent in the whole reaction period is given, and more precise parameters of diffusion radius are obtained. The cost of artificial machinery is lower, the time is shorter, the space is smaller, and it is convenient for field operation.

【技术实现步骤摘要】
原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法
本专利技术涉及土壤修复
，具体涉及一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法。
技术介绍
在铬污染土壤修复中，当污染土深度较大时，采用原位修复的方式普遍具有更大优势。相比起异位开挖处理，原位修复无需扰动表层土壤，可在原址直接进行药剂注入工作，施工过程中对周边环境影响较小，不产生二次污染，施工成本较低，在多个场地修复项目中均有大规模成功应用的案例。在铬污染场地原位修复案例中，应用较多的有注入井和高压旋喷等原位注入工艺，其中注入井适用于渗透系数较高的地层结构，如砂土、粉土等，但在渗透系数低的土质中不适用。高压旋喷工艺应用范围则较为广泛，在低、中渗透系数地层中均可应用。在原位注入工艺的应用中，注入药剂的扩散半径是最为关键的施工参数之一，也是生产前需要确定的最关键指标之一，如扩散半径确定值过小，施工中将产生较大的药剂与机械成本浪费，且现场反浆情况严重；如扩散半径确定值过大，则注入点位之间将产生药剂空白区，影响修复效果。在原位注入工艺药剂扩散半径的确定上，传统方法多采用经验法，依靠地面反浆情况判断应当增加或减少扩散半径的预设值；或者通过添加示踪剂后进行钻孔取样，根据示踪剂浓度判定扩散半径。经验法仅能进行主观判定，精度较低；钻孔法通过钻孔位置的示踪剂数据对药剂的整体扩散情况进行推测,精度受钻孔数量和位置限制，且当示踪剂物化性质与药剂有差别时也会影响判定精度；地层均一性差时候，极易造成误判。且以上两种方式均只能判定采样时间点时药剂扩散情况，无法跟踪药剂在反应周期内的扩散迁移规律，难以获得最优的扩散半径值。现有技术中，公开了一种土壤及地下水原位化学氧化高压注射优化修复方法，通过地层分布特点及规律确定原位注入修复扩散半径，主要依据为前期扩散半径试验数据以及经验值确定修复地块的原位注入修复药剂扩散半径，自上而下基于最不利地层的渗透性确定地块的扩散半径。但扩散半径的确定主要依据地层条件和经验值，并未提出明确的现场试验方法，判定精度有待改进。此外，还公开了一种污染土壤及地下水原位注入修复扩散半径确定方法，采用三个阶段方式对扩散半径进行确定，第一阶段采用观察法，通过注入时临近点位反浆情况初步判断扩散半径；第二阶段采用溴离子示踪法，完成注射后进行地下水定深采样，检测溴离子浓度判断药剂扩散情况；第三阶段综合比较，综合溴离子示踪剂与观察法确定最优扩散半径。原位注入时，返浆情况较普遍，但返浆程度没有规律性，即返浆程度和距离注入点距离没有相关性，通过返浆情况观察扩散半径，精度不高。溴离子示踪是一种经典的地下水监测方法，但在土壤修复中，溴离子在地层中分布可能是不连续的，且是不均匀的，溴离子检测结果是一系列离散的数值，后续需要通过人为调整来判断扩散半径。当地层条件均一性差，药剂在地层中扩散范围差异较大时，通过溴离子检测数值判断扩散半径极易造成误判，影响扩散半径准确性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法，可在原位注入中试阶段与正式施工前生产性试验过程中实时监测注入药剂在地下的扩散与混合过程，从而更精确地测定原位修复工艺在特定场地的应用效果，并获得更为精确的扩散半径参数以指导正式施工，起到降本增效的效果。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统，其特征在于：包括电阻率采集仪、药剂注入点和围绕药剂注入点均匀布置的竖向监测井，所述竖向监测井以药剂注入点为对称中心对称设置，每个竖向监测井内放置一条电极连接线，所述电极连接线上间隔均匀设置有检测电极；所述电极连接线同时连接至所述电阻率采集仪，所述电阻率采集仪主机自动控制所有竖向监测井，使以药剂注入点为中心对称设置的两个竖向监测井内的检测电极成为供电电极或接收电极，测量两竖向监测井电极间的电阻率，并由技术人员通过计算机软件对收集到的数据进行验算处理，得到竖向监测井之间地层剖面的电阻率分布图。作为本专利技术的优选技术方案，所述竖向监测井的深度比药剂注入点的药剂注入深度深2～3m，竖向监测井的中心与药剂注入点距离距离根据地下水流向进行调整，比预计扩散半径大0.5～1.5m。进一步的，所述竖向监测井共四个，以药剂注入点为中心呈十字形布置；其中一对竖向监测井与地下水流向平行，另一对竖向监测井与地下水流向垂直，即一个竖向监测井在地下水流向上游，另一个在对角方向的地下水流向下游，另外两个在与地下水流向垂直方向布置，四口竖向监测井围绕药剂注入点组成菱形。进一步的，所述药剂注入点所在位置地下水流速越快，竖向监测井距离药剂注入点的设置距离越大。进一步的，所述电极连接线外设PVC套管，PVC套管上在检测电极对应位置处打孔，将检测电极穿出，相邻检测电极的布置间距为0.5～2.5m。此外，本专利技术还提供一种利用上述的原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统进行的原位注入修复技术扩散半径的连续监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定药剂注入点的位置与数量：根据场地水文地质条件，确定药剂注入点的位置与数量；步骤二、修复药剂的准备：针对药剂注入点的位置与数量，估算需要注入的药剂量；步骤三、测定不同浓度修复药剂的自身电阻率：配置不同浓度的修复药剂，测定不同浓度修复药剂的电阻率，作为基准值，用于与药剂注入后地层电阻率做对比；步骤四、设置竖向监测井：对注入点进行现场定位，确定竖向监测井的设置位置与设置数量，在药剂注入点四周设置竖向监测井；步骤五、布置电极连接线：向每个竖向监测井内放置一条电极连接线；首先将检测电极与电极连接线穿入PVC套管内，并在PVC套管与检测电极对应位置处打孔，将检测电极穿出，然后迅速将穿好电极的PVC套管放入竖向监测井内；步骤六、测定环境背景电阻率值：启动电阻率采集仪，测定环境背景电阻率；步骤七、设定电阻率采集仪在线连续监测程序，在后续修复药剂注入或反应周期内持续开展监测，检测电极的供电方式由电阻率采集仪中预设程序决定，每次监测中对角竖向监测井中一个电极供电，另一井中电极接收；步骤八、修复药剂的注入：在药剂注入点处开始进行注入作业，按照正常施工方式进行修复药剂注入，电阻率采集仪持续监测监控范围内电阻率的变化趋势；步骤九、药剂反应阶段：药剂反应阶段，电阻率采集仪持续开展监测；步骤十、当药剂扩散范围内电阻率变化趋势稳定后，停止监测，此时扩散半径已趋于稳定，监控周期结束，获得监控周期内监控范围内的电阻率数据；步骤十一、绘制电阻率分布图或电导率分布图：根据获得的监控周期内原位注入范围内的电阻率数据，绘制以药剂注入点为中心对称的两个竖向监测井之间土壤剖面的电阻率分布图；步骤十二、判断药剂的地层扩散分布情况：对比环境背景电阻率，获得原位注入完成后药剂的地层扩散分布情况；步骤十三、判断药剂扩散均匀程度与真实扩散半径。其中所述步骤二中，药剂量的估算方法为：1）设定假设扩散半径r0：结合注入区域地层结构、施工机械的注入压力和修复药剂的物化性质，确定预估扩散范围，设定假设扩散半径r0，假设扩散半径r0略大于实际影响半径；2）计算该点位修复土方量V：V=π*r02*h，其中h为原位注入的深度；3）计算该点位需要注入的药剂质量m：m=V*ρ*α，其中ρ为土壤密度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统，其特征在于：包括电阻率采集仪（5）、药剂注入点（1）和围绕药剂注入点（1）均匀布置的竖向监测井（2），所述竖向监测井（2）以药剂注入点（1）为对称中心对称设置，每个竖向监测井（2）内放置一条电极连接线（3），所述电极连接线（3）上间隔均匀设置有检测电极（4）；所述电极连接线（3）同时连接至所述电阻率采集仪（5），所述电阻率采集仪（5）主机自动控制所有竖向监测井（2），使以药剂注入点（1）为中心对称设置的两个竖向监测井（2）内的检测电极（4）成为供电电极或接收电极，测量两竖向监测井（2）电极间的电阻率，并由技术人员通过计算机软件对收集到的数据进行验算处理，得到竖向监测井之间地层剖面的电阻率分布图。

【技术特征摘要】
1.一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统，其特征在于：包括电阻率采集仪（5）、药剂注入点（1）和围绕药剂注入点（1）均匀布置的竖向监测井（2），所述竖向监测井（2）以药剂注入点（1）为对称中心对称设置，每个竖向监测井（2）内放置一条电极连接线（3），所述电极连接线（3）上间隔均匀设置有检测电极（4）；所述电极连接线（3）同时连接至所述电阻率采集仪（5），所述电阻率采集仪（5）主机自动控制所有竖向监测井（2），使以药剂注入点（1）为中心对称设置的两个竖向监测井（2）内的检测电极（4）成为供电电极或接收电极，测量两竖向监测井（2）电极间的电阻率，并由技术人员通过计算机软件对收集到的数据进行验算处理，得到竖向监测井之间地层剖面的电阻率分布图。2.根据权利要求1所述的一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统，其特征在于：所述竖向监测井（2）的深度比药剂注入点（1）的药剂注入深度深2～3m，竖向监测井（2）的中心与药剂注入点（1）距离根据地下水流向进行调整，比预计扩散半径大0.5～1.5m。3.根据权利要求1所述的一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统，其特征在于：所述竖向监测井（2）共四个，以药剂注入点（1）为中心呈十字形布置；其中一对竖向监测井（2）与地下水流向平行，另一对竖向监测井（2）与地下水流向垂直，即一个竖向监测井（2）在地下水流向上游，另一个在对角方向的地下水流向下游，另外两个在与地下水流向垂直方向布置，四口竖向监测井（2）围绕药剂注入点（1）组成菱形。4.根据权利要求1所述的一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统，其特征在于：所述药剂注入点（1）所在位置地下水流速越快，竖向监测井（2）距离药剂注入点（1）的设置距离越大。5.根据权利要求1所述的一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统，其特征在于：所述电极连接线（3）外设PVC套管，PVC套管上在检测电极（4）对应位置处打孔，将检测电极（4）穿出，相邻检测电极（4）的布置间距为0.5～2.5m。6.一种利用权利要求1～5任意一项所述的原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统进行的原位注入修复技术扩散半径的连续监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定药剂注入点（1）的位置与数量：根据场地水文地质条件，确定药剂注入点（1）的位置与数量；步骤二、修复药剂的准备：针对药剂注入点（1）的位置与数量，估算需要注入的药剂量；步骤三、测定不同浓度修复药剂的自身电阻率：配置不同浓度的修复药剂，测定不同浓度修复药剂的电阻率，作为基准值，用于与药剂注入后地层电阻率做对比；步骤四、设置竖向监测井（2）：对注入点进行现场定位，确定竖向监测井（2）的设置位置与设置数量，在药剂注入点（1）四周设置竖向监测井（2）；步骤五、布置电极连接线（3）：向每个竖向监测井（2）内放置一条电极连接线（3）；首先将检测电极（4）与电极连接线（3）穿入PVC套管内，并在PVC套管与检测电极（4）对应位置处打...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭丽莉，许超，李书鹏，宋子钰，陈友鑑，牛永超，于文臣，
申请(专利权)人：北京建工环境修复股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11