一种负压驱动流体地下均匀流动方法技术

本发明专利技术涉及岩土工程技术领域，一种负压驱动流体地下均匀流动方法，包括以下步骤：将抽吸装置和注入装置按设计给定的深度和间距竖向平行相间埋植于地下的土体中；将抽吸装置与流体抽取装置相连接；将注入装置与流体供给装置连接；同一平面上，抽吸装置和注入装置相间布置；在抽吸装置和注入装置的顶端布设隔绝两者间液流或气流的交流通路，使抽吸装置和注入装置间的液流或气流的交流通路只能通过土体，而不能通过比土体更便捷的通路进行；同时，也须隔绝抽吸装置与流体抽取装置之外的流体源的联系；以及隔绝注入装置与流体供给装置之外的流体源的联系。本发明专利技术的优点是实现对污染土的淋洗除污以及提高了污染物的清除效率。的淋洗除污以及提高了污染物的清除效率。的淋洗除污以及提高了污染物的清除效率。

【技术实现步骤摘要】
一种负压驱动流体地下均匀流动方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程领域和环境修复
，尤其涉及一种负压驱动流体地下均匀流动方法。

技术介绍

[0002]在岩土工程领域，有一些技术需要将某些物质以流体状态注入地下并使之均匀分布于土体中；同样，在污染土修复工程领域，很多污染土修复技术，特别是污染土原位修复技术，大多需要将某些物质以流体状态向污染土中输入并使之均匀分布于其中或将分布于污染土中的污染物均匀地输送出来。而在地下土体中构建流向可控、分布均匀的流体流场是一个没有很好解决的问题；现有的一些方法，例如注浆法，都存在注入的流体物质流向不可控、分布不均匀的问题，特别是对于低渗透性土，几乎没有办法能够构建流向可控、分布均匀的流体流场。正因为如此，使得很多以地下均匀流动浆液为载体的方法的应用范围受到了限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决在地下土体中构建流向可控、分布均匀的流体流场的技术问题，提供了一种负压驱动流体地下均匀流动方法，该方法以分布均匀的流体流场为载体，可以将所欲注入的物质均匀的分布在土体中，或通过该流体将土体中的污染物清洗带出。
[0004]为本专利技术之目的，采用以下技术方案予以实现：一种负压驱动流体地下均匀流动方法，包括以下步骤：将在设计给定深度范围内能够施加均匀负压的抽吸装置和能够均匀地向外供给流体的注入装置按设计给定的深度和间距竖向平行相间埋植于地下的土体中，将抽吸装置与流体抽取装置相连接，将注入装置与流体供给装置连接；同一平面上，抽吸装置和注入装置相间布置；<br/>②
在抽吸装置和注入装置的顶端布设隔绝两者间流体交流的设施，使抽吸装置和注入装置间的流体交流通路只能通过土体，而不能通过比土体更便捷的通路进行；同时，也须隔绝抽吸装置与流体抽取装置之外的流体源的联系，以及隔绝注入装置与流体供给装置之外的流体源的联系；
③
根据土体组成和结构与流体性质所限定的流体在土体中的迁移速率，选择与之匹配的负压值和抽吸流量及其施加节奏，以避免在通过抽吸装置抽取流体和通过注入装置注入流体的过程中，土体中产生压力不均匀或土体性质变化的不均匀，进而导致土体中产生裂隙，破坏流场的均匀性；在抽吸装置和注入装置之间的土体中形成均匀分布的定向流体流场。
[0005]作为优选，根据实际条件选择以下一个或多个组合的措施：（一）抽吸装置上端和注入装置上端必须保证与大气隔绝，这包括对植入抽吸装置或注入装置时在其上端遗留的空洞必须填充密实，保证其气液密闭；（二）在抽吸装置和注入装置之上的地表铺设覆盖层以隔绝与大气的联系，且地表与覆盖层间的界面需要有足够气密性和可靠性的结合；（三）在抽吸装置和注入装置之间并且在覆盖层下方，设置至少有一道与覆盖层密闭连接，并与覆盖层有30
°‑
90
°
夹角的阻隔条，且阻隔条嵌入土体并与土体密闭贴合，以增加流体通过地
表与覆盖层间的界面的难度和路径长度。
[0006]作为优选，具体实施方法包括以下步骤：首先开启流体抽取装置，将抽吸装置内的流体抽空，以使抽吸装置可在其深度范围内可同步同压施加抽吸力；在此基础上，以设计给定的初始压力值开始、以设计给定的负压级差及施加节奏逐步增加抽吸力，同时开启流体供给装置，使由流体供给装置供给的流体在抽吸力作用下，通过注入装置，流经土体后从抽吸装置流出，直至形成稳定的渗流；在每级抽吸力下，当注入装置端注入的流体量与抽吸装置端抽出的流体量持平或相近后，抽吸装置提供的抽吸力可以提高至下一级抽吸力水平；当对抽吸装置端施加的抽吸力值达到使注入装置端注入的流体量与抽吸装置端抽出的流体量持平所能达到的最大抽吸力值后，则不能再提高对抽吸装置端施加的抽吸力值；以后各时段抽吸装置端抽出的流体量则根据设计规定的抽吸装置抽出流体中所关注的物质浓度确定；当从抽吸装置抽出流体中所关注的物质浓度达到至设计要求后，即可关闭流体抽取装置和流体供给装置，结束向土体中注入物质或清除土中污染物的工作。
[0007]作为优选，利用所述在土体中形成均匀分布的定向流体流场做载体，能向地下土体均匀注入药剂、微生物、固化剂和热量物质，也能利用该均匀分布的定向流体流场将地下土体中的污染物淋洗清除。
[0008]作为优选，该方法连接电源用于去除土体中的带电污染物，将抽吸装置连接于直流电源上与拟清除的污染物电性相反的一极，将注入装置连接于直流电源上与拟清除的污染物电性相同的另一极；在抽吸装置和注入装置上施加电压，在抽吸装置和注入装置之间的土体中同时形成均匀分布的定向流体流场和电场，驱使带电污染物从注入装置排出土体。
[0009]作为优选，具体实施方法包括以下步骤：首先开启流体抽取装置，将抽吸装置内的流体抽空，以使抽吸装置在其深度范围内可同步同压施加真空负压；在此基础上，以设计给定的初始压力值开始、以设计给定的负压级差及其施加节奏逐步增加抽吸力，同时开启流体供给装置，使由流体供给装置供给的流体在抽吸力作用下，通过注入装置、流经土体后从抽吸装置流出；同时，对抽吸装置和注入装置施加电压；在每级抽吸力下，当注入装置端注入的流体量与抽吸装置端抽出的流体量持平或相近后，抽吸装置提供的抽吸力可以提高至下一级抽吸力水平；当对抽吸装置端施加的抽吸力值达到使注入装置端注入的流体量与抽吸装置端抽出的流体量持平所能达到的最大抽吸力值后，则不再提高对抽吸装置施加的抽吸力；以后各时段抽吸装置端抽出的流体量，以及对抽吸装置和注入装置采用何种供电参数，则根据设计规定的抽吸装置抽出流体中所关注的物质浓度确定；根据土体中污染物浓度、有害离子溶入流体的速率和电场驱动下离子的迁移速率，调整抽吸装置抽出的流体流量和注入装置的注入的流体流量以及供电参数，施加的电压和抽出流量两者相互匹配；当从抽吸装置抽出流体中所关注的物质浓度下降至设计要求后，即可关闭电源，关闭流体抽取装置和流体供给装置，结束土体的除污工作。
[0010]作为优选，当用其修复含离子型污染物的土体时，将抽吸装置分别连接于与流体抽取装置相连的管道和直流电源上与拟清除的有害离子电性相反的一极，将注入装置分别连接于与流体供给装置相连的管道和直流电源上与拟清除的有害离子电性相同的另一极，达到仅对污染物中的有害离子进行清除。
[0011]作为优选，当用其修复重金属污染的土体时，将抽吸装置分别连接于与流体抽取
装置相连的管道和直流电源的负极，将注入装置分别连接于与流体供给装置相连的管道和直流电源的正极。如此可以降低土体中近阴极区域的pH值、优化体系的pH值分布，消除重金属在高pH值区域沉积的现象。
[0012]作为优选，所述的抽吸装置包括抽吸管、主管道和多个管壁与外界连通的连通部；所述抽吸管置于主管道之中，主管道的两端封闭，抽吸管的下端距主管道的底端面留有间隙，以保证水在两者之间流动；抽吸管的上端穿过主管道的顶端面与流体抽取装置连通，抽吸管在穿过主管道顶端面处的管壁与主管道顶端面气密封闭；所述的多个连通部并联连接于所述的主管道的管壁上，每个连通部与主管道相连通；连通部为管壁设置有多个微孔的管，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负压驱动流体地下均匀流动方法，其特征在于，包括以下步骤：将在设计给定深度范围内能够施加均匀负压的抽吸装置（1）和能够均匀地向外供给流体的注入装置（2）按设计给定的深度和间距竖向平行相间埋植于地下的土体（3）中，将抽吸装置（1）与流体抽取装置（4）相连接，将注入装置（2）与流体供给装置（5）连接；同一平面上，抽吸装置（1）和注入装置（2）相间布置；在抽吸装置（1）和注入装置（2）的顶端布设隔绝两者间流体交流的设施，使抽吸装置（1）和注入装置（2）间的流体交流通路只能通过土体（3），而不能通过比土体（3）更便捷的通路进行；同时，也须隔绝抽吸装置（1）与流体抽取装置（4）之外的流体源的联系，以及隔绝注入装置（2）与流体供给装置（5）之外的流体源的联系；
③
根据土体组成和结构与流体性质所限定的流体在土体中的迁移速率，选择与之匹配的负压值和抽吸流量及其施加节奏，以避免在通过抽吸装置（1）抽取流体和通过注入装置（2）注入流体的过程中，土体（3）中产生压力不均匀或土体性质变化的不均匀，进而导致土体中产生裂隙，破坏流场的均匀性；从而保证在抽吸装置（1）和注入装置（2）之间的土体（3）中形成均匀分布的定向流体流场。2.根据权利要求1所述的一种负压驱动流体地下均匀流动方法，其特征在于，根据实际条件选择以下一个或多个组合的措施：（一）抽吸装置（1）上端和注入装置（2）上端必须保证与大气隔绝，这包括对植入抽吸装置（1）或注入装置（2）时在其上端遗留的空洞必须填充密实，保证其气液密闭；（二）在抽吸装置（1）和注入装置（2）之上的地表铺设覆盖层（7）以隔绝与大气的联系，且地表与覆盖层（7）间的界面（8）需要有足够气密性和可靠性的结合；（三）在抽吸装置（1）和注入装置（2）之间并且在覆盖层（7）下方，设置至少有一道与覆盖层（7）密闭连接，并与覆盖层（7）有30
°‑
90
°
夹角的阻隔条（6），且阻隔条（6）嵌入土体（3）并与土体（3）密闭贴合，以增加流体通过地表与覆盖层（7）间的界面（8）的难度和路径长度。3.根据权利要求1所述的一种负压驱动流体地下均匀流动方法，其特征在于，具体实施方法包括以下步骤：首先开启流体抽取装置（4），将抽吸装置（1）内的流体抽空，以使抽吸装置（1）可在其深度范围内可同步同压施加抽吸力；在此基础上，以设计给定的初始压力值开始、以设计给定的负压级差及施加节奏逐步增加抽吸力，同时开启流体供给装置（5），使由流体供给装置（5）供给的流体在抽吸力作用下，通过注入装置（2），流经土体（3）后从抽吸装置（1）流出，直至形成稳定的渗流；在每级抽吸力下，当注入装置（2）端注入的流体量与抽吸装置（1）端抽出的流体量持平或相近后，抽吸装置（1）提供的抽吸力可以提高至下一级抽吸力水平；当对抽吸装置（1）端施加的抽吸力值达到使注入装置（2）端注入的流体量与抽吸装置（1）端抽出的流体量持平所能达到的最大抽吸力值后，则不能再提高对抽吸装置端施加的抽吸力值；以后各时段抽吸装置（1）端抽出的流体量则根据设计规定的抽吸装置（1）抽出流体中所关注的物质浓度确定；当从抽吸装置（1）抽出流体中所关注的物质浓度达到设计要求后，即可关闭流体抽取装置（4）和流体供给装置（5），结束向土体（3）中注入物质或清除土中污染物的工作。4.根据权利要求1所述的一种负压驱动流体地下均匀流动方法，其特征在于，利用所述在土体（3）中形成均匀分布的定向流体流场做载体，能向地下土体（3）均匀注入药剂、微生物、固化剂和热量物质，也能利用该均匀分布的定向流体流场将地下土体中的污染物淋洗清除。
5.根据权利要求1所述的一种负压驱动流体地下均匀流动方法，其特征在于，该方法连接电源用于去除土体（3）中的带电污染物，将抽吸装置（1）连接于直流电源上与拟清除的污染物电性相反的一极，将注入装置（2）连接于直流电源上与拟清除的污染物...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新，刘钟，张楚福，吕美东，
申请(专利权)人：浙江坤德创新岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：