CN109164018A - 原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域,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。
背景技术
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。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明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,本发明采用如下技术方案:
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。
作为本发明的优选技术方案,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0.5~1.5 m。
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0.5~2.5 m。
此外,本发明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*r0 2*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,一般为1.7~2t/m3,α为结合药剂性质、现场试验数据确定的药剂投加比。
其中,所述步骤七至步骤十中,电阻率采集仪自动监测呈对线角布置的所有相对两个竖向监测井内监测电极间的电阻率,监测电极的供电与接受分配方式根据场地条件与监控模式灵活调配。
所述步骤十二中,药剂的地层扩散分布情况的判断方法为:对比环境背景电阻率,电阻率超过背景值80%后判定为药剂扩散区域,如发现在旋喷深度范围内药剂扩散区域较为均匀则分布情况较为理想,如发现在特定深度药剂分布范围出现明显的扩张或收缩,则说明此区域内药剂扩散规律不稳定,需要进一步分析在施工中采取优化措施。
所述步骤十三中,判断药剂扩散均匀程度与真实扩散半径的具体方法为:根据监测剖面的电阻率分布图,圈定出电阻率与背景值相差80%以上的范围作为药剂有效扩散范围,并量取扩散半径,在此扩散半径内各地层深度的电阻率均与背景值相差80%以上。
本发明的关键创新点有:(1)扩散半径测定:本发明针对原位注入修复提出了一种精确的扩散半径测定方法,可对药剂注入后在地层中随时间变化的扩散与分布规律进行在线持续监测。从而判定精确的扩散范围与药剂注入的扩散半径。(2)地球物理探测-跨孔高密度地电阻法:引入地球物理探测技术指导原位修复参数判定,通过跨孔高密度地电阻法对注入药剂的扩散情况进行实时在线监控。
本发明采用地球物理探测原理对药剂扩散情况进行跟踪监测,通过比较药剂自身电阻率与土壤本底值差异,并判定其在土壤中扩散分布情况。技术原理为跨孔高密度电阻率法,此方法是以介质电阻率差异为基本原理,采用一定电极装置向地下供以稳定电流,观测供电电流强度和测量电极之间的电位差,进而计算和研究视电阻率,判断地下药剂的分布。现场测量时,在注入点周边钻进布置检测跨孔,以一定间距在钻孔中布置电极,由主机自动控制供电电极和接收电极的变化。跨孔高密度电法测量系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路,使用的电极数量多,而且电极之间可自由组合,这样就可以提取更多的地电信息。
当修复场地采用的修复药剂在自身电阻率上与场地背景值有明显差别时,即可通过高密度低电阻法测定原位注入后药剂扩散范围,并描绘至成果图,直观快速的获得修复药剂在整体注入深度内分布规律。
与现有技术相比,本发明的技术优势在于:
(1)扩散半径的精确测定。优化了以往凭经验确定原位注入扩散半径的方法,采用电阻率数值半定量地确定扩散半径,精确更高准确性更强,可不受地层条件的影响,直接对注入后的药剂进行实时监测,并对注入范围内的药剂分布进行连续式整体测定,无监测盲区,受主观判断影响小,扩散半径是通过图像直接反馈的,方便、准确、误差小,极大的提高了扩散半径的测定精度;
(2)全周期实时监控。本发明可从药剂注入即开始监测,直至药剂反应完毕,在地层中分布趋于稳定后停止监控。可对全反应周期内药剂的迁移扩散规律进行测量,相比较传统方法仅能获得取样时间点时的数据而言,优势明显;
(3)节约施工成本,施工便捷。本发明采用的监测方法仅需在注入作业前在四周钻孔布设电极,之后在注入完成后施工人员与机械即可撤场,不需后期再次钻孔取样,后期监控为全自动进行,仅需1名监测设备维护人员即可完成,节约人员机械成本。
(4)防止二次污染。原位注入施工完成后不需开挖地层或钻孔取样,不扰动地层,避免造成二次污染。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述,本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解,这些附图只是示意性的,并不限制本发明,其中:
图1为本发明涉及的竖向监测井布置平面示意图;
图2为本发明涉及的竖向监测井布置立面示意图;
图3为本发明涉及的跨孔高密度电阻法原理示意图;
图4为本发明涉及的扩散半径监测成像剖面图。
附图标记:1-药剂注入点、2-竖向监测井、3-电极连接线、4-检测电极、5-电阻率采集仪、6-预估扩散范围。
具体实施方式
在下文中,将参照附图描述本发明的原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法的实施例。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式,用于说明本发明的构思,均是解释性和示例性的,不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外,本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案,这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。本说明书的附图为示意图,辅助说明本发明的构思,示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意,为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构,各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。本发明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,其基于地球物理探测技术,可在中试与生产性试验过程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。具体方案如下:
一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统,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,所有竖向监测井井内都布置电极,电极间距根据竖向监测井间距进行调整,一般电极间距0.5~2.5m,电极间距越小,电阻率检测精度越高。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是收集电极间的电阻率信号,收集的信号导入计算机后通过相关软件进行成像,其主机自动控制以药剂注入点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。通过仪器自动测量各竖向检测井2电极间的电阻率,并通过相关软件对电阻率值进行验算处理,得到各个竖向监测井2之间地层剖面的电阻率分布图。
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距离比预计扩散半径大0.5~1.5 m。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,PVC套管直径3~5cm,将检测电极4穿出,相邻检测电极4的布置间距为0.5~2.5 m。优选电极连接线3以1m间距布置电极,每个监测井内共布置15个电极。
在监控过程中,电阻率采集仪器将自动监测呈对线角布置的相对监测井电极间的电阻率,整体电阻率监控范围为四个监测井所围的区域。
监测井设置以药剂注入点1为中心对称设置,本实施例中竖向监测井2共四个,选取监测井位置时注意以药剂注入点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。药剂注入点1所在位置地下水流速越快,地下水流向上下游的竖向监测井2距离药剂注入点1的设置距离越大。地下水监测井钻孔完成后,将电极线放入,在监测过程中每一个电极均可作为供电电极或接受电极,电极的供电方式由电阻率采集仪中预设程序决定,每次监测中对角监测井中一个电极供电,另一井中电极接收。相对应监测井中供电电极与接受电极不一定要高度相同。举例:井1和井3为斜对角布置的两个监测井,在一次测量过程中,井1监测电极1供电,井3监测电极1~15分别采集,然后井1监测电极2供电,井3监测电极1~15分别采集,以此类推;下一次采集时,可以采用井3监测电极1供电,井1监测电极1~15采集,以此类推。以上例子仅作为电极供电和接受布置方式说明,实际监测中电极的供电与接受分配方式根据场地条件与监控模式进行灵活调配。
(1)确定进行监测的原位修复点位位置与数量。根据场地水文地质条件,在场地内有有代表性的区域选取一个或数个药剂注入点1,不同药剂注入点1位之间需留出足够距离,确保药剂注入后在扩散过程中不会相互影响,避免影响监测精度。此外,在地层结构有代表性的前提下,注入点位应优先选在场地中污染相对较轻或者无污染地区,原因为物探方式通过地层电阻率的变化监测药剂注入后扩散半径,污染物较少地区的土层背景值较为均一,可提高监测精度,而且工程实践表明原位注入扩散半径的主要影响因素为地层结构,污染物浓度的高低并不会显著影响药剂扩散半径的变化。如图1为药剂注入点位四周跨孔设置示意图,四个竖向监测井2分别为跨孔A、B、C和D,设置应根据场地地下水流向布置,其中D点位于地下水下游,可适当延长间距,图2为药剂注入点位四周跨孔立面设置示意图,跨孔深度宜大于注入深度2~3m,以使监测范围大于注入范围。
(2)针对选取的点位,计算需要注入的药剂量。此阶段药剂注入量为估计值,计算方法如下:
1)设定假设扩散半径r0,扩散半径的大小与注入区域地层结构(主要决定因素)、施工机械的注入压力、修复药剂的物化性质等有关,确定预估扩散范围6,预估的假设扩散半径应略大于实际影响半径,以此计算注入过程中修复的土方量与需要投加的药剂量。
2)根据原位注入的深度h,计算该点位修复土方量V,计算公式为:V=π*r0 2*h。
3)根据药剂投加比,计算该点位需要注入的药剂质量m,计算公式为m=V*ρ*α,其中ρ为土壤密度,土壤密度结合地质勘查报告与现场试验得出,通常可选用1.7~2t/m3,α为药剂投加比。
(3)测定修复药剂自身电阻率。配制修复药剂溶液,测定溶液在不同浓度下电阻率值,作为基准值与原位注入后地层电阻率做对比。
(4)现场对药剂注入点1进行定位,并在药剂注入点1四周设置四口竖向监测井2(放置检测电极4与电级连接线3用),竖向监测井2与药剂注入点1距离应大于预计扩散半径0.5~1.5 m,跨孔井深度应大于注入深度2~3m。
(5)向竖向监测井2内放置电极连接线3,布置时首先将监测电极4与电极连接线3穿入PVC套管内,并在PVC套管与监测电极4对应位置处打孔,将监测电极4穿出,然后在竖向监测井2钻孔完成后迅速将穿好监测电极的PVC套管放入井内。开始测定环境背景电阻率值,并设定在线连续监测程序。
(6)在药剂注入点1处开始进行注入作业,按照正常施工方式进行药剂注入,同时持续开始监测监控范围内电阻率变化趋势。图3为跨孔高密度电阻法原理示意,其中A、B为电流级,M、N为电位级。此法电极布设在跨孔内,利用四级法进行资料量测,再通过反演技术得到剖面的电阻率分布。
(7)在药剂反应周期内持续开展监测,获得全周期原位注入范围内电阻率变化规律。
(8)根据监控周期内注入区域电阻率变化规律,绘制跨孔间剖面的电阻率分布图,如图4,横轴为两个监测井之间的水平距离(旋喷点位于中间,即横坐标2m处),纵轴为地层深度,图中颜色表示为电导率(根据电阻率换算而来)与背景值差异情况,与地层背景电导率差异越大,颜色变化越显著。
(9)对比药剂自身电阻率特性,获得原位注入完成后药剂的地层扩散分布情况,根据电阻率分布图,可显示对角线布置的两对监测井之间剖面的土壤电阻率分布情况,对比环境背景电阻率,电阻率超过背景值80%后判定为药剂扩散区域,如发现在旋喷深度范围内药剂扩散区域较为均匀则分布情况较为理想,如发现在特定深度药剂分布范围出现明显的扩张或收缩,则说明此区域内药剂扩散规律不稳定,需要进一步分析在施工中采取优化措施。
(10)判断药剂扩散均匀程度与扩散半径r(真实扩散半径),根据两对监测井形成的两个对角线剖面上的电阻率分布图,观察电阻率变化较大的区域(即药剂扩散区域)在各个深度的扩散均匀程度,然后圈定出电阻率与背景值相差80%以上的范围作为药剂有效扩散范围,并量取扩散半径,在此扩散半径内各地层深度电阻率均应满足与背景值相差80%的条件,图四为原位注入扩散半径监测的实际成像图,纵轴为注入深度,横轴为药剂扩散幅度,深色区域为高电导区域(低电阻率),即药剂有效扩散范围,根据成像图可观测到药剂在整个注入深度的分布情况。
本发明针对原位注入技术(如注入井与高压旋喷工艺)的扩散半径测定,但同类原位修复技术也可采用同样方式进行扩散半径判定,行业内技术人员通过采用相同方式进行其它原位修复技术扩散半径的测定应视为对本发明的一种变通。
本发明中跨孔井的布设数量、布设间距、布设深度数值不具有唯一性,可根据场地条件进行调整,行业内技术人员通过调整跨孔井布设方式进行测定的方法应视为对本发明的一种变通。
本发明采用的药剂不具有唯一性,行业内技术人员在原位修复中如采用其它药剂并通过本方法进行扩散半径的测定时应视为对本发明的一种变通。

Claims (10)

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0.5~1.5 m。
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0.5~2.5 m。
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)对应位置处打孔,将检测电极(4)穿出,然后迅速将穿好电极的PVC套管放入竖向监测井(2)内;
步骤六、测定环境背景电阻率值:启动电阻率采集仪(5),测定环境背景电阻率;
步骤七、设定电阻率采集仪(5)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(4)的供电方式由电阻率采集仪(5)中预设程序决定,每次监测中对角竖向监测井(2)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(1)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(5)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(5)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(1)为中心对称的两个竖向监测井(2)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。
7.根据权利要求6所述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,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(6),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*r0 2*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,为1.7~2t/m3,α为结合药剂性质、现场试验数据确定的药剂投加比。
8.根据权利要求7所述的一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测方法,其特征在于:所述步骤七至步骤十中,电阻率采集仪(5)自动监测呈对线角布置的所有相对两个竖向监测井(2)内监测电极(4)间的电阻率,监测电极(4)的供电与接受分配方式根据场地条件与监控模式灵活调配。
9.根据权利要求7所述的一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测方法,其特征在于,所述步骤十二中,药剂的地层扩散分布情况的判断方法为:对比环境背景电阻率,电阻率超过背景值80%后判定为药剂扩散区域,如发现在旋喷深度范围内药剂扩散区域较为均匀则分布情况较为理想,如发现在特定深度药剂分布范围出现明显的扩张或收缩,则说明此区域内药剂扩散规律不稳定,需要进一步分析在施工中采取优化措施。
10.根据权利要求7所述的一种原位注入修复技术扩散半径的连续监测方法,其特征在于,所述步骤十三中,判断药剂扩散均匀程度与真实扩散半径的具体方法为:根据监测剖面的电阻率分布图,圈定出电阻率与背景值相差80%以上的范围作为药剂有效扩散范围,并量取扩散半径,在此扩散半径内各地层深度的电阻率均与背景值相差80%以上。
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