CN110100517A - 一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法 - Google Patents

一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，是采用土壤喷爆深松与物料喷射深施(简称喷爆松施)设备进行深松深施作业，所述喷爆松施设备包括深松深施枪，其为中空的管道并设置有进气口和进料口，深松深施枪侧壁设置喷射孔，所述方法包括向深松深施枪内输送气体和物料，控制气体的初始压力为0.5～1.5MPa，然后控制压力的加减压幅度范围为10‑60％，每次加减压的间隔时间为0.1‑5s。本发明方法能够在深部土壤悬浮输送物料时，形成随气压变化连绵起伏不断的悬浮物料波，并使得物料能够被精准输送到已深松的土壤裂隙中并实现可控的驻留，显著提高了物料输送、扩散和驻留的效率，保证了物料输送的高质量。

Description

一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法
技术领域
本发明属于土壤深松深施技术领域，具体涉及一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法。
背景技术
土壤深松深施技术是在土壤修复改良管理和植物栽培过程中一项重要的应用技术。土壤深松深施作为保护性耕作技术之一越来越受到重视，深松深施可以修复改良土壤的耕作层，改善土壤的透气性和透水性，达到保水、抗旱、排水、抗涝和保肥的目的。根据植物生长需要，深松深施多涉及不同深施深度、不同物料种类、不同输送范围、不同振幅、不同效果、不同土质、不同整地作业、不同农艺需求。
传统的土壤深松深施作业主要是通过撒肥机械将粉粒肥料撒于地表，而后通过牵引装置(主要为拖拉机)拉动深松机具(如犁、铧、铲等类似翻耕机具改造器具)横向移动来实现破坏性翻耕深松，同时将地表的肥料带入耕层以实现小部分翻耕深施。该技术主要存在以下缺陷：其一，翻耕深松作业需要大功率的拖拉机，且目前无法实现全面的深松；其次，撒肥机械分撒肥料不均匀，且深松作业难以将肥料均匀带入耕层，深施效率较低、施肥质量差；第三，深松与深施为单独作业，无法同时进行，造成土壤压实现象严重。最近研制的开沟施肥机，虽然能够实现将肥料通过开沟、施撒和覆土工序，但其弊端比较明显，主要表现在深度浅、肥料集中不分散、作业受地形地貌限制多、作业速度慢、效率低、作业伤根严重。
在环保、土层改性和生态建设领域，深部疏松土壤和深部均匀快速施撒扩散物料将有利于修复改良土壤、软地基土层改性加固、沙漠治理、荒漠治理、防风固沙、水土保持和地下水污染治理，从而实现水土共治目的。其中就环保而言，土壤深部疏松和物料均匀深施，可以从源头防控三大污染，例如修复改良盐碱地、酸性土壤、沙化土壤、重金属污染土壤、石油化工污染土壤、地下水污染土壤、矿山修复、场地修复、草原护理。配合其他土壤修复技术，可以有效助力实现固碳减排、防风固沙、净化水土、防洪抗旱、减少农业面源污染，从而为蓝天、碧水和净土提供有力支撑。
然而在涉及环保、生态修复和土层改性进行土壤原位修复领域，目前均借用传统的工程装备，如铲车、挖掘机、桩机、钻机、抽风机、搅拌机等，通过钻孔将物料放入地下让物料溶解慢慢扩散，或通过铲车/挖机用搅拌方法使物料与土壤的均匀混合，或者采用钻孔后灌注药剂并用抽风机抽提工艺。以上工艺有一定效果，但缺陷非常明显，首先对溶解性差的固体物料无能为力，难以进行输送；其次在进行深施时施用的深度和均匀度很差，大多只能在浅表地层进行随机的施洒，均匀度很难做到精准控制，也无法做到在地下土层进行悬浮输送物料；更重要的是上述深施方法存在工艺复杂、施工难度大、周期长、效果差、物料混合扩散程度低、成本高、二次污染严重。
为了克服上述缺陷，四川天本生物技术有限公司设计出了一类喷爆松施设备，其是将压缩空气瞬时气爆通过土壤深施用喷射器喷射入土壤实现将土壤劈裂，从而达到土壤深松和物料深施目的。其中，土壤深施用喷射器虽然能通过文丘里形成的负压将粉粒物料深施入土壤，但其在实际操作中仍有较大的缺陷。后来该公司又进一步研发出了气流式深松深施系统和自动喷爆松施头，在之前的装置操作上有了很大的改进。其是采用插入土壤的松施作业枪和用于将粉粒肥料输送至所述松施作业枪的肥料进口的气流式粉粒肥料供给装置同时进行深松深施作业，并使得粉粒肥料可以从自动喷爆松施头的下锥体形成的环形喷射腔中随着高压气体向四周喷射而出，实现了同步大范围的深松深施作业。
但对于深松深施时如何控制物料在土壤中的悬浮输送与驻留方式，目前并未有相关报道，四川天本生物技术有限公司仅仅是设计了一种气流式粉粒肥料供给装置，而对于具体的物料在土壤中可控的悬浮输送与驻留方法有待进一步的研究开展。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种适用于深松深施的物料在土壤中可控的悬浮输送与驻留方法，以解决上述内容的空白，并在各植物适于栽培的不同环境和农艺要求下提供一种适用性广，深松深施作业合理的物料在土壤中悬浮输送和驻留的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，是采用喷爆松施设备进行深松深施作业，其中，所述喷爆松施设备通过深松深施枪将压缩空气或/和蒸汽/蒸气等气体导入土中并瞬间喷爆释放达到疏松土壤完成深松作业，再通过深松深施枪体，利用压缩空气或/和蒸汽/蒸气将物料悬浮输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中驻留完成深施作业，其中，所述物料在土壤中悬浮输送与驻留方法包括根据不同土壤修复改良的农艺或工艺要求、土壤原位修复、土地整治或土层改性加固工艺要求，控制所述深松深施作业物料输送时不同的压缩空气压力、不同的加压间隙时间、不同的加压频率，以满足不同土质下物料悬浮输送深施工艺方案，其中，所述方法包括控制所述气体的初始压力为0.5～1.5MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为10-60％，每次加减压的间隔时间为0.1-5s。。
本发明提供的上述物料悬浮输送和驻留方法非常适用于深松深施作业，通过控制所述气体的合理压力范围，并采用程序式加减压操作合理设定加减压间隙时间和加减压幅度，形成间歇性连绵不断的气流冲击波与悬浮物料波，从而使得物料能够在不断的悬浮状态下被不同频率的物料波输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中并驻留，解决了以往的深松深施设备物料无法有效输送，物料输送量小，均匀度不高，容易发生堵塞的风险。本发明方法显著提高了物料输送的效率，提高了深施作业的质量，能够更加精准起到深施改良土壤的作用。
进一步的是，所述物料在土壤中悬浮输送与驻留方法还包括控制所述物料在土体中的输送深度为100mm-30m，深松深施枪的外管径大小为DN10-DN200。在采用气体的合理初始压力范围，并采用程序式加减压操作合理设定加减压间隙时间和加减压幅度时，进一步控制物料的输送深度和深松深施枪的管径大小，能够更加精准的完成物料的悬浮输送，达到节约物料的目的。
可以理解的是，当悬浮输送的物料较小，离地表的深度较浅，输送距离较短时，可以只采用上述初始压力一次性进行输送即可，后续无需进行加减压过程。
具体的，所述方法之一包括控制所述气体的初始压力为0.5-0.8MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为10-20％，每次加减压的间隔时间为0.2-2s，物料在土体中的输送深度为100mm-10m，深松深施枪的外管径大小为DN10-DN30。该方法主要是针对于植物生长或土体改性深度在10m以内的深松深施作业时进行物料的输送，通过上述方法，能够很好保证物料输送的效率以及质量，满足物料在土体中输送扩散的均匀度，减少物料的施用量，并达到精准控制植物生长和土体改良的作用。
具体的，所述方法之二包括控制所述气体的初始压力为0.6-1.0MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为20-40％，每次加减压的间隔时间为0.5-3s，物料在土体中的输送深度为500mm-15m，深松深施枪的外管径大小为DN20-DN50。该方法主要是针对于植物生长或土体改性深度在15m以内的深松深施作业时进行物料的输送，通过上述方法，能够很好保证物料输送的效率以及质量，满足物料在土体中输送扩散的均匀度，减少物料的施用量，并达到精准控制植物生长和土体改良的作用。
具体的，所述方法之三包括控制所述气体的初始压力为1.0-1.5MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为30-50％，每次加减压的间隔时间为2-5s，物料在土体中的输送深度为1000mm-30m，深松深施枪的外管径大小为DN50-DN200。该方法主要是针对于植物生长或土体改性深度在30m以内的深松深施作业时进行物料的输送，通过上述方法，能够很好保证物料输送的效率以及质量，满足物料在土体中输送扩散的均匀度，减少物料的施用量，并达到精准控制植物生长和土体改良的作用。
进一步的是，所述物料为具有流动性的物料，可以使具有流动性的液体物料、粉粒物料或固液混合的浆状物料，包括但不限于液体肥料、化学肥料、有机肥料、土壤调理剂、土壤改良剂、微生物菌剂、秸秆粉末、黏土粉末、沙子、保水剂、保温剂、杀虫剂、水泥。
也就是说，本发明所强调的物料输送方法，不仅是包括针对于植物栽培下的深松深施物料输送方法，还包括在恶化土壤地块或是污染土壤地带，通过深松深施方法施入相应的土壤调理剂或改良剂，以及微生物菌剂、秸秆粉末、保水保温剂等粉粒物料和固液混合物料进行深施，以实现土壤的修复改良。因而本发明方法，不仅是适于普通地块植物栽培时对于肥料等的输送，针对于其他特殊地块如酸碱地、重金属污染地、矿山修复场地、石油化工污染场地等等环境下进行植物栽培，以及在沙漠化或荒漠化地带进行保水保肥作业后的植物栽培，需要进行相应的物料输送时，同样适用于本发明的方法。
进一步的是，所述气体包括压缩空气和/或高压蒸汽/蒸气。
进一步的是，所述气体对物料进行悬浮输送行进路径依次为深松深施枪体、喷射孔和土壤喷爆深松形成的缝隙。
进一步的是，所述气体与物料形成的悬浮物料波可以是绵延不断上下起伏的，用于将物料压送驻留到深松形成的土壤缝隙，从而实现物料在目标深松区域驻留达到精准修复改良土壤目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明提供的物料在土壤中悬浮输送和驻留方法，是结合不同土壤修复改良的农艺或工艺要求，控制深松深施作业物料输送时合理的压缩空气或/和蒸汽/蒸气初始压力、合理的加减压间隙时间、合理的加减压频率，以满足不同土质下不同植物的合理栽培方案，其非常适用于深松深施作业。能够满足不同土体环境下的深松深施要求，达到更好栽培植物和精准改良土壤的目的。本发明的上述方法能够在输送物料时在深松深施枪内形成连续不断且上下起伏的压缩空气或/和蒸汽/蒸气冲击波，从而使得物料能够在悬浮状态下被变化着的不同频率的冲击波不断输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中并实现驻留，显著提高了物料输送的效率，且实现了物料在土体内的高度均匀分散，大大提高了深施作业的质量，并节约了物料成本。尤其是在环保、生态修复和土层改性进行土壤原位修复领域，本发明方法能够实现工艺简单、施工难度小、周期短、物料输送效果好、物料混合扩散程度高、作业成本低，且无二次污染的效果，很好解决了传统工程设备存在的问题。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
对本发明中涉及的相关名词术语解释如下：
深松：对地表以下的土壤(从浅层到深层)进行松土作业。
深施：对地表以下的土壤(从浅层到深层)进行施撒物料作业。
喷爆松施设备：一种采用将压缩空气和/或蒸汽/蒸气瞬时气爆通过土壤深施用喷射器(如深松深施枪)喷射入土壤达到将土壤劈裂，再利用压缩空气和/或蒸汽/蒸气将物料悬浮输送到相应土壤缝隙和/或裂隙中完成深松深施作业的设备(该类设备可包括诸如以下专利中的设备：如CN105409413 A中的松施作业枪和气流式粉粒肥料供给装置、CN108738419 A中的深松深施装置、CN 105409369B中的自动喷爆松施头、CN 105960858 B中的气流冲击深松施肥机、CN 104798470 B中的空气喷爆式土壤深松深施装置、CN104704971 B中的气流冲击深松施肥机等等，只需要具有类似深枪深施枪结构，能够完成气体的喷射深松和物料的输送深施即可，上述装置中能够进行深松深施作业的结构以下实施例中统称为深松深施枪)。
深松深施枪：喷爆松施设备中的一部分，是喷爆松施的执行装置，可用于插入土中，其内部中空并连接空气压缩装置，同时可将压缩空气和/或蒸气瞬时气爆喷射入土壤。
压缩空气和/或蒸汽/蒸气：指压缩空气或者是压缩蒸汽或者是压缩蒸气其中之一，或者是二者以上的混合物。
土壤缝隙和/或裂隙：包括土壤内部本身存在的缝隙和经过土壤喷爆深施后劈裂土壤在土体内部形成的土壤裂隙。
悬浮输送：通过在深松深施枪内形成绵延不断上下起伏的正弦冲击波或余弦冲击波，使得物料随着冲击波的上下起伏达到悬浮状态，再通过绵延不断的冲击波将悬浮的物料输送到已经深松的土壤缝隙和/或裂隙中去并实现在相应位置驻留。
气体的初始压力：即在深松深施作业时位于深松深施枪内的气体发生喷爆时的初始压力。
压力的加减压幅度：即按照初始压力的一定幅度范围，随着时间的进行，对初始压力进行加压或减压操作，其中加压和减压为一个循环周期，先进行加压然后进行减压，或者先进行减压然后进行加压。
加减压的间隔时间：每次加压或减压的间隔时间，即在初始压力的基础上，每次加压的间隔时间，或者是每次减压的间隔时间，即一个循环周期的时间。
实施例1
一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其是采用喷爆松施设备进行深松深施作业，所述喷爆松施设备通过深松深施枪将压缩空气或/和蒸汽/蒸气导入土中并瞬间喷爆释放达到疏松土壤的目的从而完成深松作业，并通过深松深施枪内的压缩空气或/和蒸汽/蒸气将物料悬浮输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中完成深施作业(采用专利CN105409413 A中的松施作业枪和气流式粉粒肥料供给装置)。在采用压缩空气或/和蒸汽/蒸气悬浮输送物料之前，由深松深施枪上的传感器探测到的数据显示土体的土壤类型为疏松沙土、土壤容重1.28g/cm3、孔隙率68％、土壤硬度15kg/cm2、含水量52％的情况，根据所述土壤数据分析出该土壤无板结现象，各项指标良好。
在该土体下进行深松深施作业，以很好完成移栽种植烟叶幼苗的工作，为了很好满足物料(如肥料)精准输送至土体内部，为烟叶幼苗生长提供养分和营养物质，通过控制所述压缩空气或/和蒸汽/蒸气爆开时的初始压力为0.5MPa，然后控制所述压缩空气或/和蒸汽/气压力的加减压幅度范围为10％，每次加减压的间隔时间为2s，从而形成正弦或余弦的压力冲击波，此时设定物料在土体中的输送深度为100mm，深松深施枪的外管径大小为DN10，在上述参数的控制下，深松深施枪内的悬浮物料能够精准达到所设定的位置，且不会出现偏差，很好完成了深施作业中物料的输送，且深松深施的作业效率高，不会造成多余物料浪费。采用该物料悬浮输送方式，与传统的深施物料(人工施撒)方式相比，能够节约物料，达到精准施肥或土壤改良，物料施用时间节约50％(相同量的物料)，粉粒物料扩散均匀度达到88％。
经上述物料悬浮输送方法，在该经过深松深施的土体中栽培烟叶幼苗，统计移栽1000株烟叶幼苗的存活率，其存活率达到99％以上，与传统的采用施肥机和翻耕机进行翻土施肥处理相比(随机施撒物料)，本发明方法节约物料成本达15％，且烟叶的产量每亩提高了10％。
实施例2
一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其是采用喷爆松施设备进行深松深施作业，所述喷爆松施设备通过深松深施枪将压缩空气或/和蒸汽/蒸气导入土中并瞬间喷爆释放达到疏松土壤的目的从而完成深松作业，并通过深松深施枪内的压缩空气或/和蒸汽/蒸气将物料悬浮输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中完成深施作业(采用CN 108738419 A中的深松深施装置)。在采用压缩空气或/和蒸汽/蒸气悬浮输送物料之前，由深松深施枪上的传感器探测到的数据显示土体的土壤类型为中等硬度黏土、土壤容重1.36g/cm3、孔隙率38％、土壤硬度26kg/cm2、含水量38％的情况，根据所述土壤数据分析出该土壤出现轻微板结现象，一定程度上影响植物的生长量。
在该土体下进行深松深施作业，以很好完成播种大豆种子的工作，为了很好满足物料(如肥料以及土壤改良剂)精准输送至土体内部，为大豆种子的萌发生长提供充足的养分和营养物质，以及达到一定的改良土体的目的，通过控制所述压缩空气或/和蒸汽/蒸气爆开时的初始压力为0.6MPa，然后控制所述压缩空气压力的加减压幅度范围为20％，每次加减压的间隔时间为3s，从而形成正弦或余弦的压力冲击波。选择设定物料在土体中的输送深度为150mm，深松深施枪的外管径大小为DN20，从而很好完成大豆种子的播种。在上述参数的控制下，深松深施枪内的悬浮物料能够精准达到所设定的位置，且不会出现偏差，很好完成了深施作业中物料的输送，且深松深施的作业效率高，不会造成多余物料浪费。采用该物料悬浮输送方式，与传统的深施物料(施肥机施撒)方式相比，能够节约物料，达到精准施肥或土壤改良，粉粒物料扩散均匀度达到86％，物料施用的时间节省30％(相同量的物料)。
采用上述物料悬浮输送方法，在该经过深松深施的土体中播种大豆种子，统计播种1000粒大豆种子的发芽率和幼苗的存活率，结果显示大豆种子的发芽率达到98％以上，幼苗存活率达到97％以上。将本发明方法与传统的采用施肥机和翻耕机进行翻土施肥处理相比(随机施撒物料)，本发明方法节约物料成本达20％，且大豆的产量每亩提高了12％。在大豆收获后，重新检测土体上述指标，发现土壤板结现象出现缓解，已基本达到无板结，其中土壤孔隙率增大，透气性良好，土壤硬度降低。
实施例3
一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其是采用喷爆松施设备进行深松深施作业，所述喷爆松施设备通过深松深施枪将压缩空气或/和蒸汽/蒸气导入土中并瞬间喷爆释放达到疏松土壤的目的从而完成深松作业，并通过深松深施枪内的压缩空气或/和蒸汽/蒸气将物料悬浮输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中完成深施作业(采用CN 105409369B中的自动喷爆松施头进行作业)。在采用压缩空气或/和蒸汽/蒸气悬浮输送物料之前，由深松深施枪上的传感器探测到的数据显示土体的土壤类型为非常硬的黏土、土壤容重1.52g/cm3、孔隙率18％、土壤硬度33kg/cm2、含水量12％的情况，根据所述土壤数据分析出该土壤出现严重板结现象，严重影响了植物的生长量。
在该土体下进行深松深施作业，以完成花卉植物桂花的未成年植株(高度为50cm)的移栽栽培，为了很好满足物料(肥料、土壤改良剂、保水剂)精准输送至土体内部，为桂花未成年植株的生长提供充足的养分和营养物质，以及达到一定的改良土体的目的，通过控制所述压缩空气或/和蒸汽/蒸气爆开时的初始压力为1.0MPa，然后控制所述压缩空气或/和蒸汽/蒸气压力的加减压幅度范围为30％，每次加减压的间隔时间为2s，从而形成正弦或余弦的压力冲击波。选择设定物料在土体中的输送深度为1m，深松深施枪的外管径大小为DN100，从而很好完成桂花未成年植株的移栽。在上述参数的控制下，深松深施枪内的悬浮物料能够精准达到所设定的位置，且不会出现偏差，很好完成了深施作业中物料的输送，且深松深施的作业效率高，不会造成多余物料浪费。采用该物料悬浮输送方式，与传统的深施物料(机械施撒)方式相比，能够节约物料，达到精准施肥或土壤改良，粉粒物料扩散均匀度达到87％，完成物料施用时间节省50％(相同量的物料)。
采用上述物料悬浮输送方法，在该经过深松深施的土体中移栽栽培桂花的未成年植株，统计移栽后100株桂花植株的生长量，并与传统的采用施肥机和翻耕机进行翻土施肥处理相比，在相同时间段内(移栽后半年)桂花植株的高度提高了18％，且肥料的施用量减少了55％，移栽半年后重新检测土壤上述指标，发现土壤板结现象出现缓解，板结现象得到较好改善，桂花植株能够很好在该土体生长。
实施例4
一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其是采用喷爆松施设备进行深松深施作业，所述喷爆松施设备通过深松深施枪将压缩空气或/和蒸汽/蒸气导入土中并瞬间喷爆释放达到疏松土壤的目的从而完成深松作业，并通过深松深施枪内的压缩空气或/和蒸汽/蒸气将物料悬浮输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中完成深施作业(采用CN 105960858 B中的气流冲击深松施肥机进行作业)。在采用压缩空气或/和蒸汽/蒸气悬浮输送物料之前，由深松深施枪上的传感器探测到的数据显示土体的土壤类型为非常硬的岩土、土壤容重1.63g/cm3、孔隙率4％、土壤硬度41kg/cm2、含水量8％的情况，该岩土环境土壤养分和含水量缺乏，会严重影响栽培植物的生长和存活。
在该土体下进行深松深施作业，以完成植株胡杨的移栽栽培，为了很好满足物料(肥料、黏土粉末、沙子、保水剂)精准输送至土体内部，为胡杨的生长提供充足的养分和营养物质，以及达到一定的改良岩石土体的目的，通过控制所述压缩空气或/和蒸汽/蒸气爆开时的初始压力为1.5MPa，然后控制所述压缩空气压力的加减压幅度范围为50％，每次加减压的间隔时间为3s，从而形成正弦或余弦的压力冲击波。选择设定物料在土体中的输送深度为2m，深松深施枪的外管径大小为DN200，从而很好完成岩柏草的栽培。在上述参数的控制下，深松深施枪内的悬浮物料能够精准达到所设定的位置，且不会出现偏差，很好完成了深施作业中物料的输送，且深松深施的作业效率高，不会造成多余物料浪费。采用该物料悬浮输送方式，与传统的深施物料(施肥机施撒)方式相比，能够节约物料，达到精准施肥或土壤改良，粉粒物料扩散均匀度达到85％，完成物料施用时间缩短60％(相同量的物料)。
采用上述物料悬浮输送方法，在该经过深松深施的土体中移栽栽培胡杨，移栽两个月后统计1000株胡杨的存活率，其存活率达到100％，统计移栽后一年岩柏草植株的生长量，并与在普通土壤(非岩土)环境下移栽相同时期的岩柏草相比，在移栽一年后本发明方法栽培的岩柏草的植株高度与普通土壤相比提高了18％，且本发明中的肥料施用量减少了35％。
实施例5：涉及岩土层的土体改性，进行物料悬浮输送
采用喷爆松施设备从地面对岩土层钻孔后进行土体改性的深松深施作业，所述喷爆松施设备通过深松深施枪将压缩空气或/和蒸汽/蒸气导入土中并瞬间喷爆释放达到疏松土壤的目的从而完成深松作业，并通过深松深施枪内的压缩空气或/和蒸汽/蒸气将物料悬浮输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中完成深施作业(采用CN 104704971 B中的气流冲击深松施肥机进行作业)。当采用深松深施枪内的高压气体喷爆劈裂开岩土层后，会在岩土层内形成放射状的裂隙，此时向裂隙中施入物料进行土体改性作业；由于这些放射状裂隙将随着高压气流迅速向四周延展和扩散，最终在枪头数米半径内形成如大树根系状的由宽到窄、由疏到密、由粗到细的无数放射性裂隙群。此时经疏松的岩土层能够有效降低地下水位，从而减少地下水对地基的浸泡和侵蚀，同时也为物料的悬浮输送打开了通道。此时物料可选择悬浮输送入干粉混凝土，将干粉混凝土喷射到喷爆形成的放射状裂隙内，可将深松深施枪往上拔回一定距离，然后进行重复操作，直至粉粒物料填满放射状裂隙群，从而完成对土体的改性。此时选用的物料悬浮输送方法为控制所述气体的初始压力为1.5MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为50％，每次加减压的间隔时间为5s，物料在土体中的输送深度为5m，深松深施枪的外管径大小为DN100。
在上述参数的控制下，深松深施枪内的悬浮物料能够精准达到所设定的位置，且不会出现偏差，很好完成了深施作业中物料的输送，且深松深施的作业效率高，不会造成多余物料浪费。采用该物料悬浮输送方式，与传统的方式相比(采用钻机或挖掘机)，能够大大节约物料，达到精准对土体改性，最终物料扩散均匀度达到84％，大大降低了传统施工方法的难度，缩短了周期，且成本大大降低。
实施例6：涉及地下水污染治理和场地污染治理的物料悬浮输送
采用喷爆松施设备从地面对需要治理的污染土地或者城市地下水污染所在地进行深松深施作业，所述喷爆松施设备通过深松深施枪将压缩空气或/和蒸汽/蒸气导入土中并瞬间喷爆释放达到疏松土壤(或是地面)的目的从而完成深松作业，并通过深松深施枪内的压缩空气或/和蒸汽/蒸气将物料悬浮输送到已深松的土壤缝隙和/或裂隙中完成深施作业(采用CN 104798470 B中的空气喷爆式土壤深松深施装置进行作业)。当采用深松深施枪内的高压气体喷爆劈裂开地面土层或城市水泥地面后，会在地下土层内(污染所在地相应深度)形成放射状的裂隙，此时向裂隙中施入物料进行场地污染治理或地下水污染治理，输送的物料包括水处理剂、净化剂、污染物处理剂、土壤修复剂等；选用的物料悬浮输送方法为控制所述气体的初始压力为1.2MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为40％，每次加减压的间隔时间为3s，物料在土体中的输送深度为20m，深松深施枪的外管径大小为DN150。
在上述参数的控制下，深松深施枪内的悬浮物料能够精准达到所设定的位置，且不会出现偏差，很好完成了深施作业中物料的输送，且深松深施的作业效率高，不会造成多余物料浪费。采用该物料悬浮输送方式，与传统的方式相比(采用钻机或挖掘机)，能够大大节约物料，达到精准对地下污染物进行治理，最终物料扩散均匀度达到88％，大大降低了传统施工方法的难度，缩短了周期，且成本大大降低。
对比例1
针对实施例1的土壤情况，进行物料在土壤中的悬浮输送与驻留，其中控制所述压缩空气或/和蒸汽/蒸气爆开时的初始压力为0.3MPa，然后控制所述压缩空气或/和蒸汽/蒸气压力的加减压幅度范围为8％，每次加减压的间隔时间为1s，结果发现物料难以在土壤中进行有效的输送与驻留，粉粒物料扩散的均匀度仅为70％，造成大量物料无法在土壤中驻留，土壤缝隙中物料发生堵塞，无法实现精准物料输入和均匀输送。
对比例2
针对实施例2的土壤情况，进行物料在土壤中的悬浮输送与驻留，其中控制所述压缩空气爆开时的初始压力为2MPa，然后控制所述压缩空气压力的加减压幅度范围为50％，每次加减压的间隔时间为3s，结果发现物料难以在土壤中进行有效的输送与驻留，粉粒物料扩散的均匀度仅为62％，造成大量物料无法在土壤中驻留，物料虽然能够进行悬浮输送，但是物料浪费率高，无法达到精准施肥或土壤改良。
对比例3
针对实施例3的土壤情况，进行物料在土壤中的悬浮输送与驻留，其中控制所述压缩空气或/和蒸汽/气爆开时的初始压力为1.8MPa，然后控制所述压缩空气或/和蒸汽/气压力的加减压幅度范围为80％，每次加减压的间隔时间为6s，结果发现物料难以在土壤中进行有效的输送与驻留，粉粒物料扩散的均匀度仅为57％，造成大量物料无法在土壤中驻留，物料浪费率高，同时深松深施枪的出料口物料发生严重的堵塞现象，无法达到精准施肥或土壤改良。
对比例4
针对实施例4的土壤情况，进行物料在土壤中的悬浮输送与驻留，其中控制所述压缩空气爆开时的初始压力为0.4MPa，然后控制所述压缩空气压力的加减压幅度范围为20％，每次加减压的间隔时间为0.2s，结果发现物料难以在土壤中进行有效的输送与驻留，粉粒物料扩散的均匀度仅为61％，造成大量物料无法在土壤中驻留，物料浪费率高，无法达到精准施肥或土壤改良。

Claims (9)

1.一种适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，是采用喷爆松施设备进行深松深施作业，其中，所述喷爆松施设备包括深松深施枪，所述深松深施枪为中空的管道并设置有进气口和进料口，深松深施枪侧壁设置喷射孔，其特征在于，所述方法包括向深松深施枪内输送气体和物料，控制所述气体的初始压力为0.5～1.5MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为10-60％，每次加减压的间隔时间为0.1-5s。
2.根据权利要求1所述的适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其特征在于，所述方法还包括控制所述物料在土体中的输送深度为100mm-30m，深松深施枪的外管径大小为DN10-DN200。
3.根据权利要求2所述的适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其特征在于，所述方法包括控制所述气体的初始压力为0.5-0.8MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为10-20％，每次加减压的间隔时间为0.2-2s，物料在土体中的输送深度为100mm-10m，深松深施枪的外管径大小为DN10-DN30。
4.根据权利要求2所述的适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其特征在于，所述方法包括控制所述气体的初始压力为0.6-1.0MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为20-40％，每次加减压的间隔时间为0.5-3s，物料在土体中的输送深度为500mm-15m，深松深施枪的外管径大小为DN20-DN50。
5.根据权利要求2所述的适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其特征在于，所述方法包括控制所述气体的初始压力为1.0-1.5MPa，然后控制所述压力的加减压幅度范围为30-50％，每次加减压的间隔时间为2-5s，物料在土体中的输送深度为1000mm-30m，深松深施枪的外管径大小为DN50-DN200。
6.根据权利要求1或2所述的适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其特征在于，所述物料为具有流动性的物料，可以使具有流动性的液体物料、粉粒物料或固液混合的浆状物料，包括但不限于液体肥料、化学肥料、有机肥料、土壤调理剂、土壤改良剂、微生物菌剂、秸秆粉末、黏土粉末、沙子、保水剂、保温剂、杀虫剂、水泥。
7.根据权利要求1或2所述的适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其特征在于，所述气体包括压缩空气和/或高压蒸汽/蒸气。
8.根据权利要求1或2所述的适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其特征在于，所述气体对物料进行悬浮输送行进路径依次为深松深施枪体、喷射孔和土壤喷爆深松形成的缝隙。
9.根据权利要求1或2所述的适用于深松深施的物料在土壤中悬浮输送与驻留方法，其特征在于，所述气体与物料形成的悬浮物料波可以是绵延不断上下起伏的，用于将物料压送驻留到深松形成的土壤缝隙，从而实现物料在目标深松区域驻留达到精准修复改良土壤目的。
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