[发明专利]一种高压旋喷土壤修复模拟实验装置及其使用方法

说明书

本发明涉及一种高压旋喷土壤修复模拟实验装置及其使用方法，属于土壤修复技术领域。所述装置由给水及射流系统、空气供给与输送系统、模拟土实验系统、图像采集与分析系统构成，射流系统包括水箱、示踪溶液、变频高压水泵、水管、流量计、阀门、压力计、喷嘴；空气供给与输送系统包括空气压缩机、输气管组成。所述模拟土实验系统由实验箱和透明模拟土；图像采集与分析系统包括光源、摄像机和计算机；所述装置进行模拟实验可筛选得到合适的流量、压力、喷射距离、下渗高度，并计算得到现场旋喷设备适宜的旋转速度、提升速度，以及注药点间距，快速高效的为高压旋喷土壤修复工程提供工程参数，大大降低工程现场参数确定的成本和时间。

技术领域

本发明涉及一种高压旋喷土壤修复模拟实验装置及其使用方法，属于土壤修复技术领域。

背景技术

近年来，高压旋喷技术开始应用于原位污染土壤修复；采用高压旋喷技术注药时的参数，比如注药点间距、提升速度、旋转速度、喷射压力、流量等的设定，是影响工程土壤修复效果的关键。

目前高压旋喷技术已在上海、天津等地的土壤修复工程中获得应用。例如，专利CN109821880B公开了一种土壤高压旋喷修复工艺及装置、专利CN111250526B公开了高压旋喷注射原位修复系统及方法、专利CN 107503733B公开了高压旋喷注浆参数监测系统、方法及高压旋喷钻机、专利CN106799396B公开了一种土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法等；但是所述方法中采用的高压旋喷技术设备均为工程现场施工设备，高压旋喷注药时的参数目前只能通过现场试验获得，成本较高。因此，急需开发一种高压旋喷土壤修复模拟装置，用于模拟工程现场状况，为工程现场高压旋喷设备的参数设定提供数据支持。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种高压旋喷土壤修复模拟实验装置，所述装置能够在实验室方便快速低成本的获得流体运动特性与喷射压力、流量、土壤性质等的关系，从而为工程现场参数设定提供依据。

本发明的目的之二在于提供一种高压旋喷土壤修复模拟实验装置的使用方法。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种高压旋喷土壤修复模拟实验装置，所述装置包括：给水及射流系统、空气供给与输送系统和模拟土实验系统；

所述空气供给为给水及射流系统提供压力；

所述模拟土实验系统能够根据施工现场土地的实际情况模拟不同粘度和渗透性的土壤；

所述给水及射流系统能够模拟高压旋喷设备，将示踪溶液喷射到土壤模拟系统中；

在空气供给与输送系统作用下，给水及射流系统将示踪溶液高压旋喷到模拟土实验系统的透明模拟土中，模拟分析土壤修复工程中高压旋喷产生的射流在土壤中的流动特性；通过示踪溶液在透明模拟土中的扩散状态，获取高压旋喷土壤修复工程中的旋喷注药参数。

进一步地，所述装置还包括图像采集与分析系统，用于记录并分析高压旋喷出的示踪溶液的流场空间结构以及流动特性；

所述图像采集与分析系统由光源、计算机和摄像机组成；

或者，所述图像采集与分析系统由光源和粒子图像测速仪(PIV)组成；

或者，所述图像采集与分析系统由光源和粒子示踪测速仪(PTV)组成；

所述光源与图像采集与分析系统中仪器所需光源类型匹配，包括激光、日光或紫外光。

更进一步地，所述摄像机连续拍摄图片，并根据两帧图片中示踪溶液粒子位置差异，通过计算机软件处理，得到示踪溶液粒子的喷射速度v(m/s)；