一种用于负压驱动流体地下均匀流动的抽吸结构的制作方法

1.本实用新型涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种用于负压驱动流体地下均匀流动的抽吸结构。


背景技术：

2.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。
3.目前市面上的废渣脱水所用的通道为渗滤型排水通道，渗滤型排水通道指可以滤除废渣细颗粒，只允许水分渗入并可以流通的排水通道，包括但不限于以下几种构型：自身带有细密微孔的透水管、带有滤层的管壁有透水孔的水管、市售塑料排水板、装有颗粒状材料的条袋、以及通过在废渣表面设置的沟槽体系中填砂等透水材料构成的排水通道等。
4.目前现在还没有同步同压渗滤型排水通道，同步同压渗滤型排水通道指：当其被埋置于渣浆中时，在其长度范围内，可以同步同压向渣浆中施加负压；且可以滤除废渣细颗粒，只允许水分渗入并可以流通的排水通道。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决无法实现同步同压效果的技术问题，提供了一种用于负压驱动流体地下均匀流动的能够实现同步同压抽吸的抽吸结构。
6.为本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：
7.一种用于负压驱动流体地下均匀流动的抽吸结构，包括内管、外管和多个外界连通的连通部；所述的外管的两端封闭，内管设置在外管内，内管的一端距外管的一端设置有间隙，内管的另一端延伸至外管的另一端并与外部连通；所述的多个连通部并联连接于所述的外管的管壁上，每个连通部与外管相连通。
8.作为优选，所述的内管的另一端延伸并穿过外管的另一端面，内管在穿过外管处的管壁与外管之间密封连接。
9.作为优选，所述的内管的另一端延伸至外管的另一端面并对齐；内管与外管（11）对齐的管壁与外管之间密封连接。
10.作为优选，所述的连通部为管壁设置有多个微孔的管，连通部的管长为0~100cm；连通部的外侧包覆有滤层。
11.作为优选，所述的连通部为横截面呈任意几何形状的凹槽，连通部的槽长为0~
100cm；连通部的外侧包覆有滤层。
12.作为优选，所述的连通部的槽长为0cm时，即为外管的管壁上规则排列设置有多个与外界连通的孔，且所述的滤层包覆在外管外侧。
13.作为优选，所述的外管两侧的管壁上分别设置有多个间隔排列的主管孔，所述的连通部为两条由正反向的凹槽并列构成的条带；两条所述的条带设置在外管有主管孔的两侧；每条条带上的每个凹槽端口分别与外管上的其中一个主管孔连通；所述的滤层包覆在条带的外侧。
14.作为优选，该结构采用聚合物制作。
15.采用上述技术方案的一种用于负压驱动流体地下均匀流动的抽吸结构，通过该结构上的连通部实现每个环节同步同压排水，通过内管能够将外管内的水吸出，导致外管内地下水位下降直至外管的底端，从而在外管内形成负压；在负压作用下，通过连通部经外管流向内管而被流体抽取装置吸出；如此可以始终保证在全深度范围内整条抽吸结构周围维持负压，从而在抽吸结构长度范围内的土体都可以形成同流量的均匀细密的渗流。
16.综上所述，本实用新型的优点是始终保证在全深度范围内整条抽吸结构周围维持负压，从而在抽吸结构长度范围内的土体都可以形成同流量的均匀细密的渗流。
附图说明
17.图1至图3为本实用新型的用于负压驱动流体地下均匀流动的抽吸结构的结构示意图。
18.图4和图5为本实用新型的第二种形式的抽吸结构的结构示意图。
19.图6为本实用新型的第三种形式的抽吸结构的结构示意图。
20.图7为本实用新型的负压驱动流体地下均匀流动方法的结构示意图。
21.1、抽吸装置；10、内管；11、外管；110、间隙；111、主管孔；112、出水口；12、连通部；121、滤层；13、条带； 2、注入装置；3、土体；4、流体抽取装置；5、流体供给装置；6、阻隔条；7、覆盖层；8、界面。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。
23.如图1至图3所示，一种用于负压驱动流体地下均匀流动的抽吸结构，包括内管10、外管11和多个外界连通的连通部12；所述的外管11的两端封闭，内管10设置在外管11内，内管10的一端距外管11的一端设置有间隙101，内管10的另一端穿过外管11的另一端面，所述的多个连通部12并联连接于所述的外管11的管壁上，每个连通部12与外管11相连通，该结构优选采用聚合物制作。
24.如图7所示，该抽吸结构用于一种负压驱动流体地下均匀流动方法中，该方法依次通过以下步骤：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按设计给定的间距（一般在50~200cm）和深度采用公知方法平行竖向植入地下土体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；每个注入装置2周围至少有一个抽吸装置1，反之，每个抽吸装置1周围至少有一个注入装置2。在抽吸装置1和注入装置1的顶端
须隔绝两者间液流或气流的交流通路，使抽吸装置1和注入装置2间的液流或气流的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；根据土体结构和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和抽吸流量及其施加节奏，以避免在土体中产生压力的不均匀或土体性质的变化不均匀而导致土体中产生裂隙等破坏流体场的均匀性；通过抽吸装置1抽取流体，并通过注入装置2注入流体，使在抽吸装置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；以该均匀分布的定向流体流场做载体，可以向地下土体均匀注入药剂、微生物、固化剂、热量等物质，也可以利用该均匀分布的定向流体流场将地下土体中的污染物等淋洗清除。
25.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端注入的水量与抽吸装置1端抽出的水量持平或相近后，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下降至设计要求后，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。
26.若拟向土体3中注入物质，例如氧化还原等药剂、微生物、稳定/固化剂等，可以将其制成流体，通过注入装置2注入，利用抽吸装置1和注入装置2在地下土体3中构建的均匀分布的定向流体流场，将其均匀注入地下土体3中；若拟向土体3中注入热量，通过注入装置2注入热气，可以是将热气注入注入装置2中，或在注入装置2中设置电热管加热注入的空气，利于抽吸装置1和注入装置2在地下土体3中构建的均匀分布的定向气体流场，将热量均匀分布地下土体3中；若拟对土体中的可挥发的污染物进行清除，通过注入装置2注入空气或热气，利于抽吸装置1和注入装置2在地下土体3中构建的均匀分布的定向气体流场的驱动，将土体3中可挥发的污染物气体通过抽吸装置1排出土体；若拟对土体3中的不可挥发的污染物进行清除，可以将适当的淋洗液通过注入装置2注入，利用抽吸装置1和注入装置2在地下土体3中构建的均匀分布的定向流体流场驱动，对污染土进行淋洗，然后将溶入淋洗液的污染物通过抽吸装置1排出土体。
27.综上所述，在抽吸装置1和注入装置2的顶端须隔绝两者间液流或气流的交流通路，使抽吸装置1和注入装置2间的液流或气流的交流只能通过土体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或注入装置2与流体抽取装置4或流体供给装置5之外的流体源的联系；具体措施可根据实际场地条件选择以下措施的一个或多个组合：
①
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也必须填充密实，保证其气液密闭；
②
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，且地表与覆盖层间的界面8需要有足够气密性和可靠性的结合；
③
在抽吸装置1和注入装置2之间并且在覆盖层7下方，设置至少一
道与覆盖层7密闭连接并与之垂直的阻隔条6，且阻隔条嵌入土体3并与土体3密闭贴合，以增加流体通过地表与覆盖层7间的界面层8的难度和路径长度；该隔阻条可以采用在土体3中开挖沟槽，然后采用有机或无机胶凝材料填充并与前述覆盖层一体浇筑的方法。
28.如图1至图3所示，抽吸装置1采用本实用新型的抽吸结构，用于负压驱动流体地下均匀流动的抽吸结构包括内管10、外管11和多个与外界连通的连通部12；内管10置于外管11之中，外管11两端封闭，内管10的下端距外管11的底端面留有1mm-10cm间隙110，或内管10的下端与外管11的底端连接但内管的下端留有孔洞，以保证水在两者之间流动；内管10的上端穿过外管11的顶端面，连接于与流体抽取装置4连通的内管道或与流体供给装置5连接的注入管道，内管10在穿过外管11顶端面处的管壁与外管11顶端面气密封闭；外管11的直径或短边尺寸为0.5cm~10cm，多个连通部12规则排列设置、并联连接于外管11的管壁上；每个连通部12与外管11相连通，连通部12可以是管壁设置有多个微孔的直径或短边尺寸为0.1mm至50mm的管，也可以是最小边长为1mm至50mm的矩形凹槽，也可以是横截面圆弧部分的直径为1mm至50mm的凹槽，还可以是横截面呈矩形与部分弧形组合的凹槽，还可以是横截面呈任意几何形状的凹槽。连通部12的管、槽长为0~100cm，连通部12外侧包覆有滤层121。当连通部12的管、槽长为0cm时，即为抽吸装置1上的外管11的管壁上规则排列设置有多个与外界连通的孔，且外管11外侧包覆有滤层121。
29.如此构造的在设计给定深度范围内能够施加均匀负压的抽吸装置1，在植入土体3后，当向内管10注入液体时，液体可以从与外管11相连通的连通部12流出；当内管10连接于流体抽取装置并施加负压后，内管10可以将外管11内的水吸出，导致外管11内地下水位下降直至外管11的底端，从而在整条抽吸装置1周围（至少在外管11内）形成负压；在负压作用下，土体3中的水流向抽吸装置1，随后通过连通部12经外管11流向内管10而被流体抽取装置吸出；如此可以始终保证在全深度范围内整条抽吸装置1周围维持负压，从而在抽吸装置1长度范围内的土体都可以形成同流量的均匀细密的渗流。
30.在设计给定深度范围内能够施加均匀负压的抽吸装置1的优选形式之一的示意图如图1至图3所示，抽吸装置1的外管11的两侧的管壁上分别设置有多个规则排列的主管孔111，连通部12为两条呈波浪形排列的条带13，波浪形排列即为一系列正反方向相间的凹槽并列排列，两条条带13设置在外管11有主管孔111的两侧；每条条带13上的每个凹槽端口与外管11管壁上对应的每个连通主管孔111相连通；条带13的外侧还包覆有滤层121。
31.所述的抽吸装置1和注入装置2视用途不同，可以是用非导电材料做的，也可以是全部由导电材料作的或部分用导电材料作的可以导电的抽吸装置1和注入装置2；前述抽吸装置1也可以作为注入装置2使用。
32.如图4和图5所示，为第二种形式的抽吸结构，外管11的底端封闭，内管10由支架固定于外管11内，内管10下端与外管11底端面留有通水的间隙110，外管11上端封闭，内管10没有穿过外管11，而是内管10延伸至外管11处并对齐；内管10与外管11对齐的管壁与外管11之间密封连接，内管10上端口连接于与抽吸装置1。并且管的形状也可以是不是圆形为图中的矩形。
33.如图6所示，为第三种形式的抽吸结构，内管15通过定位架设置在外管14中，外管11两端封闭，内管10的下端与外管11下端之间设有间隙110，内管10的上端延伸至外管11上端，外管11上设置有出水口112；所述的出水口112与内管10的上端连通。该情况为条带13宽
度为0的特例。
34.所述的抽吸结构可以是导电材料也可以是不导电材料，根据用途决定；若需是导电材料，则可以是外管11采用导电材料，也可以是内管10采用导电材料。
35.综上所述，本实用新型的优点是始终保证在全深度范围内整条抽吸结构周围维持负压，从而在抽吸结构长度范围内的土体都可以形成同流量的均匀细密的渗流。