跨孔在线检测

赛盈地脉

一、试验目的

原位化学氧化/还原修复技术是通过向土壤或地下水的污染区注入氧化剂或还原剂，经过氧化或还原作用，使土壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。针对修复过程中，污染物浓度的变化，中间产物，以及药剂的影响范围和在地下的移动路径，传统方式通常采用采取水样、实验室送检、排样、测样等步骤，不仅周期长，而且进行固定点的采样监测存在诸多限制，包括信息单点化以及取样方式导致的深度信息不确定性等。

本试验欲通过跨孔高密度电法（一种地球物理方法）对地下的电阻率分布状况进行实时成像，在药剂灌注期间以及药剂反应期间进行持续在线的监测，并通过对比监测地块灌注药剂前后电阻率的变化，来推断药剂的扩散渗流流径、扩散速率及范围。

二、试验方法介绍1、跨孔高密度电法原理

跨孔高密度电法是通过电极向大地导入电流，从而探测地质体的电性特征。如图3-1所示，为在孔内通过电极向大地导入电流时的等势场图。从图中可以看出，跨孔形式的电流线流向是360度的，由于电极能够被放到目标深度的位置，使得电流线在比较深的地方也能够有密集的电流线。这保证了跨孔测试法能够提供深度上更好的解析度。

孔中电极放电场示意图

跨孔高密度发所使用的反演算法为时序反演算法。主要用于监测的场景，以捕捉随时间的变化。该方法的优势在于能够直接将数据的变化作为反演的目标函数，在反演过程中直接考虑电性数据的变化而不是通过反演单次量测的结果在进行简单的相减。特别是对于差异较小的变化，时序反演算法有更好的解析度。如图3-3所示，为跨孔反演与时序反演结果示意图。

跨孔数据反演与时序反演结果示意图

2、监测原理与设备

    本次试验采用的设备为我公司深圳市赛盈地脉技术有限公司自主研发及生产的高密度电法在线监测系统，其工作原理如图3-4所示：

电法在线监测系统工作原理图

电法在线监测系统是基于赛盈地脉核心电法产品GD系列电法仪，搭建了云平台来实现数据实时上传，并通过太阳能板或市电进行供电。监测系统解决了供电和数据传输的两大难题，实现了电法监测的长期无人监控目标。

跨孔高密度电法的实现形式如下图3-5所示，自制井下电极通过跳线盒连接成为具有一定顺序和规律的电缆线，再通过电缆头将缆线串接起来并连接至主机，使远程下发的数据采集命令能够通过主机实现。如图所示，为设备现场连接图示。

三、现场设备

四、测试成果

三维低阻团晕的空间展布及发育

注药后

五、实验结果

（1）本次试验通过跨孔高密度电法监测土壤原位氧化修复的过程。该方法在灌药期间，反应过程中，以及反应稳定后都具有极大的潜力描绘地下电导率的分布状况，并以此来分析判断药剂的扩散和反应行为。不仅可以用来评估药剂的真实作用范围，也可以避免发生药剂优先通道渗漏，造成浪费及二次污染的问题。

（2）通过前期三维监测，在灌药动作后约6天时间，模型空间内极低阻团晕达到最大，推测该极低阻团晕可能与灌注药剂过硫酸钠有关，极低阻团晕的扩散规律可以反映灌注药剂的扩散规律。同时，在第7天后极低阻团晕的范围逐渐收缩，可能为药剂反应强度已经逐渐减弱。

（3）从整体监测过程来看，药剂的反应（电阻率规律性变化）在灌注药剂结束后8~9天趋于稳定。整个监测地块垂向上在6~13m范围内存在电阻率异常体团晕，且在后期整个反应发生过程中，其范围和位置都没有发生较大的变化，故推断为反应趋于稳定。