[發明專利]一種微生物-電滲聯合加固粘土的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310232687.7
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103276719A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 彭劼;金浩然;姬文廣;李能;熊雄;張文彬;蘇波
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D3/11
• 分類號: E02D3/11;E02D3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

技術領域

本發明涉及一種加固粘土的裝置及方法。

背景技術

微生物加固沙土的技術是由科學家Jason?T.Dejong于2006年提出的，其所用的細菌為Bacillus?pasteuru（以下簡稱巴氏芽孢桿菌）。此菌種是一種能夠有氧呼吸的菌種，若在濕潤的沙土中用尿素和溶有鈣質的液體培養，能夠在土顆粒間產生代謝產物碳酸鈣，碳酸鈣在土顆粒間粘固，從而提高了沙土的抗剪能力。但這方法只應用于沙土，在其他土壤或項目中不能實現，具有局限性。Reuss最早于1809年發現了粘土中的電滲現象，Casagrande于1939年首次將電滲法應用到土木工程中。之后各國學者在電滲機理和應用方面開展了一些研究工作。電滲是通過對土體施加直流電場，由于細粒土通常都帶負電荷，導致孔隙水中存在與其平衡的水化陽離子，在電場作用下水化陽離子向負極移動，并帶動水分子一起移動從而實現排水。電滲法的施工荷載小，排水速度主要取決于電力滲透性能而非土體的水力滲透性能，可以快速排出土中的自由水和部分弱結合水，因此只適合于滲透系數低的淤泥、淤泥質粘土以及污泥的排水等。

發明內容

發明目的：本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種能夠更均勻、更好的處理粘土、淤泥的加固問題，而造價不多，性價比高的微生物-電滲聯合加固粘土的裝置及方法。

技術方案：為了實現本發明的目的，本發明公開一種微生物-電滲聯合加固粘土的裝置，包括培養皿、營養液器皿、直流電源、微生物-電滲裝置、溫度計以及降溫裝置；直流電源的正極通過導線與微生物-電滲裝置的陽極相連；直流電源的負極通過導線與微生物-電滲裝置的陰極相連；降溫裝置包括冷卻室、壓縮機、出水管和回水管；微生物-電滲裝置的陽極包括碳棒和口字形鋼板的間或排列，碳棒為空心的。

本發明還公開了這種微生物-電滲聯合加固粘土的方法，包括以下步驟：

（a）將微生物-電滲裝置的陰、陽極分別埋入需要處理的土的兩側，將溫度計以陰極3至4個碳棒為間距，插入處理土中心線，并將降溫裝置的水管圍繞溫度計埋入土中；將直流電源的正極通過導線與微生物-電滲裝置的陽極相連；將直流電源的負極通過導線與微生物-電滲裝置的陰極相連；將放置培養皿、營養液器皿靠近微生物-電滲裝置放置；

（b）培養皿裝入巴氏芽孢桿菌，營養液器皿裝入溶有鈣鹽的尿素；進行菌種培養；將混有菌群、溶有鈣鹽的尿素營養液注入電滲裝置及土壤中；

（c）直流電源通電進行電滲，電滲的同時繼續注入菌種和營養液；與此同時，若溫度計的溫度達到50℃以上，啟動降溫裝置，實施降溫。

其中（b）步驟中菌種培養時間為2至5小時。（c）步驟中微生物-電滲裝置的電極單位電壓為0.5至2V/cm；電滲施工時間為3至4天。

有益效果：本發明與現有技術相比，其顯著優點在于充分發揮了電滲技術的優點，土體未加固時，空隙率較高，通過微生物粘固技術產生鈣沉淀粘固土顆粒間隙，同時進行電滲，排出自由水和弱結合水，從而可以更有效的提高土體加固效果，加固效果要大幅優于單純的微生物粘固法或電滲法；電滲過程中會在陽極和陰極產生氣泡從而增加界面電阻，提高了土壤溫度，從而提高細菌代謝酶的活性，促進鈣沉淀的產生，提高加固效果；在單純的微生物粘固法基礎上增加的工序不多，可充分利用已有的技術、工序，是性價比很高的軟土處理方法；裝置及方法可以在濕潤土壤中進行，不受雨水等天氣變化的影響。

附圖說明

圖1為本發明的微生物-電滲聯合加固粘土的裝置。

具體實施方式

下面結合圖對本發明作更進一步的說明。

如圖1所示，本發明的微生物-電滲聯合加固粘土的裝置包括包括培養皿1、營養液器皿2、直流電源3、微生物-電滲裝置4、溫度計5以及降溫裝置6；直流電源3的正極通過導線與微生物-電滲裝置4的陽極相連；直流電源3的負極通過導線與微生物-電滲裝置4的陰極相連；降溫裝置6包括冷卻室、壓縮機、出水管和回水管；溫度計5置于微生物-電滲裝置4的陰陽極碳棒的中線上；降溫裝置6的出水管和回水管曲折布置于微生物-電滲裝置4的陰陽極碳棒之間，并且與碳棒連線平行且長度相等；微生物-電滲裝置4的陽極包括碳棒42和口字形鋼板41間或排列，碳棒42為空心的，而陰極碳棒沒有規定形態。使用該裝置進行粘土加固工程時，包括以下步驟：