[發明專利]微生物灌漿技術固結殘積土的室內試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201710758662.9
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107356463A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 黃明;靳貴曉;邱繼業
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N33/24
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊,林捷

技術領域：

本發明涉及一種微生物灌漿技術固結殘積土的室內試驗裝置及試驗方法。

背景技術：

隨著世界范圍內可持續發展要求的逐漸提高，綠色環保類工程技術的發展也在不斷發展壯大。將微生物誘導碳酸鈣沉積（MICP）技術用于沙土類軟弱土層的強化是一種近年來新興的灌漿技術，該方法主要利用特定礦化細菌的礦化作用對沙土的力學性能進行強化，具有理論和技術上創新，而且具有灌漿壓力小、灌漿范圍大、無污染等優點，對生態環境的保護將帶來深遠的影響。

MICP 技術的興起已有20來年，然而絕大部分室內試驗使用的介質是普通石英砂顆粒，且只有極少數的現場試驗和以土壤為膠結對象的微生物灌漿試驗。其中最重要的原因是因為普通土壤中的粘粒含量較多，在液體環境中極易出現粘結現象，孔隙率太小以致漿液難以流通或者流通速度過慢。而部分試驗采用的石英砂質地堅硬、孔隙較大，液體在砂體內部的流通性也較強，與實際的土壤特性存在較大差別。

此外，灌漿所用模具的選擇也尤為重要，它直接關系到膠結體成型的效果，間接影響到膠結體樣品后續的試驗。目前主流微生物灌漿使用的模具一般是機玻璃柱、注射器、PVC管等，灌漿方法一般是由模具上部先后注入新鮮的菌液和膠結液，底部設置液體收集裝置或者底部直接往水池排出滲濾液，模具內沙顆粒經過一定次數的灌漿后膠結成為整體，之后烘干，通過切割機切開模具取出膠結體。由于這種方法制備的膠結體樣品難以直接從模具中取出，通常需要將模具切割后才能對膠結體進行后續試驗，增大了測試和評價的難度，同時切割也有可能對膠結體本身產生一定的損壞，對后續的測試結果造成一定的誤差；而且，市面上PVC管等塑料內管材由于材料制作本身的精度不夠，內徑不夠均勻，且不符合標準抗壓試驗要求，制備出的膠結體本身可能就會出現不均勻現象，直接對后續試驗結果造成誤差。且塑料模具由于其使用的一次性，制備完成一個樣品后，經切割后只能直接廢棄掉，對資源造成了一定的浪費，同時塑料本分的特性也可能會對環境造成一定的污染。還有，這類灌漿法對于菌液的利用率較低，一般不超過灌入菌液的65%，流出的菌液大多直接遺棄，同樣存在較大的資源浪費現象。因此，探索一種簡單、高效且節約資源的微生物灌漿方法及模具是十分必要的。

發明內容：

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種微生物灌漿技術固結殘積土的室內試驗裝置及試驗方法，該微生物灌漿技術固結殘積土的室內試驗裝置結構簡單、設計合理，有利于節約資源和減少試驗數據與實際土壤特性的差距。

本發明微生物灌漿技術固結殘積土的室內試驗裝置，其特征在于：包括鐵架臺和夾持固定在鐵架臺上的不銹鋼對開模具，所述不銹鋼對開模具內填有殘積土顆粒，所述不銹鋼對開模具內且位于殘積土顆粒上、下方依次設有粗砂墊層和紗布墊層，所述不銹鋼對開模具端口分別塞設上單孔橡膠塞和下單孔橡膠塞，所述下單孔橡膠塞上穿入下引流管，所述下引流管上設有止水夾，所述上單孔橡膠塞依次連接導流管和儲液裝置，所述導流管中段連接有蠕動泵。

進一步的，上述不銹鋼對開模具內壁貼有防水薄膜，所述殘積土顆粒位于防水薄膜內。

進一步的，上述不銹鋼對開模具包括兩個半圓環形柱體和設在半圓環形柱體側邊的翼板，所述翼板上設有穿孔以利于穿設螺栓固定，所述半圓環形柱體的一側接合面上設有凹槽，另外一側接合面上設有凸筋。

本發明微生物灌漿技術固結殘積土的室內試驗方法，其特征在于：微生物灌漿技術固結殘積土的室內試驗裝置包括鐵架臺和夾持固定在鐵架臺上的不銹鋼對開模具，所述不銹鋼對開模具內填有殘積土顆粒，所述不銹鋼對開模具內且位于殘積土顆粒上、下方依次設有粗砂墊層和紗布墊層，所述不銹鋼對開模具端口分別塞設上單孔橡膠塞和下單孔橡膠塞，所述下單孔橡膠塞上穿入下引流管，所述下引流管上設有止水夾，所述上單孔橡膠塞依次連接導流管和儲液裝置，所述導流管中段連接有蠕動泵；試驗時：

（1）使用菌種為巴氏芽孢桿菌，在34°、150rpm條件下培養24h，即可得到待用的灌漿菌液；菌液OD600為1.63~1.68，脲酶活性2.2mM/min~5.6mM/min；

（2）使用的膠結液為尿素和氯化鈣的混合液，且尿素和氯化鈣的摩爾濃度比為1.1:1；

（3）灌漿前在菌液中添加一定量氯化鈣，并混合均勻，每30ml菌液添加0.1g氯化鈣；

（4）將待膠結的殘積土顆粒裝入不銹鋼對開模具內，兩端分別鋪設一層0.5cm厚的紗布和0.5cm厚的粗砂，用單孔橡膠塞密封，同時緊貼模具內側設置一層防水薄膜；