[發明專利]一種基于微生物制備風積沙力學試驗試件的方法及裝置

在審

• 申請號: 201811260696.6
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109540614A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 張家銘;王殿龍;朱紀康;周楊
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/30
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來

本發明提供一種基于微生物制備風積沙力學試驗試件的方法，包括以下步驟：配置菌液；將風積沙過篩；向過篩后的風積沙中自下而上依次注入固定液、菌液和膠結液，即可得到風積沙力學試驗試件。本發明還提供一種基于微生物制備風積沙力學試驗試件的裝置，通過該裝置制備風積沙力學試驗試件。本發明提供的方法簡易可行，能有效制備風積沙力學試驗試件，并可進一步用于微生物加固風積沙效果定量評價；本發明提供的方法在試件制備過程中首先注入固定液能為微生物提供大量有效附著位點，再分別注入菌液、膠結液確保了最大限度地發揮微生物活性，同時保證了微生物與周圍化學成分充分反應，提升膠結效果，縮短膠結所需時間。

技術領域

本發明涉及巖土體強度試驗制樣技術領域，尤其涉及一種基于微生物制備風積沙力學試驗試件的方法及裝置。

背景技術

風積沙廣泛分布于我國西北沙漠地區，因具有顆粒細小、粒間無粘聚力、級配不良等特點，非但難以直接為沙漠地區工程建設提供幫助，甚至成為當地大氣污染問題的罪魁禍首。當前，我國西部地區開發過程中對于建筑材料具有較大需求，從東部地區運輸建筑材料代價高昂。采取一定手段對風積沙進行加固，并將其作為建筑工程材料應用于工程建設，既可在一定程度上緩解環境污染問題，同時能大幅提升西部地區開發進度并節約大量成本。因此，提升風積沙整體力學性能以解決沙漠地區建筑工程材料缺乏的問題，對加快我國西部建設進度具有重要意義。

目前使用風積沙作為建筑材料的研究多是先通過化學方式將其固化成型，此方法具有成型效果好、見效快等優點，但長期使用會對周圍環境產生不利影響。微生物成礦膠結是基于微生物可以在多孔介質中生長、運移和繁殖的特點，通過微生物代謝活動誘發或控制土體中一系列化學反應以改良土體性質。已有研究表明，使用微生物方法能有效膠結風積沙顆粒，同時具有操作簡便，生態相容性好等優勢。

專利CN101644047公開了一種利用微生物礦化作用膠結松散砂粒的方法,該方法通過先自上而下注入菌液、再自下而上注入尿素氯化鈣混合溶液的方式膠結松散砂粒，使用此方法能有效提升微生物礦化產物分布的均勻性，避免注入端堵塞現象的發生。但此方法存在培養微生物時不添加尿素難以充分激發微生物產尿素酶能力的不足，這將對膠結效果產生重要影響；同時，采用自上而下注入菌液、再自下而上注入尿素氯化鈣混合溶液的灌漿方式不可避免會在砂體中部產生堵塞，這同樣不利于砂體固結。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于微生物制備風積沙力學試驗試件的方法，能夠有效縮短膠結時間，制得的風積沙力學試驗試件能有效用于針對風積沙的微生物加固效果定量評價，還提供了一種結構簡單的基于微生物制備風積沙力學試驗試件的裝置。

本發明提供一種基于微生物制備風積沙力學試驗試件的方法,包括以下步驟：

S1，配置菌液；

S2，將風積沙過篩；

S3，向過篩后的風積沙中自下而上依次注入固定液、菌液和膠結液，即得到風積沙力學試驗試件。

進一步地，步驟S1中，所述菌液為將菌種接種至標準培養基中培養24h得到的菌液。

進一步地，所述菌種為巴氏芽孢桿菌。

進一步地，所述標準培養基的組分包括酪蛋白胨、大豆蛋白胨、氯化鈉、尿素和去離子水。

進一步地，所述固定液為氯化鈣溶液。

進一步地，所述膠結液為氯化鈣與尿素的混合溶液。

進一步地，步驟S3中，所述固定液與菌液無注入時間間隔，所述菌液與膠結液的注入時間間隔為4h。

進一步地，步驟S3中，所述固定液、菌液、膠結液的注入次數為每日注入1次，每次間隔24h，連續注入1周。

進一步地，步驟S3中，所述固定液的注入體積、菌液的注入體積、膠結液的注入體積均等于風積沙的孔隙體積。