[發明專利]一種基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法

在審

• 申請號: 202010046257.6
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111254946A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 田堪良;張慧莉;王懷星;楊傲秋;王曉東;馬蓓青
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20;E02D3/12;C09K17/40
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 韓晶

1.一種基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，測定黃土邊坡表層土體的天然含水率ω、干密度ρ_d、比重G_s，計算孔隙比e和天然飽和度S_r；

步驟2，由步驟1得到的結果，根據需要固化黃土的厚度D和面積S，計算一次固化處理所需脲酶菌溶液和膠結液的量L，固化厚度D為1～3cm；

步驟3，按照計算所需脲酶菌溶液的量，采用少量多次的方法，將脲酶菌溶液均勻地噴淋在需要固化的黃土坡面，盡量不要產生坡面徑流，使細菌溶液全部入滲到黃土中；

步驟4，待脲酶菌溶液噴淋結束靜置2～3小時后，按照計算用量，將膠結液均勻地噴淋到黃土邊坡表面，少量多次，盡量使全部膠結液入滲到黃土中；

步驟5，按照步驟3和步驟4的方法，每隔24～48小時固化處理一次，根據固化的效果和要求，共處理3～7次。

2.根據權利要求1所述的基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，其特征在于，所述步驟1中，天然孔隙比e及飽和度S_r的計算公式如下：

式中：e為天然孔隙比；G_s為土顆粒比重；ρ_d為天然干密度；ρ_w為水的密度；s_r為天然飽和度；w為天然含水率，這兩個公式均為土力學基本物理指標計算公式。

3.根據權利要求1所述的基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，其特征在于，所述步驟2中，每次加固所需加入脲酶菌溶液和膠結液的量(體積)L為所要加固黃土中空氣所占的體積，其計算公式如下：

式中：L為每次加固處理需加入脲酶菌溶液和膠結液的體積；e為天然孔隙比；S_r為天然飽和度；D為需要固化黃土的厚度，D為1～3cm；為需要固化黃土的面積，這個公式是由土力學基本物理指標計算公式推導而來的，也就是溶液的最大加注體積等于所要加固黃土中空氣所占的那部分體積。

4.根據權利要求1所述的基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，其特征在于，所述步驟3中，脲酶菌溶液的OD600值(溶液在600nm波長處的吸光值，用以表示細菌的濃度)宜在1.0～2.0之間，才能保證有足夠的脲酶菌，分泌足夠的脲酶，用以催化尿素水解。

5.根據權利要求1所述的基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，其特征在于，所述步驟4中，脲酶菌溶液需在黃土中靜置2～3小時，以便細菌附著在沙土顆粒表面，并分泌足夠的脲酶；膠結液采用等摩爾濃度的尿素溶液和氯化鈣溶液混合而成，尿素溶液和氯化鈣溶液的濃度均為1～2mol/L。

6.根據權利要求1所述的基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，其特征在于，所述步驟5中，微生物礦化加固黃土處理周期為24～48小時，至少固化處理3次，處理3次以后用鐵釬插入固化土層，測試固化的厚土和效果，根據固化效果和工程的重要性決定后續固化處理次數，最多固化處理7次；前3次處理間隔時間宜為24小時，后續固化處理的間隔時間宜為48小時。