[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

本發明公開了一種基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，基于微生物誘導碳酸鈣沉淀的原理，在黃土邊坡坡面噴淋脲酶菌溶液和膠結液，通過脲酶菌分泌的脲酶水解尿素，產生碳酸根離子和氫氧根離子，這樣在堿性環境下，碳酸根離子會與氯化鈣提供的鈣離子結合，生成碳酸鈣沉淀，這種沉淀多以脲酶菌為核心呈晶體狀態，由于脲酶菌附著在黃土顆粒的表面，碳酸鈣晶體就會將黃土顆粒膠結在一起，將黃土固化成具有一定的強度和抗沖蝕性能的堅固土體。在黃土邊坡表面固化一定厚度的土層，提高黃土坡面土體的抗剪強度，減少降雨入滲，防止坡面侵蝕，增加黃土邊坡的穩定性，發揮坡面加固防護的作用。本發明施工簡便，耐久性好，環保節能，適合推廣應用。

技術領域

本發明屬于黃土邊坡工程加固技術領域，涉及一種基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法。

背景技術

滑坡是一種山區常見的地質災害，黃土由于其具有大孔隙、垂直節理及非飽和等特性，在降雨入滲條件下，更容易發生坡面侵蝕及滑坡。因此，黃土邊坡的加固防護是水土保持及巖土工程領域的重要科學問題。微生物礦化加固土體是一項新的巖土加固技術，研究最多的就是微生物誘導碳酸鈣沉淀的方法固化土壤，該技術具有原理清楚、操作簡便、環保節能、強度較高、耐老化等優點。但目前大多處于實驗室研究階段，實際工程應用很少，主要原因是微生物礦化加固土體難以實現大體積、高強度和均勻性。

但對于黃土邊坡坡面防護，微生物誘導碳酸鈣沉淀方法的工程應用是完全可行的，采用噴淋的方法，可以將黃土邊坡的表層進性固化，形成一層硬殼，這樣既可以防止坡面土壤侵蝕發生，又可以減少降雨入滲，提高黃土邊坡穩定性，可應用于邊坡坡面的加固防護。因此，微生物礦化為黃土坡面加固防護提供了新技術和新方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，用于加固黃土邊坡坡面，減少土壤侵蝕破壞，提高黃土邊坡穩定性。

其具體技術方案為：

一種基于微生物礦化對黃土坡面進行加固防護的方法，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，根據需要固化坡面黃土的厚度D和面積S，計算一次固化處理所需脲酶菌溶液和膠結液(尿素和氯化鈣的混合溶液)的量(體積)L，固化厚度D一般為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的固化處理方法，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。

進一步的，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。

進一步的，所述步驟2中，每次加固所需加入脲酶菌溶液和膠結液(尿素和氯化鈣的混合溶液)的量(體積)L為需要加固黃土中空氣所占的體積，其計算公式如下：