[發明專利]一種微生物加固反應裝置、系統及方法

在審

• 申請號: 202010227915.1
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111334419A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 黃林沖;陳雯瑞;馬建軍
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/00;C12Q1/64
• 代理公司: 東莞合方知識產權代理有限公司 44561
• 代理人: 許建成

本發明公開了一種微生物加固反應裝置、系統及方法，其將置于外筒的腔室中的內筒的軸向兩端通過支撐架與外筒的端壁相抵以對內筒進行定位，并在內筒軸向的兩個端壁以及周壁分別設有連通容納室的第一通孔、第二通孔和第三通孔，以使內筒四周均具有可進出容納室的過道。制樣過程中，將預定量的反應液體經第一通道或者第二通道注入腔室后，反應液體在壓力的作用下經第一通孔、第二通孔和第三通孔多方位進入容納室內的巖樣中，并均勻以及相對快速地逐漸擴散至整個巖樣內部進行反應，以使巖樣能夠均勻膠化，從而提高均化效果。

技術領域

本發明涉及巖土生物加固試驗技術領域，特別涉及一種微生物加固反應裝置、系統及方法。

背景技術

通過微生物的礦化作用誘導碳酸鈣沉淀技術(MICP)是近年發展起來的一種土體加固方法，可以顯著改善土體強度、剛度、滲透性及抗液化性能等，相較于傳統常用的改良工藝，它具有綠色環保、環境友好的特點，更符合可持續發展理念，在土體加固領域有著廣闊應用的前景。

目前國內外進行的MICP室內試驗中，多數研究者通過蠕動泵向反應裝置(如有機玻璃柱或者注射器)中的砂樣注入菌液和膠結液的液態混合物或者依次注入菌液和膠結液來制樣。用這些不同的加固工藝制成的試樣存在的一個主要問題就是：在注漿過程中，反應液體(即菌液和膠結液的液態混合物，或者依次注入的菌液和膠結液)從反應裝置軸向一端的注入口注入并進入砂樣的一端后，向另一端擴散，而擴散過程較為緩慢，因此注入口附近的砂土孔隙會首先被生成的碳酸鈣晶體堵塞，導致后續反應液體無法繼續注入，從而造成菌液和碳酸鈣在巖樣中分布不均勻，進而導致試樣膠結不均勻，并影響膠結效果，且脫模時試樣難以完整地從反應裝置中取出，對試樣的膠結效果和后續試樣其他性能的測試造成障礙。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種微生物加固反應裝置、系統及方法。

為實現上述目的，本發明提出了一種微生物加固反應裝置，包括：

外筒，所述外筒內部限定有封閉的腔室，外筒的筒壁設有通連外界和腔室的第一通道和第二通道；以及

內筒，所述內筒置于腔室內，內筒內部限定有用于容納巖樣的容納室，內筒軸向的一端壁設有第一通孔，軸向的另一端壁設有第二通孔，周壁設有多個第三通孔，以分別連通容納室，所述內筒的兩端設有支撐架，且內筒的兩端通過支撐架與外筒的端壁相抵。

為實現上述目的，本發明還提出了一種微生物加固反應系統，包括：反應裝置、注漿裝置、回收裝置、集氣裝置以及測氨儀，

反應裝置用于安放巖樣，反應裝置為上述反應裝置；

所述注漿裝置用于可控地將反應液體注入反應裝置，以使反應液進入巖樣并與巖樣反應；

所述回收裝置用于可控地對反應裝置內的廢液進行回收；

所述集氣裝置用于可控地對反應液與巖樣反應后產生的氣體進行收集；

所述測氨儀用于可控地對集氣裝置收集到的氣體中的含氨濃度進行檢測。

為實現上述目的，本發明還提出了一種微生物加固反應方法，包括步驟：

S1、將巖樣裝入反應裝置，并完成整個反應系統的裝配；

S2、一次或者先后多次通過注漿裝置將預定量的反應液體注入反應裝置，以使反應液均勻進入巖樣并與巖樣反應，同時通過集氣裝置收集反應產生的氣體，并通測氨儀檢測收集到的氣體的含氨濃度；且每次反應結束后，通過回收裝置將反應裝置內的廢液回收，直至膠結完成；

S3、拆卸反應裝置并取出試樣。