[發明專利]裂隙-孔隙中微生物溶液運移擴散的試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202010711905.5
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111735740A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 劉小軍;崔瀚霆;郜鑫;范金月;潘超釩
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種裂隙?孔隙中微生物溶液運移擴散的試驗裝置及試驗方法，包括模型箱中填充的含裂隙黃土體，含裂隙黃土體中分別設有注漿管和連接數據采集系統濃度傳感器，通過控制灌漿系統注入含裂隙黃土體中細菌菌液和膠結液，數據采集系統獲取含裂隙黃土體中的細菌菌液和膠結液運移信息；通過攝像機獲取含裂隙黃土體中的微生物溶液擴散形貌。本發明采用室內模型試驗的方法較好的模擬不同節理裂隙開度下微生物溶液沿節理裂隙下滲并向兩側土體擴散的動態演化過程，溶液中離子的空間分布規律，解決了含節理裂隙黃土的二維微生物灌漿問題。該方法滿足同時單液注漿和分別雙液注漿的要求，也能實現無壓灌漿和有壓灌漿的注漿過程。

技術領域

本發明屬于巖土模擬試驗設備技術領域，公開了一種裂隙-孔隙中微生物溶液運移擴散的試驗裝置及試驗方法。

背景技術

黃土中普遍發育著垂直向的節理，節理的存在削弱了黃土體的整體強度；節理的開度相比于土體的孔隙要大得多，其孔隙率通常假定為1，在降雨條件下，節理構成了優勢的滲流通道，對水流入滲起到了促進作用，加劇了滑坡等地質災害的發生。黃土節理往往是誘發工程地質災害的主要因素，威脅著黃土地區工程建設的安全。鑒于黃土節理誘發的工程地質災害，節理的修復治理已經成為一項必不可少的研究工作。微生物溶液作為一種新型的綠色環保水溶液，具有低黏滯性、高流動性的特點，可以在較小的灌漿壓力下沿節理下滲，從而實現封堵節理及加固節理周圍一定區域土體的目的。因此開展裂隙-孔隙介質中MICP溶液運移擴散的試驗，研究微生物溶液沿節理裂隙下滲并向裂隙兩側的擴散范圍，和碳酸鈣的充填加固范圍對含節理裂隙的黃土地區的工程具有指導意義。

目前測試裂隙中微生物溶液擴散過程的方法大多應用于具有平行板模型的巖體和混凝土裂隙，是一維的測試裝置；由于巖石和混凝土的強度較高，鉆孔困難，并且鉆孔過程中容易造成巖塊或混凝土塊的開裂使試樣損壞，通常將濃度傳感器的探頭預先埋置在混凝土塊中，與混凝土以前澆筑，這樣不能保證在澆筑過程中采集數據的設備能夠正常工作，可能會缺失某一部分數據，數據采集設備也不能拆裝循環使用，試驗費用較高。

發明內容

為彌補上述測試技術上的缺陷已經解決節理裂隙導致的黃土地區工程建設的問題，本發明的目的在于提供一種裂隙-孔隙中微生物溶液運移擴散的試驗裝置以及微生物溶液沿節理裂隙下滲并向兩側擴散的動態演化過程的試驗方法。解決含節理裂隙黃土的二維微生物灌漿問題，滿足同時單液注漿和分別雙液注漿的要求，實現無壓灌漿和有壓灌漿的注漿過程，測量的精度較高。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

本發明提供一種裂隙-孔隙中微生物溶液運移擴散的試驗裝置，包括模型箱、數據采集系統、攝像機和灌漿系統；所述模型箱中填充含裂隙黃土體，含裂隙黃土體中分別設有濃度傳感器和注漿管，數據采集系統連接濃度傳感器，注漿管與灌漿系統連通；

通過控制灌漿系統注入含裂隙黃土體中細菌菌液和膠結液，數據采集系統獲取含裂隙黃土體中的細菌菌液和膠結液運移信息；通過攝像機獲取含裂隙黃土體中的微生物溶液擴散形貌。

進一步，所述模型箱為鋼化透明玻璃箱，正面標有刻度，含裂隙黃土體填充滿所述模型箱；含裂隙黃土體中部自頂部至底部縱向開設裂隙。

進一步，所述含裂隙黃土體頂部沿中部裂隙向兩側開槽，槽內嵌入有連接橡膠導管的支架，導管與注漿管對接。

進一步，所述灌漿系統包括溶液儲存裝置、供壓設備和導管，溶液儲存裝置依次連通供壓設備和導管至注漿管，將微生物溶液自溶液儲存裝置導入至注漿管中。

進一步，所述若干個注漿管沿中部裂隙平行排布。

進一步，所述數據采集系統包括數據采集器和濃度傳感器，若干個濃度傳感器探頭對稱分布在含裂隙黃土體兩側孔中，通過導線連接到數據采集器。