[發(fā)明專利]基于微生物礦化作用的巖體多尺度裂隙的聯(lián)合修復(fù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110350412.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN113250184B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 泮曉華;唐朝生;施斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D3/12
• 分類號(hào): E02D3/12;C04B30/00;C04B111/70
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陳振華

本發(fā)明提供了一種基于微生物礦化作用的巖體多尺度裂隙的聯(lián)合修復(fù)方法，包括如下步驟：在毫米級(jí)或者厘米級(jí)以上的表面主裂隙中置入注漿管；利用注漿設(shè)備依次將混合漿A、混合漿B、微生物混合液均勻注入深部裂隙；混合漿A通過將以重量份計(jì)的原位巖砂，菱鎂礦粉，尿素溶液，以及脲酶溶液混合攪拌均勻獲得；混合漿B通過將原位巖砂，石灰石粉，尿素溶液，以及巴氏芽孢桿菌菌液混合攪拌均勻獲得；微生物混合液通過將石灰石，尿素溶液，以及菌液混合攪拌均勻獲得；本發(fā)明的基于微生物礦化作用的巖體多尺度裂隙的聯(lián)合修復(fù)方法能夠高壓、高效、高修復(fù)率修復(fù)多尺度裂隙，且具有修復(fù)材料獲取方便、兼容性與耐候性好的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖體修復(fù)技術(shù)，具體涉及一種基于微生物礦化作用的巖體多尺度裂隙的聯(lián)合修復(fù)方法。

背景技術(shù)

裂隙廣泛分布于巖體當(dāng)中，雖有不同的成因，例如風(fēng)化作用、成巖作用和構(gòu)造作用，但在形態(tài)上具有一個(gè)共同特點(diǎn)，那就是尺度的多樣性，往往從臨空面到巖體內(nèi)部呈厘米-毫米-微米式漸變，分布上的隨機(jī)性，交錯(cuò)成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)狀。多尺度復(fù)雜裂隙的修復(fù)加固是巖石力學(xué)與工程領(lǐng)域近些年的一個(gè)研究熱點(diǎn)，因?yàn)槠淙舻貌坏叫迯?fù)，大量地下洞室、礦山、邊坡等工程開挖面巖體在應(yīng)力卸荷或者風(fēng)化過程中發(fā)生漸進(jìn)失穩(wěn)破壞，加速地質(zhì)遺跡、石質(zhì)文化遺產(chǎn)發(fā)生風(fēng)化病害，地下核廢料、能源等儲(chǔ)庫易發(fā)生泄露污染環(huán)境等等。由此可見，巖體裂隙修復(fù)對(duì)巖體工程穩(wěn)定性、地質(zhì)遺跡和石質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)以及巖體工程環(huán)境保護(hù)等方面具有十分重要的理論意義和實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。

多尺度復(fù)雜裂隙的高效和有效修復(fù)加固是一個(gè)難點(diǎn)，在工程建設(shè)領(lǐng)域，水泥漿噴/灌漿是巖體弱風(fēng)化帶和開挖卸荷裂隙常用加固方法；在石質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域，加固材料按材料的主要成分可分為無機(jī)材料和有機(jī)材料。無機(jī)材料像石灰水、氫氧化鋇、堿性硅酸鹽以及高模數(shù)硅酸鉀等自十九世紀(jì)以來就被嘗試用來填充文化遺產(chǎn)淺表風(fēng)化裂隙從而期望達(dá)到防水和加固的目的。有機(jī)材料用于文化遺產(chǎn)的加固已有四十余年，主要有環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、有機(jī)硅類等類型。上述方法在一定程度上實(shí)現(xiàn)了巖體裂隙修復(fù)加固降滲的目的，但這些技術(shù)均存在一定的局限性，當(dāng)裂隙為微米-毫米-厘米多尺度復(fù)雜裂隙時(shí)，其均只能針對(duì)某一單一尺度的裂隙實(shí)現(xiàn)有效的修復(fù)加固。水泥漿漿液由于顆粒較大，滲透性較差，只能填充修復(fù)厘米級(jí)及以上尺度的大裂隙，對(duì)微米、毫米級(jí)的微裂隙無能為力。無機(jī)材料雖滲透性比較好，能入滲并填充微裂隙，但無機(jī)材料與裂隙兩側(cè)的巖石礦物普遍存在粘結(jié)性、兼容性差等不足，在遇到較大的滲透壓時(shí)由于沒有粘結(jié)強(qiáng)度易發(fā)生沖蝕失效，也不能提高巖體的強(qiáng)度，且由于與原巖礦物膨脹系數(shù)的不同在熱脹冷縮過程中易對(duì)裂隙造成二次傷害。有機(jī)材料粘稠性大、滲透性差，難入滲微裂隙且材料耐久性差，裂隙修復(fù)效果持久性差。

針對(duì)現(xiàn)有問題，迫切需要研發(fā)一種能高效、精準(zhǔn)修復(fù)加固巖體微米-毫米-厘米多尺度復(fù)雜裂隙的技術(shù)，且修復(fù)材料應(yīng)與巖體的兼容性好以及材料自身具有強(qiáng)耐候性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種基于微生物礦化作用的巖體多尺度裂隙的聯(lián)合修復(fù)方法。本發(fā)明的基于微生物礦化作用的巖體多尺度裂隙的聯(lián)合修復(fù)方法能夠高壓、高效、高修復(fù)率修復(fù)多尺度裂隙，且具有修復(fù)材料獲取方便、兼容性與耐候性好的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)方案為：

基于微生物礦化作用的巖體多尺度裂隙的聯(lián)合修復(fù)方法，包括如下步驟：

①置入注漿管

需要修復(fù)的巖體表面往往存在多條裂隙，其中主裂隙與大部分的分支裂隙相連通；確定獨(dú)立注漿區(qū)域，每一獨(dú)立注漿區(qū)域至少有一條主裂隙，主裂隙的最小寬度為毫米級(jí)或者厘米級(jí)，在巖體表面主裂隙中置入注漿管，所述注漿管的前端置入在主裂隙的中部或下部；

②表面裂隙封護(hù)