[發(fā)明專利]一種電脈沖處理微生物溶液固土裝置與方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110740036.3
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113279391A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵光輝;程本杰;蔡光華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學
• 主分類號: E02D3/12
• 分類號: E02D3/12;E02D15/00;C09K17/40;C09K17/14
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一種電脈沖處理微生物溶液固土裝置由注漿管2、微生物溶液輸入管5、膠結(jié)液輸入管6、電脈沖發(fā)生器7、電脈沖發(fā)射端、注漿泵12等組成；微生物溶液輸入管5和膠結(jié)液輸入管6外部均纏繞正向電脈沖發(fā)射端和反向電脈沖發(fā)射端。使用該裝置加固地基時，通過在注漿的不同階段，由電脈沖發(fā)生器7發(fā)射特定工作頻率與電壓的電脈沖，處理流經(jīng)微生物溶液輸入管5、膠結(jié)液輸入管6中的溶液，再注入待加固地基，延緩微生物誘導碳酸鈣膠結(jié)物的生成時間，改善微生物注漿加固地基時注漿口附近土體堵塞問題，具有微生物注漿單點加固區(qū)域大、加固體強度均勻性好、材料利用率高、低能耗、環(huán)境污染少的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過電脈沖改變水分子結(jié)構(gòu)改善微生物固土效果的施工裝置與方法，屬于地基處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微生物加固地基一般是利用脲酶微生物水解尿素并誘導碳酸鈣礦物沉積來膠結(jié)松散土體，與傳統(tǒng)膠凝材料加固地基相比，具有環(huán)境污染少、綠色環(huán)保的優(yōu)點。但是，在微生物注漿加固地基時，微生物與膠結(jié)液的礦化誘導反應(yīng)速率較快，且反應(yīng)速率難以控制，易導致注漿口附近土體孔隙堵塞，后續(xù)微生物和漿液無法進入更深層的區(qū)域，最終使加固地基的均勻性和強度等達不到理想效果。因此，微生物注漿過程中如何有效控制注漿口附近土體堵塞、提高注漿加固體均勻性是微生物加固地基技術(shù)面臨的主要困難。

現(xiàn)有技術(shù)一的技術(shù)方案

微生物注漿加固地基，利用脲酶菌或反硝化菌與含鈣離子營養(yǎng)鹽溶液通過注漿的手段，注入待處理地基中，利用微生物誘導碳酸鈣沉淀在土顆粒之間形成膠結(jié)，達到加固地基土的目的。

現(xiàn)有技術(shù)一的缺點

微生物直接注漿的方法采用分段式注漿，交替注入菌液和含鈣源、尿素的膠結(jié)液，當待加固地基為粉土或其他細粒土時，漿液從注漿口滲流擴散到周圍土體時易發(fā)生堵塞，后續(xù)的漿液無法擴散到更遠端的土體孔隙中，導致加固區(qū)域小、加固土體強度不均勻。

現(xiàn)有技術(shù)二的技術(shù)方案

采用微生物攪拌成樁的方法，將微生物菌液與含鈣源、尿素的膠結(jié)液攪拌入待加固土體，利用攪拌機的攪拌葉片旋轉(zhuǎn)原位攪拌混合地基土、菌液與膠結(jié)液，待微生物誘導礦化作用膠結(jié)土體后，形成加固體。

現(xiàn)有技術(shù)二的缺點

由于微生物的活性不一，反應(yīng)速率難以控制，微生物攪拌加固地基的過程中，大量生成不具備膠結(jié)特性的碳酸鈣沉淀，并且在機械攪拌過程中會破壞已生成的膠結(jié)連接，發(fā)生了邊膠結(jié)邊破壞的情況，導致最后形成的加固體強度低，材料利用率低，加固效果不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：現(xiàn)有的微生物注漿加固地基技術(shù)，易于在注漿口附近土體中發(fā)生孔隙堵塞，微生物溶液與膠結(jié)液難以擴散到更大范圍的土體中，導致微生物注漿單點加固區(qū)范圍小而且均勻性差，當待加固地基為粉土或細粒土等孔隙較小的土體時，問題尤其突出。本發(fā)明的目的是改善微生物注漿加固地基時注漿口附近土體堵塞問題，以解決微生物注漿單點加固區(qū)域小、加固體強度不均勻的問題。

技術(shù)方案

技術(shù)原理：低電壓電脈沖能夠增強溶液中水分子極性，改變水分子結(jié)構(gòu)，令溶液中的中的陰、陽離子分別趨向極性水分子的正負極端，限制陰陽離子的自由運動，在微生物誘導碳酸鈣沉積過程中阻礙鈣離子與碳酸根離子結(jié)合生成方解石結(jié)晶，延緩產(chǎn)生碳酸鈣沉淀的時間，改變微生物誘導碳酸鈣的成核方式，生成球霰石結(jié)晶，球霰石不易附著在土顆粒上，注漿時易被漿液直接沖走，保持注漿口附近土體孔隙通暢；采用特定電壓范圍內(nèi)的低電壓電脈沖，能夠使微生物保持較好的活性，同時使?jié){液在土中擴散至一定距離后，水分子的極性減弱并逐漸恢復(fù)至初始狀態(tài)，釋放出原先極化吸附的陰、陽離子，微生物的脲酶水解反應(yīng)生成高附著性的方解石結(jié)晶膠結(jié)土顆粒，同時通過在注漿的不同階段采用特定的電脈沖的工作頻率與電壓，實現(xiàn)即保證脲酶微生物不受電脈沖傷害，又擴大微生物注漿單點加固區(qū)域、提高加固體強度均勻性的目的。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明公開了一種電脈沖處理微生物溶液固土裝置與方法。