[發明專利]一種考慮巖石裂隙生物加固-滲流-溫度耦合作用的可視化試驗系統與方法

在審

• 申請號: 202210917554.2
• 申請日: 2022-08-01
• 公開（公告）號: CN115370419A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 馮國輝;徐長節;李雨杰;張恒志;鄭茗旺;楊開放;孫志浩;遲民良
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00;E21D11/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種考慮巖石裂隙生物加固-滲流-溫度耦合作用的可視化試驗系統，其特征在于，包括存儲漿液組件、可拆卸滲流組件、溫度調控組件、動態監測組件和可視化組件；

所述的存儲漿液組件，包括MICP漿液儲存容器和無機鹽溶液儲存容器，儲存容器內的MICP漿液和無機鹽溶液通過注漿導管和液體泵泵入可拆卸滲流組件中；

所述的可拆卸滲流組件包括兩塊平行設置的透明石板和兩個液體收集箱；兩塊透明石板之間存在間隙，形成裂隙結構面；兩個液體收集箱分別位于裂隙結構面的前后兩端；所述液體收集箱兩端設有滲流孔和導管孔；所述液體收集箱的滲流孔所在的一端與裂隙結構面相連；所述無機鹽溶液和MICP漿液分別經注漿導管、液體泵、以及位于前端的液體收集箱對裂隙結構面進行填充，液體僅能在水平方向上進行滲流；位于后端的液體收集箱用于在裂隙結構面填充完成后對液體進行回收利用；所述裂隙結構面的四周除了與液體收集箱接觸的地方外均涂有防水涂料；

所述的溫度調控組件包括溫度調控器及溫室空腔；所述的存儲漿液組件和可拆卸滲流組件設于溫室空腔中；所述溫度調控器用于調控溫室空腔內的溫度；

所述的動態監測組件包括PC端、壓力傳感器和溫度探頭；所述壓力傳感器用于獲取注漿壓力；所述的溫度探頭用于感知和調整空腔內的室溫；所述PC端通過導線獲取壓力傳感器和溫度探頭的動態數據，并根據所得數據對液體泵的注漿速度和壓力進行調節、或通過溫度調控器對溫室空腔內的室溫進行調節，從而保持室溫的穩定；所述動態監測組件中除了PC端和溫度調控器，其余均處于空腔溫室中；

所述的可視化觀察組件包括正對著的裂隙結構面的高速相機，所述高速相機用于對滲流狀態進行記錄并傳輸至PC端。

2.根據權利要求1所述的考慮巖石裂隙生物加固-滲流-溫度耦合作用的可視化試驗系統，其特征在于，所述注漿導管上設有前止水夾和磁式流量計，分別用于控制監測MICP溶液和無機鹽溶液是否能夠流入裂隙結構面以及測試監測MICP溶液和無機鹽溶液流入裂隙結構面的流速流量；所述注漿導管上設有后止水夾，通過后止水夾可對監測MICP溶液和無機鹽溶液進行回收。

3.根據權利要求2所述的考慮巖石裂隙生物加固-滲流-溫度耦合作用的可視化試驗系統，其特征在于，所述的壓力傳感器數值控制在1～500kPa；所述磁式流量計數值控制在為0～20cm³/s，磁式流量計所測數據傳輸到PC端。

4.根據權利要求1所述的考慮巖石裂隙生物加固-滲流-溫度耦合作用的可視化試驗系統，其特征在于，所述兩塊透明石板之間設有塊剛性連接板，透明石板通過連接螺栓柱與剛性連接板固定連接。

5.根據權利要求1所述的考慮巖石裂隙生物加固-滲流-溫度耦合作用的可視化試驗系統，其特征在于，所述透明石板由透明樹脂材料制成。

6.根據權利要求1所述的考慮巖石裂隙生物加固-滲流-溫度耦合作用的可視化試驗系統，其特征在于，所述MICP灌漿液為：菌液及濃度均為0.5mol/L的尿素和CaCl₂溶液，所述的菌液OD₆₀₀≥1.0，脲酶活性≥2.0mM urea水解/min。

7.根據權利要求1所述的考慮巖石裂隙生物加固-滲流-溫度耦合作用的可視化試驗系統，其特征在于，所述的溫度調控器采用階段周期函數形式輸入，通過給定階段周期函數峰值讓室內溫度維持穩定。