[發明專利]基于MICP-FR協同加固大尺度軟弱夾層-母巖復合體的注漿方法

在審

• 申請號: 202310243215.5
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116122286A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 段淑倩;姜喜慶;熊杰程;曹備;王平;王磊;劉云龍;徐鼎平
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: E02D15/00
• 分類號: E02D15/00;C12N1/20;E02D3/12;C12R1/07
• 代理公司: 鄭州華隆知識產權代理事務所(普通合伙) 41144
• 代理人: 經智勇

1.一種基于MICP-FR協同加固大尺度軟弱夾層-母巖復合體的注漿方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、MICP-FR加固漿液配制及纖維的配備

1)、SP細菌活化、培養及配制細菌溶液；

2)、配制膠結液；

3)、選用合適的纖維；

4)、根據正交試驗設計，將細菌溶液、膠結液以及纖維按照不同參數標準進行混合；

5)、通過掃描電子顯微鏡(SEM)試驗對各混合溶液生成的碳酸鈣晶體進行分析，比較碳酸鈣晶體的尺寸、形態和膠結均勻性，結合生成碳酸鈣的速率，選取幾種生成碳酸鈣速率快、碳酸鈣晶體尺寸適中以及碳酸鈣晶體與纖維之間膠結均勻性好的適合注漿加固的優秀配比；

S2、試樣制備

1)、用原位取樣裝置對軟弱夾層巖體進行原狀樣獲取：

2)、制得不含纖維軟弱夾層-母巖復合體試樣：

3)、根據優秀配比的參數，制得含不同長度及數量的纖維的軟弱夾層-母巖復合體試樣；

S3、注漿加固試驗工藝控制

注漿加固試驗用的注漿裝置包括注漿單元、試樣箱(7)以及廢液收集瓶(8)，所述注漿單元包括用于存放混合漿液的漿液存放瓶(1)、蠕動泵(4)、閥門(5)以及流量計(6)；所述試樣箱(7)用來存放含有不同纖維摻量的軟弱夾層-母巖復合體試樣，所述試樣箱(7)的左側中部設置注漿口(10)且右側底部設置出液口(11)，所述漿液存放瓶(1)通過注漿管(9)與所述蠕動泵(4)連接，所述蠕動泵(4)通過進液管(19)與試樣箱(7)的注漿口(10)連接，所述試樣箱(7)的出液口(11)通過出液管(12)與廢液收集瓶(8)連通，所述注漿單元還包括水箱(2)、設于水箱底部的冷熱單元以及設于水箱上的溫控器(3)，所述漿液存放瓶(1)放置在所述水箱(2)中；

1)、將步驟S2中的含有纖維的軟弱夾層-母巖復合體試樣放入所述試樣箱(7)中；

2)、使用所述溫控器(3)將所述水箱(2)中的水控制在4℃；根據選取的優秀配比，混合細菌溶液和膠結液，形成的混合漿液存放在所述漿液存放瓶(1)中，將漿液存放瓶(1)放置在4℃的水箱(2)中，在4℃水浴環境下保存；

3)、使用所述蠕動泵(4)將所述漿液存放瓶(1)中的混合漿液從軟弱夾層(17)的一側注入軟弱夾層(17)中；

4)、待混合漿液從軟弱夾層(17)的另一側流出后，關閉所述蠕動泵(4)以及所述閥門(5)，并將試樣靜置設定時間；

5)、重復步驟S3中的3)-4)，直至混合漿液無法注入試樣軟弱夾層(17)，固化完成，進行養護。

2.根據權利要求1所述的基于MICP-FR協同加固大尺度軟弱夾層-母巖復合體的注漿方法，其特征在于：步驟S3之后，還具有加固效果評價和加固機制解譯步驟，包括：

1)、MICP-FR協同加固前后宏觀物理力學性質變化對照評價；

2)、MICP-FR協同加固前后細微觀結構變化測定評析；

3)、綜合宏觀特性和微細觀結構變化采用極差分析法和方差分析法得出最優MICP-FR協同加固試驗配比參數標準；

4)、給出軟弱夾層巖體MICP-FR協同加固的“膠結-連通”增強作用機制的宏細觀解譯。

3.根據權利要求1所述的基于MICP-FR協同加固大尺度軟弱夾層-母巖復合體的注漿方法，其特征在于：所述SP細菌為巴氏芽孢桿菌，細菌溶液為巴氏芽孢桿菌溶液，混合漿液包括濃度為0.5～2.5OD₆₀₀的巴氏芽孢桿菌、活性在0.5～2.5mmol/(L·min)的脲酶以及濃度為1.0～3.0mol/L的膠結液，混合漿液的pH值為7.0～9.0，纖維長度為2mm～10mm,纖維加入量為軟弱夾層體積的0.1％～0.5％，正交試驗設計分為25組。

4.根據權利要求3所述的一種基于MICP-FR協同加固大尺度軟弱夾層-母巖復合體的注漿方法，其特征在于：脲酶活性采用NaCl溶液調節，采用電導率法測得，巴氏芽孢桿菌濃度采用分光光度計測得。

5.根據權利要求1所述的基于MICP-FR協同加固大尺度軟弱夾層-母巖復合體的注漿方法，其特征在于：所述溫控器(3)安裝在所述水箱(2)的上部，用來控制水箱中水的溫度。