[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

本發明涉及基于MICP?FR協同加固大尺度軟弱夾層?母巖復合體的注漿方法，包括如下步驟：S1、MICP?FR加固漿液配制及纖維的配備；S2、試樣制備；S3、注漿加固試驗工藝控制；加固效果評價和加固機制解譯步驟。本發明通過MICP?FR加固漿液配制及纖維的配備，選取幾組優秀配比，通過優秀配比的參數，制備含不同長度及數量的纖維的軟弱夾層?母巖復合體試樣以及作為對比試樣的不含纖維軟弱夾層?母巖復合體試樣，然后通過試驗裝置對軟弱夾層?母巖復合體試樣進行注漿加固，提供一個可操作性的注漿方法為實際應用提供一定指導，本注漿方法中的試驗裝置，結構簡單使用，構思巧妙，本注漿裝置適用于米級的大尺度軟弱夾層?母巖復合體試樣的注漿試驗。

技術領域

本發明涉及微生物巖土技術領域，具體涉及基于MICP-FR協同加固大尺度軟弱夾層-母巖復合體的注漿方法。

背景技術

目前我國正在建設和即將興建的水電、礦山和隧道等工程，這些工程所處地質構造復雜，且巖體中存在著較多的不同類型的軟弱夾層。在施工過程中，軟弱夾層和含軟弱夾層的巖體容易出現各種變形破壞問題，成為結構體失穩和破壞的決定性因素，其存在的普遍性給許多巖土工程的穩定性造成嚴重威脅。因此，對軟弱夾層進行加固，使整體巖體更加穩定，顯得尤為重要。實際工程中常用的加固手段為錨桿支護法和注漿加固法。錨桿支護法使用一定數量的錨桿打入巖體中，對巖體進行加固，如專利號為ZL201910604495.1,專利名稱為一種適用于破碎軟弱夾層的預應力錨索，這樣的加固方式會直接破壞原有巖石結構面，可能會導致產生新的裂隙或者裂隙擴張。注漿加固法使用無機或化學材料對巖體進行加固，如專利號為ZL202210498627.9，專利名稱為充填巖體節理軟弱夾層加固裝置及操作方法，但無機及化學注漿加固技術對環境和土體本身造成了很大的污染，另外注漿單元的結構非常復雜，造價高昂，操作不便。

微生物注漿加固技術即MICP加固技術是最近發展起來的一種新型巖土體加固方法。該方法主要利用微生物可以在多孔介質中生長、運移和繁殖等特性進行巖土體改性。相比于傳統加固方法，其具有環境友好性、施工擾動小、工期短、加固效果明顯和低耗能等優勢。但目前微生物加固主要應用于改善土體的孔隙結構及滲透性，提高土體的強度和剛度，鮮有關于軟弱夾層微生物加固相關的研究。另外，使用MICP對軟弱夾層進行加固會出現加固后脆性過高、破壞后易崩裂的缺點。

基于MICP-FR協同加固技術對軟弱夾層-母巖復合體進行加固來解決上述技術問題是一種新的研究方向。然而，當下缺乏相應的試驗裝置和試驗方法，如何設計一套基于MICP-FR協同加固技術對軟弱夾層-母巖復合體進行加固的試驗裝置，以開展MICP-FR協同加固技術對軟弱夾層-母巖復合體進行加固研究，是當下亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是基于MICP-FR協同加固大尺度軟弱夾層-母巖復合體的注漿方法，進行加固試驗，能夠為實際工程應用微生物誘導碳酸鈣沉淀(MICP)協同纖維加筋(FR)對軟弱夾層的加固提供指導。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

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，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