[实用新型]微生物灌浆技术固结残积土的室内试验装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种微生物灌浆技术固结残积土的室内试验装置。

背景技术：

随着世界范围内可持续发展要求的逐渐提高，绿色环保类工程技术的发展也在不断发展壮大。将微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术用于沙土类软弱土层的强化是一种近年来新兴的灌浆技术，该方法主要利用特定矿化细菌的矿化作用对沙土的力学性能进行强化，具有理论和技术上创新，而且具有灌浆压力小、灌浆范围大、无污染等优点，对生态环境的保护将带来深远的影响。

MICP 技术的兴起已有20来年，然而绝大部分室内试验使用的介质是普通石英砂颗粒，且只有极少数的现场试验和以土壤为胶结对象的微生物灌浆试验。其中最重要的原因是因为普通土壤中的粘粒含量较多，在液体环境中极易出现粘结现象，孔隙率太小以致浆液难以流通或者流通速度过慢。而部分试验采用的石英砂质地坚硬、孔隙较大，液体在砂体内部的流通性也较强，与实际的土壤特性存在较大差别。

此外，灌浆所用模具的选择也尤为重要，它直接关系到胶结体成型的效果，间接影响到胶结体样品后续的试验。目前主流微生物灌浆使用的模具一般是机玻璃柱、注射器、PVC管等，灌浆方法一般是由模具上部先后注入新鲜的菌液和胶结液，底部设置液体收集装置或者底部直接往水池排出渗滤液，模具内沙颗粒经过一定次数的灌浆后胶结成为整体，之后烘干，通过切割机切开模具取出胶结体。由于这种方法制备的胶结体样品难以直接从模具中取出，通常需要将模具切割后才能对胶结体进行后续试验，增大了测试和评价的难度，同时切割也有可能对胶结体本身产生一定的损坏，对后续的测试结果造成一定的误差；而且，市面上PVC管等塑料内管材由于材料制作本身的精度不够，内径不够均匀，且不符合标准抗压试验要求，制备出的胶结体本身可能就会出现不均匀现象，直接对后续试验结果造成误差。且塑料模具由于其使用的一次性，制备完成一个样品后，经切割后只能直接废弃掉，对资源造成了一定的浪费，同时塑料本分的特性也可能会对环境造成一定的污染。还有，这类灌浆法对于菌液的利用率较低，一般不超过灌入菌液的65%，流出的菌液大多直接遗弃，同样存在较大的资源浪费现象。因此，探索一种简单、高效且节约资源的微生物灌浆方法及模具是十分必要的。

发明内容：

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种微生物灌浆技术固结残积土的室内试验装置，该微生物灌浆技术固结残积土的室内试验装置结构简单、设计合理，有利于节约资源和减少试验数据与实际土壤特性的差距。

本实用新型微生物灌浆技术固结残积土的室内试验装置，其特征在于：包括铁架台和夹持固定在铁架台上的不锈钢对开模具，所述不锈钢对开模具内填有残积土颗粒，所述不锈钢对开模具内且位于残积土颗粒上、下方依次设有粗砂垫层和纱布垫层，所述不锈钢对开模具端口分别塞设上单孔橡胶塞和下单孔橡胶塞，所述下单孔橡胶塞上穿入下引流管，所述下引流管上设有止水夹，所述上单孔橡胶塞依次连接导流管和储液装置，所述导流管中段连接有蠕动泵。

进一步的，上述不锈钢对开模具内壁贴有防水薄膜，所述残积土颗粒位于防水薄膜内。

进一步的，上述不锈钢对开模具包括两个半圆环形柱体和设在半圆环形柱体侧边的翼板，所述翼板上设有穿孔以利于穿设螺栓固定，所述半圆环形柱体的一侧接合面上设有凹槽，另外一侧接合面上设有凸筋。

本实用新型微生物灌浆技术固结残积土的室内试验方法，其特征在于：微生物灌浆技术固结残积土的室内试验装置包括铁架台和夹持固定在铁架台上的不锈钢对开模具，所述不锈钢对开模具内填有残积土颗粒，所述不锈钢对开模具内且位于残积土颗粒上、下方依次设有粗砂垫层和纱布垫层，所述不锈钢对开模具端口分别塞设上单孔橡胶塞和下单孔橡胶塞，所述下单孔橡胶塞上穿入下引流管，所述下引流管上设有止水夹，所述上单孔橡胶塞依次连接导流管和储液装置，所述导流管中段连接有蠕动泵；试验时：

（1）使用菌种为巴氏芽孢杆菌，在34°、150rpm条件下培养24h，即可得到待用的灌浆菌液；菌液OD600为1.63~1.68，脲酶活性2.2mM/min~5.6mM/min；

（2）使用的胶结液为尿素和氯化钙的混合液，且尿素和氯化钙的摩尔浓度比为1.1:1；

（3）灌浆前在菌液中添加一定量氯化钙，并混合均匀，每30ml菌液添加0.1g氯化钙；

（4）将待胶结的残积土颗粒装入不锈钢对开模具内，两端分别铺设一层0.5cm厚的纱布和0.5cm厚的粗砂，用单孔橡胶塞密封，同时紧贴模具内侧设置一层防水薄膜；