[发明专利]一种基于微生物矿化对黄土坡面进行加固防护的方法

说明书

本发明公开了一种基于微生物矿化对黄土坡面进行加固防护的方法，基于微生物诱导碳酸钙沉淀的原理，在黄土边坡坡面喷淋脲酶菌溶液和胶结液，通过脲酶菌分泌的脲酶水解尿素，产生碳酸根离子和氢氧根离子，这样在碱性环境下，碳酸根离子会与氯化钙提供的钙离子结合，生成碳酸钙沉淀，这种沉淀多以脲酶菌为核心呈晶体状态，由于脲酶菌附着在黄土颗粒的表面，碳酸钙晶体就会将黄土颗粒胶结在一起，将黄土固化成具有一定的强度和抗冲蚀性能的坚固土体。在黄土边坡表面固化一定厚度的土层，提高黄土坡面土体的抗剪强度，减少降雨入渗，防止坡面侵蚀，增加黄土边坡的稳定性，发挥坡面加固防护的作用。本发明施工简便，耐久性好，环保节能，适合推广应用。

技术领域

本发明属于黄土边坡工程加固技术领域，涉及一种基于微生物矿化对黄土坡面进行加固防护的方法。

背景技术

滑坡是一种山区常见的地质灾害，黄土由于其具有大孔隙、垂直节理及非饱和等特性，在降雨入渗条件下，更容易发生坡面侵蚀及滑坡。因此，黄土边坡的加固防护是水土保持及岩土工程领域的重要科学问题。微生物矿化加固土体是一项新的岩土加固技术，研究最多的就是微生物诱导碳酸钙沉淀的方法固化土壤，该技术具有原理清楚、操作简便、环保节能、强度较高、耐老化等优点。但目前大多处于实验室研究阶段，实际工程应用很少，主要原因是微生物矿化加固土体难以实现大体积、高强度和均匀性。

但对于黄土边坡坡面防护，微生物诱导碳酸钙沉淀方法的工程应用是完全可行的，采用喷淋的方法，可以将黄土边坡的表层进性固化，形成一层硬壳，这样既可以防止坡面土壤侵蚀发生，又可以减少降雨入渗，提高黄土边坡稳定性，可应用于边坡坡面的加固防护。因此，微生物矿化为黄土坡面加固防护提供了新技术和新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微生物矿化对黄土坡面进行加固防护的方法，用于加固黄土边坡坡面，减少土壤侵蚀破坏，提高黄土边坡稳定性。

其具体技术方案为：

一种基于微生物矿化对黄土坡面进行加固防护的方法，包括以下步骤：

步骤1，测定黄土边坡表层土体的天然含水率ω、干密度ρ_d、比重G_s，计算孔隙比e和天然饱和度S_r；

步骤2，由步骤1得到的结果，根据需要固化坡面黄土的厚度D和面积S，计算一次固化处理所需脲酶菌溶液和胶结液(尿素和氯化钙的混合溶液)的量(体积)L，固化厚度D一般为1～3cm；

步骤3，按照计算所需脲酶菌溶液的量，采用少量多次的方法，将脲酶菌溶液均匀地喷淋在需要固化的黄土坡面，尽量不要产生坡面径流，使细菌溶液全部入渗到黄土中；

步骤4，待脲酶菌溶液喷淋结束静置2～3小时后，按照计算用量，将胶结液均匀地喷淋到黄土边坡表面，少量多次，尽量使全部胶结液入渗到黄土中；

步骤5，按照步骤3和步骤4的固化处理方法，每隔24～48小时固化处理一次，根据固化的效果和要求，共处理3～7次。

进一步的，所述步骤1中，天然孔隙比e及饱和度S_r的计算公式如下：

式中：e为天然孔隙比；G_s为土颗粒比重；ρ_d为天然干密度；ρ_w为水的密度；s_r为天然饱和度；w为天然含水率。这两个公式均为土力学基本物理指标计算公式。

进一步的，所述步骤2中，每次加固所需加入脲酶菌溶液和胶结液(尿素和氯化钙的混合溶液)的量(体积)L为需要加固黄土中空气所占的体积，其计算公式如下：