[发明专利]适用于黏性土柱的抽气负压生物浆灌注装置及灌浆方法

说明书

本发明公开了适用于黏性土柱的抽气负压生物浆灌注装置及灌浆方法，所述包括灌浆部分和制样部分，所述灌浆部分包括密封顶盖、空心花管、双层试样筒、侧壁密封乳胶套、金属底盘、底部密封乳胶套、水分传感器、监测显示器、密封硅胶底座、水气分离器、抽气泵、供液筒；所述制样部分包括制样底座、箍圈、双层试样筒，所述双层试样筒是灌浆部分和制样部分的公共部分。在真空负压的抽气作用下，浆液通过空心花管由土柱中心横向向四周流动，流线沿圆柱径向水平，流场简单，保证了灌浆的均匀性，解决了试样筒底部受抽气负压作用导致试样筒内流场复杂带来的不均匀问题，以及黏性土微生物诱导矿化试验研究时灌浆难，灌浆不均匀且难以定量控制灌入量的问题。

技术领域

本发明属于微生物诱导矿化处理土体领域，具体涉及一种适用于黏性土柱的生物浆灌注装置和方法。

背景技术

由微生物诱导矿化处理重金属污染土和改良土体的物理力学性质，作为土壤修复或地基处理的新方法已经成为当前的研究热点，国内外已有不少学者开展相关方面的研究。如何将固定量菌液和胶结液均匀地灌入土体使其充分反应以达到微生物诱导矿化处理土体的目的是目前该研究领域的技术难题。目前对于粗粒土和砂土的灌浆，采用最广泛的方法是自由入渗法，其效果较好。但自由入渗法对于黏性土效果很差，基本无法入渗。目前不少学者采用拌和法使菌液、胶结液和土体充分混合，但采用该法会扰动原位土体、破坏土体原有结构，且工程量大。因此，需要寻求其他方法实现黏性土的有效灌浆。

目前能够实现黏性土生物灌浆试验的方法有电渗法灌浆、正压灌浆法以及负压灌浆法。电渗法是在土中插入金属电极，并通以直流电，液体在电场作用下，从阳极流向阴极，实现土体的电渗微生物灌浆。但是电渗法灌浆容易造成电极腐蚀，使浆体变浑浊影响微生物活性。此外，还有采用正压力灌浆法，但灌浆的压力难以控制。压力小、流速降低，碳酸钙晶体极易沉积在细小孔隙中，形成生物堵塞；压力大、注浆速度过高，会导致较多的菌液被冲出，碳酸钙沉积量减少。且过高的压力会破坏土体结构，使土体产生劈裂裂缝，裂缝会随着灌浆的进行不断延伸且灌浆时菌液会随着裂缝渗出，导致很难定量估计土体中碳酸盐的生成量。现有的负压灌浆法多采用在试样底部单向抽真空，顶部或侧面灌注浆液，当土样较高时，这种方法很难将浆液均匀的灌入土体中，并且很容易造成上部积液过多而下部未灌满的情况。

发明内容

本发明的目的在于针对目前大多数灌浆方法不能实现黏性土柱原位灌入或虽然能够灌入但效果不理想的问题，提供一种适用于黏性土柱的抽气负压生物浆灌注装置及灌浆方法，解决黏性土微生物诱导矿化试验研究时灌浆难，灌浆不均匀且难以定量控制灌入量的问题，以满足微生物诱导矿化处理土柱的需要。

本发明提供的适用于黏性土柱的抽气负压生物浆灌注装置，包括灌浆部分和制样部分，所述灌浆部分包括密封顶盖、空心花管、双层试样筒、侧壁密封乳胶套、金属底盘、底部密封乳胶套、水分传感器、监测显示器、密封硅胶底座、水气分离器、抽气泵、供液筒；所述制样部分包括制样底座、箍圈、双层试样筒，所述双层试样筒是灌浆部分和制样部分的公共部分；