[实用新型]一种研究水平流动下微生物诱导碳酸钙沉淀改良地基的实验设备有效
申请号: | 202120085683.0 | 申请日: | 2021-01-13 |
公开(公告)号: | CN214530595U | 公开(公告)日: | 2021-10-29 |
发明(设计)人: | 田志锋;唐小微;修志龙;薛志佳;李涛;王晨牟 | 申请(专利权)人: | 大连理工大学 |
主分类号: | E02D1/00 | 分类号: | E02D1/00;E02D3/12 |
代理公司: | 大连理工大学专利中心 21200 | 代理人: | 温福雪 |
地址: | 116024 辽*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 研究 水平 流动 微生物 诱导 碳酸钙 沉淀 改良 地基 实验 设备 | ||
一种研究水平流动下微生物诱导碳酸钙沉淀改良地基的实验设备。设备主要包括蠕动泵,大直径试样器,分隔板,止水阀门,胶皮软管,荧光标记液。通过设置超低高径比的试样器实现灌浆液的水平流动。在试样器内均匀设置多个内隔板实现一次实验的多试样平行验证。通过图像采集系统实现水平流动下微生物运移及碳酸钙生成过程的实时监测。本实用新型所提出的实验装置可以使浆液基本在水平方向流动,实时观测微生物运移与碳酸钙生成过程。同时,利用该设备,通过单次实验即可完成平行验证,提高了研究效率,保证了实验结果可靠性,为研究在水平流动下碳酸钙的分布规律以及作用机理奠定了基础,对推广MICP在地基处理领域的应用具有重要意义。
技术领域
本实用新型属于微生物诱导碳酸钙沉淀加固软土地基的技术领域,具体涉及一种研究水平流动下微生物诱导沉淀改良地基的实验设备。
背景技术
随着人口的增长以及城市化发展的不断进行,可用的建设用地越来越少。为了满足日益增长的建设需求,需要对软弱地基进行加固。灌浆法通过向地下灌注胶结浆液,可以将土颗粒胶结在一起,提高土体强度。灌浆法不需要大型施工机具进场,适用性强,且对周围建筑物扰动小,因此其一直是主要的地基改良方法之一。然而目前的灌浆材料大多存在问题,诸如水泥浆液,渗透性差,灌浆压力大;化学浆液则往往对环境有害。
作为一种新型的地基改良方法,微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)由于其绿色环保,简单高效的特点,已经引起了岩土工程届的广泛关注。通过向土体中注入微生物液以及胶结液,土体中会生成碳酸钙,并填充土体孔隙,或者将土颗粒胶结在一起,提高土体的抗剪强度以及刚度,降低土体的渗透性等。已有研究表明,MICP加固土工程性能的提高依赖于土体中碳酸钙的产量及分布。在其他条件相同的情况下,在土颗粒接触处分布的碳酸钙越多,土体工程性能改善效果越好。
微生物在土体中的存在及分布,胶结液的运移以及生物-化学-土体基质之间的相互作用决定了碳酸钙在土体中的分布。研究菌体在土体中的运移、控制碳酸钙在土体中的空间分布对提高MICP改良土体的有效性至关重要。目前大多数研究都是关于碳酸钙在垂直方向上的运移规律。这主要是因为以往的研究设备大多数采用竖向注浆,灌浆液在注浆压力及重力作用下主要沿竖直方向运移。然而,在实际工程中,灌注的微生物液不仅会沿竖直方向运移,还会沿水平方向移动。微生物在水平方向的运移距离则直接决定了MICP的作用范围。明确微生物在水平方向上的运移能力可以指导注浆施工方案的设计。因此研究微生物在水平方向的运移规律对推广MICP在地基加固方面的应用至关重要。本实用新型提出的一种研究水平流动下微生物诱导碳酸钙沉淀加固地基的实验设备及方法可用于模拟微生物液以及胶结在水平方向的流动,实时观测微生物运移过程和碳酸钙的分布,为研究水平流动下MICP加固土体的作用机理奠定了基础,对推广MICP在地基处理领域的应用具有重要意义。
实用新型内容
为了解决上述问题,本实用新型提供了一种可以同时进行多组平行实验,模拟灌浆液水平流动的实验装置及试验方法,可用于探究水平流动条件下微生物诱导碳酸钙沉淀的分布规律及作用机理。
本实用新型的技术方案:
一种研究水平流动下微生物诱导碳酸钙沉淀改良地基的实验设备,主要由主体结构、注浆系统、出流控制系统以及图像采集系统组成;
主体结构主要由大直径试样器1、底部盖板2、顶部盖板3、分隔板7以及宝塔接头6组成;大直径试样器1为圆筒形状,设计其高度远小于其直径,使注入土体的浆液尽可能沿水平方向流动;大直径试样器1侧壁上设置多个通孔,所有通孔均位于侧壁正中央,通孔到大直径试样器1上、下端的距离相等;通孔中设置有宝塔接头6,宝塔接头6的大直径端旋入通孔中,小直径端出露于大直径试样器1的侧壁;大直径试样器1顶面设置有第二圆环形凹槽15,该第二圆环形凹槽15位于大直径试样器1顶面的中间位置;
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