一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置及使用方法

技术领域

本发明属于微生物注浆试验技术领域，具体涉及一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置及使用方法。

背景技术

随着我国基础建设的快速发展，遇到的不良土体越来越多，通常采用添加水泥、石灰、粉煤灰或有机材料来加固土体，但该类材料环保性差，因此，进一步研究不良土体的加固替代技术，实现资源节约型和环境友好型处理至关重要。

微生物固化（Microbially Induced Calcite Precipitation，简称MICP）技术是近年来岩土工程领域新兴起的一种地基处理技术，该技术利用细菌诱导产生的碳酸钙，将松散的土体颗粒胶结成整体，进而达到改善土体力学性能的目的，MICP技术因具备经济、高效和对环境无危害等特点，受到大量学者的广泛关注。申请人在研究中发现，现有技术中的微生物注浆固化砂土的试验装置主要存在以下问题：其一，现有技术中的装置均存在固化效果不均匀现象，导致在土体强度较低时，取样器难以取出完整的试样；其二，现有技术中的装置均存在固化之后，只是在试样表面形成碳酸钙沉淀，试样内部并未产生碳酸钙沉淀。

因此，提供一种能够解决现有技术中微生物注浆固化砂土的试验装置所存在上述问题的微生物加固土用试验装置及方法是本领域技术人员所亟需解决的技术问题。本发明通过调整气压大小来实现固化土效果的突破，设计一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置及使用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装置简单，灌注效率高且固化均匀的试验装置及使用方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置及使用方法，包括制样模具、注液辅助系统。

所述制样模具包括：光敏树脂导管、分流输液管、嵌入式渗液管、留孔蜂窝式漏液圆盖、蜂窝式漏液圆盖、半圆式扣结连接圆筒、圆柱支撑杆。

所述注液辅助系统包括：顶托式凹口支撑架、抽屉式废液收集器、抽屉式废液收集器底部凸起、废液收集器滑轨、装置固定外壳、透明玻璃挡板。

一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置及使用方法，包括以下步骤：

步骤一、将留孔蜂窝式漏液圆盖（3）穿过嵌入式渗液管（1），把半圆式扣结连接圆筒（7）与半圆式扣结连接圆筒（12）通过中部凸起结构扣结连接，其后三者拼接连装到一起，通过开口一侧开始灌注土体，灌满后将开口一侧的蜂窝式漏液圆盖（8）套上，调整位置；

步骤二、将安装完成的制样模具固定在注液辅助系统中，固定时，将圆柱支撑杆（9、11）固定在两侧的顶托式凹口支撑架（10）上，将分流输液管（4）穿过装置固定外壳（5）一侧的孔隙中，把嵌入式渗液管（1）与分流输液管（4）连接，调整位置；

步骤三、抽屉式废液收集器（6）底部设置凸起（14），将底部凸起（14）嵌入装置固定外壳（5）上的废液收集器滑轨（15）中收集通过留孔蜂窝式漏液圆盖（3）与蜂窝式漏液圆盖（8）流出的废液，调整位置，准备注液；

步骤四、注液前，通过抽气泵连接光敏树脂导管（2），将装置内的空气吸干，内部压强小于外部压强，使试样内部处于负压状态，然后开始注液；

步骤五、通过蠕动泵将菌液和胶结液循环经注液软管进行输送，以0.5ml/min的速率使用蠕动泵注入菌液，待20min后停止注入菌液，静置1h；再以0.25ml/min的速率注入胶结液，待40min后停止注入胶结液，再静置1h；

步骤六、重复步骤五，交替注入8轮后，将制样模具从注液辅助系统中取出，放入电热鼓风恒温干燥箱中，控温55℃烘至2h后，将试样脱模，再放入干燥箱中，控温105℃直至完全烘干，开展后续试验测试。

本发明有益效果是：

本装置能够实现对土体进行均匀加固，具有减小材料耗损，便于安装、拆卸的特点，通过本装置注液，使碳酸钙晶体在土体中均匀分布，不仅仅只在土体表面完成固化，克服了传统微生物诱导碳酸钙沉淀技术加固土体的不均匀问题；本装置中制样模具采用PLA聚乳酸塑料熔丝数控加工，整体性好，不容易发生变形，表面赋有防黏层，当试样与模具脱离时，不易造成试样缺角等不利现象出现，使用后的模具容易清理，使用效率高；在使用本装置注液前，通过抽气泵将装置内的空气吸干，内部压强小于外部压强，使试样内部处于负压状态，再进行注浆，无需使用供压设备，不消耗任何能源，安全环保。总体来说，本装置会使MICP技术加固土体过程中更加省时省力，明显提高灌注效率与加固效果。

附图说明

图1是一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置整体结构示意图；

图2是注液辅助系统结构示意图；

图3是抽屉式废液收集器结构示意图；

图4是制样模具整体结构示意图；

图5是嵌入式渗液管结构示意图；

图6是分流输液管结构示意图。

图中：1-嵌入式渗液管、2-光敏树脂导管、3-留孔蜂窝式漏液圆盖、4-分流输液管、5-装置固定外壳、6-抽屉式废液收集器、7-半圆式扣结连接圆筒、8-蜂窝式漏液圆盖、9-圆柱支撑杆、10-顶托式凹口支撑架、11-圆柱支撑杆、12- 半圆式扣结连接圆筒、13-抽屉式废液收集器把手、14-抽屉式废液收集器底部凸起、15-废液收集器滑轨、（16、17、18）-透明玻璃挡板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步清楚、完整地描述。

基于本发明中的实施，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，本发明涉及一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置及使用方法，包括制样模具、注液辅助系统。

所述制样模具包括：光敏树脂导管（2）、分流输液管（4）、嵌入式渗液管（1）、留孔蜂窝式漏液圆盖（3）、蜂窝式漏液圆盖（8）、半圆式扣结连接圆筒 （7、12） 、圆柱支撑杆（9、11）；所述注液辅助系统包括：顶托式凹口支撑架（10）、抽屉式废液收集器（6）、抽屉式废液收集器把手（13）、抽屉式废液收集器底部凸起（14）、废液收集器滑轨（15）、装置固定外壳（5）、透明玻璃挡板（16、17、18）。

一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置及使用方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将留孔蜂窝式漏液圆盖穿过嵌入式渗液管，把半圆式扣结连接圆筒与半圆式扣结连接圆筒通过中部凸起结构扣结连接，其后三者拼接连装到一起，通过开口一侧开始灌注土体，灌满后将开口一侧的蜂窝式漏液圆盖套上，调整位置；

步骤二、将安装完成的制样模具固定在注液辅助系统中，固定时，将圆柱支撑杆固定在两侧的顶托式凹口支撑架上，将分流输液管穿过装置固定外壳一侧的孔隙中，把嵌入式渗液管与分流输液管连接，调整位置；

步骤三、抽屉式废液收集器底部设置凸起，将底部凸起嵌入装置固定外壳上的废液收集器滑轨中收集通过留孔蜂窝式漏液圆盖与蜂窝式漏液圆盖流出的废液，调整位置，准备注液；

步骤四、注液前，通过抽气泵连接光敏树脂导管，将装置内的空气吸干，内部压强小于外部压强，使试样内部处于负压状态，然后开始注液；

步骤五、通过蠕动泵将菌液和胶结液循环经注液软管进行输送，以0.5ml/min的速率使用蠕动泵注入菌液，待20min后停止注入菌液，静置1h；再以0.25ml/min的速率注入胶结液，待40min后停止注入胶结液，再静置1h；

步骤六、重复步骤五，交替注入8轮后，将制样模具从注液辅助系统中取出，放入电热鼓风恒温干燥箱中，控温55℃烘至2h后，将试样脱模，再放入干燥箱中，控温105℃直至完全烘干，开展后续试验测试。

本发明提供了一种基于MICP技术固化土的负压注浆装置及使用方法，此种方式不仅能够减小材料耗损，还能避免因部分土体固结出现灌注不均匀现象，可明显提高灌注效率与加固效果。