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原文传递一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置及使用方法

专利名称：	一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置及使用方法
摘要：	本发明公开了一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置及使用方法。一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置，包括装置底座、模具筒、套管、注浆管和弯曲元传感器。装置底座安装到直剪仪上，装置底座上安装有模具筒。模具筒的外壁上设置有若干弯曲元传感器，模具筒下端设置有若干贯穿其侧壁的排液管。模具筒的内部竖直设置有若干套管，套管的上设置有若干通孔，套管与模具筒之间填充有粗粒土。若干注浆管的下端插入对应的套管，上端均与导液管连接，导液管分别与微生物溶液池和反应液池连接。本发明方便组装及分离，可配制粗粒土粒径范围大，可操作性强，采用饱和注浆与静置反应相结合的方法，提高了反应液的利用率。
专利类型：	发明专利
申请人：	重庆大学
发明人：	孙增春;肖杨;孙越;孟敏强;何想
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN201911292578.8
公开号：	CN111122280A
代理机构：	重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	王翔
分类号：	G01N1/36;G01N1/28;G01N3/24;G;G01;G01N;G01N1;G01N3;G01N1/36;G01N1/28;G01N3/24
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置，其特征在于：包括所述装置底座(1)、承样底座(2)、模具筒(3)、套管(6)、注浆管(7)、弯曲元传感器(8)、蠕动泵(10)、微生物溶液池(11)和反应液池(12)；所述装置底座(1)安装到直剪仪上，装置底座(1)上安装有承样底座(2)，承样底座(2)上安装有模具筒(3)；所述模具筒(3)的外壁上设置有若干弯曲元传感器(8)，模具筒(3)下端设置有若干贯穿其侧壁的排液管(4)；所述模具筒(3)的内部竖直设置有若干套管(6)，套管(6)的上端敞口，下端封闭，套管(6)的管壁上设置有若干通孔；若干所述注浆管(7)的下端分别插入对应的套管(6)内，上端均与导液管(9)连接；所述导液管(9)分别与微生物溶液池(11)和反应液池(12)连接，生物溶液池(11)和反应液池(12)内的液体均通过蠕动泵(10)和导液管(9)排入注浆管(7)。 2.根据权利要求1所述的一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置，其特征在于：所述模具筒(3)为上端敞口且内部中空的圆柱体，该圆柱体由两片对开模(301)拼接而成；将内部中空的圆柱体沿轴线方向平分得到两片所述对开模(301)，这两片对开模(301)接壤处的外壁上均设置有固定板(3011)，固定板(3011)的两端与对开模(301)的轴向两端齐平；两片对开模(301)上的固定板(3011)通过螺栓连接，连接处进行密封处理。 3.根据权利要求2所述的一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置，其特征在于：每片所述对开模(301)的下端均设置有四个贯穿其侧壁的排液管(4)；每片所述对开模(301)的外壁上均设置有三个弯曲元传感器(8)，三个弯曲元传感器(8)沿对开模(301)的长度方向等间距布置。 4.根据权利要求1所述的一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置，其特征在于：所述模具筒(3)内部填充有粗粒土(5)，振捣器(18)对粗粒土(5)进行振捣。 5.根据权利要求1所述的一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置，其特征在于：所述套管(6)的下端呈圆锥状，套管(6)的上段、中段和下段分别记为上部(601)、中部(602)和下部(603)，上部(601)、中部(602)和下部(603)的长度均为套管(6)长度的三分之一；所述上部(601)的管壁上设置有若干个通孔组Ⅰ，每个通孔组Ⅰ包括M个在同一水平面上的通孔，这M个通孔沿套管(6)管径方向均匀布置，2≤M≤4；若干所述通孔组Ⅰ沿上部(601)的轴向等间距布置；所述中部(602)的管壁上设置有若干个通孔组Ⅱ，每个通孔组Ⅱ包括N个在同一水平面上的通孔，这N个通孔沿套管(6)管径方向均匀布置，4≤N≤6；若干所述通孔组Ⅱ沿中部(602)的轴向等间距布置；所述下部(603)的管壁上设置有若干个通孔组Ⅲ，每个通孔组Ⅲ包括L个在同一水平面上的通孔，这L个通孔沿套管(6)管径方向均匀布置，6≤L≤8；若干所述通孔组Ⅲ沿下部(603)的轴向等间距布置。 6.基于权利要求1所述的一种微生物加固粗粒土的大型直剪试验制样装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤： 1)拆除所述直剪仪原有的底座，将装置底座(1)通过螺栓固定在直剪仪上，并在装置底座(1)上安装承样底座(2)； 2)将两片所述对开模(301)通过螺栓固定在承样底座(2)，两片对开模(301)上的固定板(3011)通过螺栓连接并再使用密封胶密封，完成模具筒(3)的拼装； 3)将若干所述套管(6)垂直放置在模具筒(3)中的预定位置，按照预定级配配制粗粒土(5)并均匀混合，分层装入套管(6)与模具筒(3)之间，每层土样采用振捣器(18)进行压实，装填完成后整平试样表面； 4)配制巴氏芽孢杆菌微生物溶液，微生物溶液培养时间为12～24小时，OD600取值范围为0.6～2.0，并将微生物溶液装入所述微生物溶液池(11)，溶液保存温度为4℃； 5)采用浓度为11.1～222g/L的氯化钙溶液和浓度为36～120g/L的尿素溶液混合配制反应液，并装入所述反应液池(12)；其中，所述氯化钙溶液和尿素溶液的体积比为1:1～1:3，浓度比为1:1～1:6，反应液保存温度为10℃； 6)关闭所述排液管(4)，将若干注浆管(7)插入对应的套管(6)中； 7)通过所述蠕动泵(10)从注浆管(7)注入1～1.5倍孔隙体积的微生物溶液；其中，所述微生物溶液注入过程中采用逐步提升注浆管(7)的方式； 8)所述微生物溶液注浆完成后，静置0.5～3小时，打开所述排液管(4)，将微生物溶液排除； 9)再次关闭所述排液管(4)，通过蠕动泵(10)从注浆管(7)注入1～1.3倍孔隙体积的反应液；其中，所述反应液注入过程中采用逐步提升注浆管(7)的方式，逐层加固粗粒土层； 10)所述反应液注浆完成后，静置6～24小时，打开所述排液管(4)，将反应液排除； 11)重复步骤7)、8)、9)、10)三次，检测所述排液管(4)排出的反应液中钙离子的浓度，若钙离子的浓度小于预定值，则试样加固完成，进行步骤12)；若钙离子的浓度大于等于预定值，则继续重复步骤7)、8)、9)、10)，直至排出的反应液中钙离子的浓度小于预定值； 12)通过所述蠕动泵(10)从注浆管(7)注入10倍以上孔隙体积的去离子水，通过排液管(4)排出试样内部残余的反应液和微生物溶液； 13)试样静置6～24小时后，将所述弯曲元传感器(8)固定在对开模(301)侧壁上，通过弯曲元传感器(8)检测不同区域粗粒土层的剪切波速，评估微生物对于粗粒土的加固程度； 14)拆除所述对开模(301)和套管(6)，整平微生物加固后的粗粒土5的表面，套上直剪仪剪切盒进行直剪试验。
所属类别：	发明专利