一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置及方法，包括底盘，底盘上由外向内依次设有外圆筒、砂土装填容器及多孔管；外圆筒与砂土装填容器之间预留溶液储存空间，砂土装填容器通过周向的溶液入渗孔与溶液储存空间连通；所述多孔管竖直设置在砂土装填容器内且上下端通过封堵塞完成封堵或打开；外圆筒上方设有外压力传递机构或内压力传递机构，外压力传递机构下端与溶液储存空间的横截面相匹配，内压力传递机构的横截面与多孔管的横截面相匹配；外压力传递机构或内压力传递机构另一端通过驱动装置驱动。本发明专利技术一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置及方法，可减少加固体扰动且使得溶液分布更加均匀。
【技术实现步骤摘要】
一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置及方法
本专利技术为一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置及方法，涉及微生物加固灌浆
技术介绍
当前，微生物灌浆加固中所涉及的灌浆技术较多，常见的有：(1)顶面入渗法，这种方法是溶液依靠自身的重力或者借助蠕动泵提供的压力使得溶液从加固体的顶面渗入内部。实施时虽对加固体基本无扰动,但微生物矿化作用在砂土颗粒间快速析出方解石凝胶，堵住渗流路径，最终只是在加固体两端颗粒胶结良好，而中间部分依旧处于颗粒分散状态，总体加固效果不佳。(2)注射法，该法是依靠注射器提供的压力，通过针头使得溶液渗透到加固体的较深处。但其不足之处：会对加固体产生扰动；溶液分布不均，局部加固效果有差异；由于胶结作用，后续针头较难插入。(3)浸泡法，用带细孔的管状体将砂土体临时固住，整体浸入溶液，溶液全方位的渗入加固体。该法的特点是溶液能够无死角的渗入加固体，同样的不足之处也是随着时间的推移，后续溶液难以渗入更深处，最终只是外围一层加固效果好，内部基本没有生成方解石凝胶。另外，这种方法耗材严重，成本高。除了上述的常见的灌浆方式以外，其余的灌浆方式就不一一赘述了。总的来说，当前在灌浆方面存在的问题主要是微生物矿化作用生成的凝胶物质会填充加固体内部渗流路径；另外生成的凝胶物质分布不均匀，加固体外缘填充多，内部少，因此加固体各处的加固效果具有差异。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置及方法，不仅可减少对加固体的扰动，且降低养护成本；另外，还可使溶液在加固体中渗透速度适宜，分布均匀。相较于其他灌浆方式，在一定程度上节省了菌液、胶结液等的使用量。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置,承载装置、压力加载装置；所述承载装置包括底盘，底盘上由外向内依次设有外圆筒、砂土装填容器及多孔管；其中，外圆筒与砂土装填容器之间预留溶液储存空间，砂土装填容器通过周向的溶液入渗孔与溶液储存空间连通；所述多孔管竖直设置在砂土装填容器内且上下端通过封堵塞完成封堵或打开；所述压力加载装置包括外压力传递机构和内压力传递机构，外压力传递机构下端与溶液储存空间的横截面相匹配且可密封伸入到溶液储存空间内，内压力传递机构的横截面与多孔管的横截面相匹配且可密封伸入到多孔管内；外压力传递机构或内压力传递机构另一端通过驱动装置驱动。所述底盘中心设有第一通孔，多孔管下端穿过第一通孔与软管、废液收集容器依次连通。所述砂土装填容器采用拼接式结构，且上端封闭、下端设置在底盘的限位套内。所述砂土装填容器内侧壁上设有圆筒状滤纸。所述驱动装置包括PC智能控制液压千斤顶，PC智能控制液压千斤顶设置在反力架上且通过控制器控制。所述多孔管上布满通孔且包裹一层滤纸。一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化方法：包括以下步骤：步骤1）、当进行径向辐射向内灌浆时，拧紧封堵塞，将多孔管上部密封。溶液盛装于溶液储存空间内。PC智能控制液压千斤顶对外压力传递机构施力，使得外压力传递机构逐步向下进入到溶液储存空间内。在一定压力作用下，溶液通过溶液入渗孔由外向内入渗加固体，废液汇集于加固体中部，经过多孔管后，从废液收集口排出。步骤2）、当进行径向辐射向外灌浆时，拧紧封堵塞，将多孔管下部密封。溶液盛装于多孔管内。PC智能控制液压千斤顶对内压力传递机构施加压力，使得内压力传递机构逐步向下进入到多孔管内。在一定压力作用下，溶液通过多孔管的孔从加固体内部向外扩散渗透。步骤3）、步骤1）和步骤2）交替进行，且二者分别施加分级阶梯型压力，直到灌浆结束。步骤4）、随后，在砂土装填容器四周的溶液储存空间内填充发热材料，在不扰动加固体的情况下进行烘干养护，养护结束后，加固体具有一定的强度再拆去砂土装填容器，整个灌浆及初步养护过程结束。本专利技术一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置及方法，具有以下技术效果：1）、本装置采取内外双向辐射灌浆交替进行：先向内径向辐射灌浆，通过外部压力加载装置施加阶梯型压力；再向外径向辐射灌浆，通过人工或内部压力加载装置施加所需压力，通过内外径向辐射灌浆，交叉进行，使得溶液分布更加均匀。2）、本装置采用实时可控的压力加载方式，且随着灌浆次数的递增，所施加的压力值呈阶梯增长。在砂土试验中，灌浆时通常所施加的压力不超过0.1Mpa，经初步计算得出800N为压力极限值，故以200N、400N、600N、800N逐步递增施加压力，相较于恒定压力，通过压力分级加载的方式，能使得溶液渗透更加充分，保证了灌浆效果。3）、现有的方式一般是灌浆结束后需将试样取出放置烘箱中进行烘干养护，其过程对加固体产生无法规避的扰动，且烘干箱能源消耗大。而本装置采用灌浆与烘干养护一体化。即灌浆结束后在溶液储存空间外围放置一层环状的泡沫材料，接着在泡沫层与砂土装填容器之间填充以铁粉、活性炭、蛭石、水、盐为主要成分的发热材料，泡沫层能防止热量向外耗散。此灌浆养护一体化对加固体基本没有扰动，铁粉氧化还原反应产生热量，蛭石延长温度持续时间，烘干养护的成本少但效果好。4）、整个装置中的各部件较为独立，拆卸方便，加固后的砂柱可以快速取出，试验的效率提高；另外，根据试验需要，可以实现直径50mm，高度50mm~100mm的圆柱体试样的加固。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术中底盘的结构示意图。图3为本专利技术中底盘的剖视图。图4为本专利技术中外圆筒的结构示意图。图5为本专利技术中砂土装填容器的结构示意图。图6为本专利技术中砂土装填容器的横向剖视图。图7为本专利技术中砂土装填容器的零件图。图8为本专利技术中外压力传递机构的结构示意图。图9为本专利技术中内压力传递机构的主视图。图10为本专利技术中外压力施力状态示意图。图11为本专利技术中内压力施力状态示意图。图中：控制器1，反力架2，PC智能控制液压千斤顶3，外压力传递机构4-1，内压力传递机构4-2，封堵塞5，砂土装填容器6，溶液入渗孔7，圆筒状滤纸8，溶液储存空间9，外圆筒10，多孔管11，废液收集口12，底盘13，软管14，废液收集容器15，密封橡胶圈4-3，环槽13-1，限位套13-2。具体实施方式如图1所示，一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置,其特征在于：承载装置、压力加载装置。承载装置包括底盘13，底盘13上由外向内依次设有外圆筒10、砂土装填容器6及多孔管11。其中，底盘13外圈设有环槽13-1，外圆筒10卡入环槽内固定且通过橡胶圈进行密封，保证不透水。在环槽13-1内设有限位套13-2，限位套13-2用于安置砂土装填容器6并对其限位。在底盘13的中心钻有第一通孔12，第一通孔12可作为废液收集口兼排气孔，当进行径向辐射向内灌浆时，将第一通孔12与外部的软管14、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置，其特征在于： 承载装置、压力加载装置；/n所述承载装置包括底盘（13），底盘（13）上由外向内依次设有外圆筒（10）、砂土装填容器（6）及多孔管（11）；其中，外圆筒（10）与砂土装填容器（6）之间预留溶液储存空间（9），砂土装填容器（6）通过周向的溶液入渗孔（7）与溶液储存空间（9）连通；所述多孔管（11）竖直设置在砂土装填容器（6）内且上下端通过封堵塞（5）完成封堵或打开；/n所述压力加载装置包括外压力传递机构（4-1）和内压力传递机构（4-2），外压力传递机构（4-1）下端与溶液储存空间（9）的横截面相匹配且可密封伸入到溶液储存空间（9）内，内压力传递机构（4-2）的横截面与多孔管（11）的横截面相匹配且可密封伸入到多孔管（11）内；外压力传递机构（4-1）或内压力传递机构（4-2）另一端通过驱动装置驱动。/n
【技术特征摘要】
1.一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置，其特征在于：承载装置、压力加载装置；
所述承载装置包括底盘（13），底盘（13）上由外向内依次设有外圆筒（10）、砂土装填容器（6）及多孔管（11）；其中，外圆筒（10）与砂土装填容器（6）之间预留溶液储存空间（9），砂土装填容器（6）通过周向的溶液入渗孔（7）与溶液储存空间（9）连通；所述多孔管（11）竖直设置在砂土装填容器（6）内且上下端通过封堵塞（5）完成封堵或打开；
所述压力加载装置包括外压力传递机构（4-1）和内压力传递机构（4-2），外压力传递机构（4-1）下端与溶液储存空间（9）的横截面相匹配且可密封伸入到溶液储存空间（9）内，内压力传递机构（4-2）的横截面与多孔管（11）的横截面相匹配且可密封伸入到多孔管（11）内；外压力传递机构（4-1）或内压力传递机构（4-2）另一端通过驱动装置驱动。
2.根据权利要求1所述的一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置，其特征在于：所述底盘（13）中心设有第一通孔（12），多孔管（11）下端穿过第一通孔（12）与软管（14）、废液收集容器（15）依次连通。
3.根据权利要求1所述的一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置，其特征在于：所述砂土装填容器（6）采用拼接式结构，且上端封闭、下端设置在底盘（13）的限位套（13-2）内。
4.根据权利要求1所述的一种径向辐射灌浆及自养护微生物固化装置，其特征在于：所述砂土装填容器（6）内侧壁上设有圆筒状滤纸（8）。
5.根据权利要求1所述的一种径向辐射灌浆及自...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓华锋，彭萌，徐鹏飞，李冠野，熊雨，李涛，齐豫，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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