一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪，该制样仪包括注浆液存放皿、蠕动泵、注浆管、橡皮塞、管箍、组合塞、有机玻璃管、止水阀、出液管、渗出液收集皿。该制样仪能够满足各种注浆方法的使用，包括定量注浆与非定量注浆。本实用新型专利技术的制样仪可实现制样与注浆一体化，通过对圆柱体钙质砂试样的无扰动注浆，实现钙质砂圆柱体三轴试样的原位MICP加固，并且整个注浆过程可视，制样效率高，制成的MICP加固钙质砂单元体试样均匀性强。

【技术实现步骤摘要】
一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪
本技术涉及一种制样仪，具体涉及一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪。
技术介绍
我国南海西沙富含钙质砂海床，具有形状不规则、强度低、易破碎等特点。目前南海西沙岛礁建设中常采用混凝土、水泥、石灰或化学注浆等方式加固海床地基，然而水泥、石灰等传统胶凝材料会对改变土体的pH值，使土体呈碱性并形成一定范围的侵蚀环境，对周围海洋生态产生不良影响，且混凝土常因盐类侵蚀而失效，后期维护成本也不容小觑。对于化学灌浆材料而言，除了水玻璃(Na2SiO3)外，大多数化学浆材都是有毒的，严重背离了生态化岛礁建设发展方向。因此，研究生态环保、经济高效的新型钙质砂海床加固技术意义重大。微生物诱导碳酸钙沉积(MicrobiallyInducedCarbonatePrecipitation，简称MICP)技术，是一种常见的生物诱导矿化反应过程，其能够利用微生物新陈代谢过程中的自发反应进行诱导矿物质沉淀胶结颗粒，以解决地基砂土地震液化、边坡加固、防风固沙、岩土材料修复等问题，工程应用前景广阔。钙质砂主要物质成分为碳酸钙，与MICP固化反应的产物相同，因此钙质砂的微生物固化技术具有生态、环保等优点。为充分研究MICP加固钙质砂的动、静力学特性，通常需要开展相应的动、静力三轴试验，然而目前关于能够实现钙质砂三轴圆柱体试样制样、原位固化一体化的仪器装置尚未见诸报道，亟需开展相应技术研究。
技术实现思路
本技术针对现有技术的缺陷，提供一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪，该制样仪不仅实现了MICP固化钙质砂圆柱试样制样过程的可视化，还可以实现制样和原位固化的一体化，显著提高了制样精度和效率。本技术所采用的技术方案是：一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪，包括注浆液存放皿、蠕动泵、注浆管、橡皮塞、管箍、组合塞、有机玻璃管、止水阀、出液管、渗出液收集皿；所述的注浆液存放皿内装有注浆液；所述注浆管用于连接注浆液存放皿与有机玻璃管；所述的蠕动泵设于注浆管上，用于将注浆液注入有机玻璃管中；所述的有机玻璃管是双瓣模经管箍固定得到的，待钙质砂圆柱试样固化后便于在不损害试样的前提下取出试样；且有机玻璃管两端开口，顶部开口装有橡皮塞，底部开口装有组合塞；所述的注浆管穿过橡皮塞中心预留的孔，并伸入有机玻璃管内，所述注浆管的外径大于橡皮塞中心预留的孔的孔径；所述的组合塞由橡皮塞与生化纤维棉组合得到，生化纤维棉为实心圆柱体位于橡皮塞上部，二者紧密配合，组合塞中的生化纤维棉能够防止钙质砂渗出，橡皮塞中心开有供出液管插入的孔，出液管的外径大于橡皮塞中心的孔的孔径，利用组合塞的弹性能够固定出液管的位置；所述的止水阀设于出液管上，用于控住出水量以及停止出水，出液管下部设有螺纹；所述的渗出液收集皿位于出液管下方，用于接从有机玻璃管中流下的注浆液；所述止水阀由套筒和活塞组成，套筒上半部设有竖向开孔且具有内螺纹，下半部设有横向开孔且具有内螺纹，竖向开孔与横向开孔连通，套筒中竖向开孔的内螺纹与出液管螺纹连接，所述活塞具有外螺纹，横向开孔与活塞螺纹配合，通过活塞旋转可将横向开孔完全密封。上述技术方案中，进一步地，所述有机玻璃管带刻度，其内径为39.1mm，在80mm与100mm处各有一条红色刻度线作为所制试样高度的上下限。因此该MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪所制试样尺寸符合《土工试验方法标准》(2019版)规定的三轴压缩试验试样尺寸的直径(D)为39.1mm高度在2D～2.5D范围内的规定，该有机玻璃管总高160mm,其中下部0mm刻度线距玻璃管底端20mm，有机玻璃管上端距100mm刻度线有40mm距离。进一步地，所述有机玻璃管的管壁上设有间距为20mm的主刻度线和间距为2mm的次刻度线，有利于分层压实并严格满足试样规定尺寸。进一步地，所述注浆管的端部位于有机玻璃管刻度线70mm～75mm高度范围内，从而避免因注浆管插入深度过浅使浆液无法渗入到钙质砂试样内部的情况。进一步地，所述的制样仪的制样方法为：先在有机玻璃管中放入土粒粒径小于20mm的钙质砂，分层压实后形成直径为39.1mm，高度为80mm至100mm范围内可调控的圆柱体试样，利用蠕动泵并按相关要求注浆，从而得到符合规范要求的MICP固化钙质砂圆柱体试。更进一步地，制样过程中，注浆全过程可控，待一种浆液注射完成可通过关闭蠕动泵停止注浆，其中，定量注浆时止水阀始终保持关闭状态，非定量注浆时待注浆完成后关闭止水阀，待要开始另一种浆液注射或下一轮注浆只需待满足规定静置时间后替换注浆液或直接打开蠕动泵即可。更进一步地，因为蠕动泵以及止水阀的存在，能够满足各种注浆方法的使用，包括定量注浆与非定量注浆。本技术的制样仪能方便的掌控注浆的结束时间，控制方法为：对于定量注浆，只需在注浆液存放皿中放入定量规定的注浆液，打开蠕动泵关闭止水阀，待注浆液存放皿中的注浆液被注射完毕，关闭蠕动泵即可；对于非定量注浆，只需打开止水阀，待渗出的注浆液能够稳定流出(当注浆液能够匀速流出可视为稳定流出)，则注浆结束，关闭止水阀与蠕动泵。本技术的有益效果在于：本技术可实现制样与注浆一体化，通过对圆柱体钙质砂试样的无扰动注浆，实现钙质砂圆柱体三轴试样的原位MICP加固，制样效率高，制成的MICP加固钙质砂单元体试样均匀性强。采用本技术的MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪制样仪可以三轴试样的分层精确制备，且由于有机玻璃管是透明的，故可实现钙质砂圆柱体试样的制样和注浆的可视化。有机玻璃管是双瓣模，待钙质砂圆柱试样固化后便于在不损害试样的前提下取出试样。管箍可以严密固定有机玻璃管双瓣模进行装样，避免漏浆，在钙质砂圆柱试样固化后可解开管箍，打开有机玻璃管双瓣模，便于在不损害试样的前提下取样。有机玻璃管管壁还设有主、次刻度，有利于制样时分层压实，实现钙质砂三轴试样的精确制作。该制样仪能够满足各种注浆方法的使用，包括定量注浆与非定量注浆。附图说明图1是MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪示意图；图2是有机玻璃管立面图(单位：mm)；图3是橡皮塞示意图(单位：mm)，其中(1)和(2)为其仰视图，(3)为其侧视图；图4是组合塞示意图(单位：mm)，其中(1)为其仰视图，(2)为其俯视图，(3)为其侧视图；图5是出液管示意图(单位：mm)；图6是止水阀视图及剖面图(单位：mm)，其中，(1)为其左视图，(2)为其右视图，(3)为其主视图，(4)为其俯视图，(5)为其1-1剖面图，(6)为其2-2剖面图。图中：1—注浆液存放皿；2—蠕动泵；3—注浆管；4—橡皮塞；5—管箍；6—有机玻璃管；7—组合塞；8—出液管；9—渗出液收集皿；10—止水阀；11—套筒；12—活塞。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明。如图1所示为本技术的一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪，包括注浆液存放皿1、蠕动泵2、注浆管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪，其特征在于，包括注浆液存放皿、蠕动泵、注浆管、橡皮塞、管箍、组合塞、有机玻璃管、止水阀、出液管、渗出液收集皿；/n所述的注浆液存放皿内装有注浆液；所述注浆管用于连接注浆液存放皿与有机玻璃管；所述的蠕动泵设于注浆管上，用于将注浆液注入有机玻璃管中；所述的有机玻璃管是双瓣模经管箍固定得到的，且其两端开口，顶部开口装有橡皮塞，底部开口装有组合塞；所述的注浆管穿过橡皮塞中心预留的孔，并伸入有机玻璃管内，所述注浆管的外径大于橡皮塞中心预留的孔的孔径；所述的组合塞由橡皮塞与生化纤维棉组合得到，生化纤维棉为实心圆柱体位于橡皮塞上部，二者紧密配合，橡皮塞中心开有供出液管插入的孔，出液管的外径大于橡皮塞中心的孔的孔径；所述的止水阀设于出液管上，用于控住出水量以及停止出水，出液管下部设有螺纹；所述的渗出液收集皿位于出液管下方，用于接从有机玻璃管中流下的注浆液；/n所述止水阀由套筒和活塞组成，套筒上半部设有竖向开孔且具有内螺纹，下半部设有横向开孔且具有内螺纹，竖向开孔与横向开孔连通，套筒中竖向开孔的内螺纹与出液管螺纹连接，所述活塞具有外螺纹，横向开孔与活塞螺纹配合。/n...

【技术特征摘要】
1.一种MICP固化钙质砂圆柱试样制样仪，其特征在于，包括注浆液存放皿、蠕动泵、注浆管、橡皮塞、管箍、组合塞、有机玻璃管、止水阀、出液管、渗出液收集皿；
所述的注浆液存放皿内装有注浆液；所述注浆管用于连接注浆液存放皿与有机玻璃管；所述的蠕动泵设于注浆管上，用于将注浆液注入有机玻璃管中；所述的有机玻璃管是双瓣模经管箍固定得到的，且其两端开口，顶部开口装有橡皮塞，底部开口装有组合塞；所述的注浆管穿过橡皮塞中心预留的孔，并伸入有机玻璃管内，所述注浆管的外径大于橡皮塞中心预留的孔的孔径；所述的组合塞由橡皮塞与生化纤维棉组合得到，生化纤维棉为实心圆柱体位于橡皮塞上部，二者紧密配合，橡皮塞中心开有供出液管插入的孔，出液管的外径大于橡皮塞中心的孔的孔径；所述的止水阀设于出液管上，用于控住出水量以及停止出水，出液管下部设有螺纹；所述的渗出液收集皿位于出液管下方，用于接从有...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱剑锋，杨浩，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33