本发明专利技术公开了微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置及方法，包括钻杆，所述钻杆内由内至外依次设有第一气管、第二气管、注浆管以及固定管，钻杆的圆周外壁上还设有若干第二伸缩管，第二伸缩管外壁上还设有若干第一出浆孔，第二伸缩管内还设有第一伸缩管，第一伸缩管一端设有解锁块，固定管内还设有移动板，第一气管与移动板连接；钻杆内还设有若干锁紧件，锁紧件能够将圆锥头固定在钻杆的圆周外壁上。本发明专利技术利用设置的第二伸缩管不仅能够扩大微生物注浆固化范围，而且能够实现对土壤任意区域的精准定向固化，提高了对土壤的固化效率，完成对土壤的微生物固化后，第二伸缩管从钻杆上脱落，避免对已固化的土壤造成松动影响。响。响。
【技术实现步骤摘要】
微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置及方法
[0001]本专利技术涉及岩体工程固化防渗
，具体涉及微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置。
技术介绍
[0002]微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种生物诱导矿化反应过程，它利用高产脲酶嗜碱性微生物(如巴氏芽孢杆菌等)自身的新陈代谢作用，在环境中形成碳酸钙沉淀，起到了胶结砂土改良土壤的作用，具有广泛的工程应用前景。根据目前的岩土工程问题和对微生物诱导技术的分析，MICP技术可以运用于解决地基砂土地震液化、边坡加固、防风固砂等问题，与传统的化学胶凝材料相比，该技术具有对环境友好、可操控性强、适用范围广等优点，近年来倍受国内外学者关注。MICP技术研究的发展促使诸多学者通过室内外模拟实验，对菌液、营养液、培养环境等固化条件进行探索，并通过抗压强度、渗透性能等测试来检验其固化效果，以不断完善固化技术，使该技术在解决岩土体问题上能得到广泛运用，实现传统技艺的绿色革命。
[0003]目前，在将微生物浆液注入至土壤内进行土壤固化防护时，大多采用注浆管钻入至待固化的土壤内，然后利用高压泵将微生物浆液通过浆管输送至土壤内，而现有注浆管内的微生物浆液扩散距离有限，导致对土壤固化的范围有限，因此需要频繁使用注浆管钻取不同的注浆孔进行注浆，进而使得工序复杂且固化效率较低，而且无法实现对土壤的定向固化。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置，利用设置的第二伸缩管能够扩大微生物注浆固化范围，提高对土壤的固化效率，实现定向固化，同时在完成微生物对土壤的固化后，能够将第二伸缩管从钻杆上脱落，避免对已固化的土壤造成松动。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置，包括钻杆，所述钻杆内由内至外设有同轴的第一气管、第二气管、注浆管以及固定管；所述钻杆的圆周外壁上还设有若干第二伸缩管，第二伸缩管外壁上还设有若干第一出浆孔，所述第二伸缩管一端设有圆锥头，另一端沿钻杆的径向依次穿插钻杆外壁和固定管后与注浆管可拆式连接，所述第二伸缩管内还设有第一伸缩管，第一伸缩管一端设有解锁块，另一端与第二气管连通，所述固定管内还设有数量与第二伸缩管数量相同的移动板，所述移动板分别位于各个第二伸缩管的上方，并且移动板依次穿插至第二伸缩管和第一伸缩管内，所述第一气管与移动板连接，当向第一气管内通入气体时，移动板能够缩回至固定管内，将第二伸缩管与注浆管分离；所述钻杆内还设有若干锁紧件，锁紧件能够将圆锥头固定在钻杆的圆周外壁上，当向第二气管内通入的气体进入至第一伸缩管内时，解锁块能够对锁紧件进行解锁。
[0007]本技术方案在现有的钻杆内设置有第一气管、第二气管、注浆管以及固定管，第一气管、第二气管、注浆管以及固定管的轴线保持在同一直线上，其中，第一气管和第二气管分别与外界的高压气泵连接，注浆管与外界装有微生物浆液的水泵连接，初始状态时，在钻杆上的锁紧件的作用下，第一伸缩管和第二伸缩管均限制在钻杆内，而圆锥头凸出在钻杆的圆周外壁上，利用钻杆对待固化区域的土壤进行下钻，将钻杆送入至待固化的土壤内，待钻杆到达土壤指定固化深度时，利用外界的高压气泵向第二气管内通入高压气体，高压气体通过第二气管进入至第一伸缩管内，由于本技术方案中第一伸缩管和第二伸缩管均采用由聚乳酸制造而成的波纹管结构，其具有一定的可伸缩特性，当高压气体进入至第一伸缩管内后，能够迫使第一伸缩管沿钻杆的径向发生膨胀拉伸，使得第一伸缩管沿钻杆的径向移动，第一伸缩管在移动的过程中，能够实现对锁紧件的解锁，使得圆锥头能够在钻杆上移动，随着外界的高压气泵不断地向第一伸缩管内通入高压气体，迫使第一伸缩管驱动第二伸缩管一起沿钻杆的径向移动，利用第二伸缩管外端上的圆锥头能够迫使第二伸缩管在土壤内沿水平方向延伸至一定的长度到达指定待固化的位置，扩大了微生物浆液对土壤的固化范围且实现了定向固化，由于设置的第二伸缩管能够在砂土内能够沿某一方定向做直线移动，因此第二伸缩管能够在砂土内沿着某一方向做定向移动，实现了对砂土进行定向固定的作用，在对砂土进行微生物注浆固化时，利用设置的第二伸缩管能够定向移动的特点，使得第二伸缩管能够定向移动至固化区域，保证第二伸缩管内的微生物浆液能够定向流入至需要固化的砂土内，避免在对砂土进行注浆过程中，无法控制微生物浆液的流动方向，导致一部分的微生物浆液流入至其他区域，降低了砂土固化的精准性；具体注浆时，利用外界的水泵将微生物浆液输送至注浆管内，微生物浆液进入至第二伸缩管内，由于第二伸缩管的外壁上设置有若干第一出浆孔，第一出浆孔分布于第二伸缩管外侧段上，进入至第二伸缩管内的微生物浆液通过分布在第二伸缩管上的第一出浆孔流出，从而将微生物浆液注入至待固化土壤内，实现了对砂土进行定向固化的目的，由于钻杆上设置有多个第二伸缩管，使得钻杆一次下钻的过程中能够对不同深度的土壤进行微生物浆液定向输送，另外，利用第一伸缩管通入气体沿水平方向发生拉伸的原理，迫使第二伸缩管在土壤内沿水平方向延伸一点的长度，从而保证微生物浆液能够扩散至更大范围，以提高土壤的固化效率。
[0008]同时，当第二伸缩管在土壤内进行水平方向的移动，扩大微生物浆液的固化范围时，由于设置的第二伸缩管有一定的直径，导致第二伸缩管在土壤内移动的过程中形成了空腔，当完成微生物浆液的注浆对土壤的固化后，需要将钻杆从土壤内取出时，假设将第二伸缩管重新缩回至钻杆内，第二伸缩管在缩回至钻杆内后，会在土壤内留下一个空腔，导致已固化区域的土壤发生松动，影响了对土壤的固化效果，为此，本技术方案设置的第二伸缩管采用由聚乳酸制造而成的波纹管结构，能够降解在土壤内，为此，本技术方案在固定筒上设置了移动板，在对土壤进行微生物浆液注浆过程中，利用设置的移动板能够保证第二伸缩管的端部与注浆管连接稳定，进入至注浆管内的微生物浆液能够通过第二伸缩管流入至土壤内，当完成注浆后，利用外界的气泵向第一气管内通入高压气体，迫使移动板缩回至固定筒内，此时移动板对第二伸缩管的固定效果解除，然后继续向第一伸缩管内通入高压气体，迫使第一伸缩管的长度继续发生改变，从而推动第二伸缩管朝着远离钻杆方向继续移动，保证第二伸缩管的端部未处于钻杆内，此时的第二伸缩管与钻杆发生脱离，使得钻杆在回收时不会带动第二伸缩管往回移，进而避免了第二伸缩管往回移动时土壤发生塌陷的情
况，提高了对土壤的固化效率。
[0009]进一步地，所述第二伸缩管的末端上还设有与第二伸缩管匹配的第一连接筒，所述第一连接筒穿插至固定管内后与注浆管连通；所述第一伸缩管在远离解锁块方向的末端上还设有第二连接筒，第二连接筒与第二气管连通；所述移动板依次穿插至第一连接筒和第二连接筒内。
[0010]设置的第一连接筒和第二连接筒均与移动板进行连接，从而能将第一连接筒和第二连接筒稳定的固定在钻杆内；其中设置的第一连接筒活动插入至注浆管内，为了保证第一连接筒与注浆管连接处的气密性，可以在第一连接筒与注浆管的连接处设置密封圈，保证第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置，包括钻杆(1)，其特征在于，所述钻杆(1)内由内至且外设有同轴的第一气管(4)、第二气管(5)、注浆管(3)以及固定管(2)；所述钻杆(1)的圆周外壁上还设有若干第二伸缩管(8)，第二伸缩管(8)外壁上还设有若干第一出浆孔(21)，所述第二伸缩管(8)一端设有圆锥头(7)，另一端沿钻杆(1)的径向依次穿插钻杆(1)和固定管(2)后与注浆管(3)可拆式连接，所述第二伸缩管(8)内还设有第一伸缩管(6)，第一伸缩管(6)一端设有解锁块(10)，另一端与第二气管(5)连通，所述固定管(2)内还设有数量与第二伸缩管(8)数量相同的移动板(17)，所述移动板(17)分别位于各个第二伸缩管(8)的上方，并且移动板(17)依次穿插至第二伸缩管(8)和第一伸缩管(6)内，所述第一气管(4)与移动板(17)连接，当向第一气管(4)内通入气体时，移动板(17)能够缩回至固定管(2)内，将第二伸缩管(8)与注浆管(3)分离；所述钻杆(1)内还设有若干锁紧件，锁紧件能够将圆锥头(7)固定在钻杆(1)的圆周外壁上，当向第二气管(5)内通入的气体进入至第一伸缩管(6)内时，解锁块(10)能够对锁紧件进行解锁。2.根据权利要求1所述的微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置，其特征在于，所述第二伸缩管(8)位于钻杆(1)内的末端上还设有与第二伸缩管(8)匹配的第一连接筒(9)，所述第一连接筒(9)穿插至固定管(2)内后与注浆管(3)连通；所述第一伸缩管(6)远离解锁块(10)方向的末端上还设有第二连接筒(16)，第二连接筒(16)与第二气管(5)连通；所述移动板(17)依次穿插至第一连接筒(9)和第二连接筒(16)内。3.根据权利要求2所述的微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置，其特征在于，所述固定管(2)内还设有数量与移动板(17)数量相同的第一凹槽，所述第一凹槽内设有第一弹性件(15)和活动板(13)，第一弹性件(15)一端与第一凹槽内底连接，另一端与活动板(13)连接，所述活动板(13)上还设有连接杆(12)，连接杆(12)与移动板(17)连接；所述移动板(17)上设有通孔(14)，所述通孔(14)一端与第一气管(4)连通，另一端与第一凹槽连通，当第一气管(4)内通入气体时，气体能够推动活动板(13)拉动移动板(17)伸入至第一凹槽内。4.根据权利要求3所述的微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置，其特征在于，所述移动板(17)位于第二连接筒(16)内的末端上还设有第二凹槽，第二凹槽与通孔(14)连通，所述第二凹槽内设有第二弹性件(28)和连接块(23)，所述第二弹性件(28)一端与第二凹槽内底连接，另一端与连接块(23)连接，所述移动板(17)的侧壁上还设有连接孔，连接孔与第二凹槽连通，所述连接块(23)的侧壁上还设有第一盲孔，第一盲孔内设有第三弹性件(24)，第三弹性件(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，王保权，向莹，徐彬，王银帅，李涛，雷麒峰，路益，刘雨轩，彭颐祈，戴启辰，彭晨阳，刘丰威，周桂全，林旭，廖明伟，何肖玉，郭豪，陈秋雨，王云翔，赵金龙，张凯，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。