一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法技术

本发明专利技术属于提升堤基土体抗侵蚀技术领域，公开了一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法，包括S1：选用基础培养基培养铜绿假单细胞菌；S2：先菌株活化培养，然后接种至装有基础培养基的锥形瓶中，最后密封封口培养；S3：利用氯化钙和尿素配制胶结液；S4：微生物活性检测，利用电导率仪测微生物活性；S5：对渗透的堤基土体喷洒微生物菌液，不同堤基土体渗透系数选择不同的方式喷洒；S6：在喷洒微生物菌液后的堤基土体表面缓慢喷洒胶结液，喷洒后保持6～12h；S7：重复3～5次步骤S5和S6，静置风干；本发明专利技术解决了现有技术改善土体力学性能的方法适用范围狭窄、经济成本高和对环境影响大的问题，用于提升堤基土体抗侵蚀性能。用于提升堤基土体抗侵蚀性能。用于提升堤基土体抗侵蚀性能。

A method of using microbial reaction to solidify and improve the erosion resistance of embankment foundation soil

【技术实现步骤摘要】
一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法


[0001]本专利技术涉及提升堤基土体抗侵蚀
，具体为一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法。

技术介绍

[0002]渗透破坏是造成堤防、土石坝以及基坑等失稳破坏的主要原因，是全世界危害最大、造成损失最严重的灾害之一。管涌是渗透破坏的主要形式，堤防管涌破坏是渗透破坏中危害最大的自然灾害。我国地属大陆季风性气候，全年降水的不均匀使得大部分河流在夏季都有安全渡汛问题，洪峰过境时很多河段堤防或土石坝都面临巨大的管涌威胁，管涌造成的灾害更是屡见不鲜。由于管涌破坏具有较大且较广泛的危害性，因此如何提高土体的抗侵蚀能力是非常迫切需要解决的问题。
[0003]传统的土体改良方法，主要可以分为机械方法、物理方法和化学方法。机械方法主要是通过机械碾压夯实土壤，使土壤形成一个紧密的整体，增强其压缩、剪切和耐水性，但施工过程中震动比较大，不适合用于离建筑物较近的区域和狭小的区域；物理方法主要指通过加热、冷却等物理手段对土壤进行处理，以达到稳定土壤的目的，但该方法的经济成本高，对周边的环境影响大；化学方法主要是在土壤中加入一些如水泥、石灰等物质对土壤进行处理，通过化学物质与土壤颗粒、化学物质自身与土壤颗粒自身之间的一系列化学反应或物理化学反应来改良土壤，从而达到稳定土壤的目的，但水泥的生产过程会排放大量的温室气体，需要消耗大量能源，并伴有大量粉尘的产生，对生态环境构成严重威胁。
[0004]微生物岩土工程学是岩土工程的一个新分支，主要是运用微生物的化合反应来解决岩土工程中的问题，通过改善土体力学性能的方法，使其满足工程的需要。利用微生物反应固化技术，与传统方法相比，微生物加固土体技术增加了土体颗粒间的黏聚力，并且还具有反应过程可控制、经济成本低、对环境友好等优势，在提高土体的抗侵蚀特性领域存在重大的应用潜力和应用价值，为堤基防渗处置和堤防大坝的应急抢险、运行维护等提供新途径。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法，以解决现有技术改善土体力学性能的方法适用范围狭窄、经济成本高和对环境影响大的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法，包括以下步骤：
[0008]S1：培养微生物菌液，选用基础培养基培养铜绿假单细胞菌；
[0009]S2：将菌株斜面活化培养，然后用接种环接种至装有基础培养基的锥形瓶中，接着对锥形瓶进行密封封口，最后将其放在恒温振荡培养箱里培养；
[0010]S3：利用氯化钙和尿素配制胶结液；
[0011]S4：微生物活性检测，利用电导率仪测微生物活性，首先标定曲线，将不同浓度的
NH4Cl溶液加入尿素溶液中，待读数稳定时记录电导率值(mS/cm)，绘制铵根离子变化值与电导率变化值的关系曲线；接着测定计算微生物活性，向培养菌液内加入上述相同浓度的尿素溶液中，记录不同时刻的电导率值，通过上述标定曲线计算微生物活性；
[0012]S5：对渗透的堤基土体喷洒微生物菌液，针对不同堤基土体渗透系数选择不同的方式将微生物菌液喷洒至堤基土体表面；
[0013]S6：在喷洒微生物菌液后的堤基土体表面缓慢喷洒胶结液，保持土壤结构，喷洒后保持6～12h，使微生物菌液与胶结液充分接触；
[0014]S7：重复3～5次步骤S5和S6，然后静置风干，完成对堤基土体的固化。
[0015]进一步地，在S1和S2中，使用的基础培养基配方为：牛肉浸膏3g，蛋白胨5g，NaC1 5g，蒸馏水1L，基础培养基的pH值为7.2。
[0016]进一步地，在S2中，活化培养的时间为2h，选用的锥形瓶容量为250mL，锥形瓶内的基础培养基为100mL，对锥形瓶进行密封封口时，先用六层纱布封口后，再用报纸封口，最后将其放置在180r/min、30℃条件的恒温振荡培养箱里培养24h。
[0017]进一步地，在S3中，配制胶结液的氯化钙和尿素的摩尔浓度比为2:3。
[0018]进一步地，在S5中，对于渗透系数较大的土体，由于堤基土体较为松散，微生物菌液入渗较快，直接在存在渗漏问题的堤基土体表面缓慢喷洒培养好的微生物菌液，对于渗透系数较小的堤基土体，由于堤基土体较为密实，微生物菌液入渗较慢，预先在堤基土体表面进行钻孔，然后再将微生物菌液喷洒至堤基土体表面，使微生物菌液从堤基土体表面和堤基土体内部入渗。
[0019]进一步地，在S5中，在堤基土体表面喷洒微生物菌液的具体方法为：在养护环境温度为25℃下，向堤基土体表面缓慢均匀喷洒微生物菌液，使微生物菌液缓慢下渗，将菌液与土颗粒充分接触，保持6h～12h，保证微生物充分渗透堤基土体。
[0020]进一步地，在S6中，喷洒胶结液的容积量为喷洒微生物菌液溶剂量的0.5～2倍，喷洒量的计算模型为：
[0021]W＝S
×
F
×
T
[0022]式中：W为喷洒总量，L；S为喷洒的表面面积，m2；F为喷洒强度，L/min
·
m2；T为喷洒持续时间，s；
[0023]其中，喷洒强度F由使用的喷嘴直径、作用面积以及土体天然含水率所决定，计算模型为：
[0024][0025]式中：η为喷嘴效率系数，一般取1.0～1.3；S为喷洒的表面面积，m2；ω为土体含水率，％；d为喷嘴直径，mm。
[0026]进一步地，在S6中，喷洒胶结液的方法为：先利用可调式喷洒装置，在堤基表面均匀喷洒菌液或氯化钙与尿素混合液；为提高钙离子的利用率，加入过量的尿素溶液，以便提供过量的碳酸根离子使其钙离子充分反应；刚开始堤基表面较干燥，随着胶结液喷洒量积累，表层土体的含水率上升，逐渐减少喷洒量；为减少溶液的流失量，保证利用率，遵循少量多次、逐次递减原则进行喷洒。
[0027]本技术方案的有益效果是：
[0028]1、本专利技术利用微生物反应形成胶结固化层，对堤基土体进行快速防渗处置，形成细菌群落后采用营养液维护，降低了菌液用量；
[0029]2、微生物反应加固后能提升土体的强度、刚度及水稳性，并且维持土体良好的透气性；
[0030]3、对堤基上的植物生长是有利的，通过提高土壤水分保持能力来供给植物生长的水分，改善土壤质量促进植物生长；
[0031]4、整个过程便于控制，适用工况范围宽广，经济成本低，也不会对周边的生态环境带来影响，易于推广运用。
附图说明
[0032]图1为一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法的流程图；
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：
[0034]如图1所示，一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法，包括以下步骤：
[0035]S1：培养微生物菌液，选用基础培养基培养铜绿假单细胞菌，其中，基础培养基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：培养微生物菌液，选用基础培养基培养铜绿假单细胞菌；S2：将菌株斜面活化培养，然后用接种环接种至装有基础培养基的锥形瓶中，接着对锥形瓶进行密封封口，最后将其放在恒温振荡培养箱里培养；S3：利用氯化钙和尿素配制胶结液；S4：微生物活性检测，利用电导率仪测微生物活性，首先标定曲线，将不同浓度的NH4Cl溶液加入尿素溶液中，待读数稳定时记录电导率值(mS/cm)，绘制铵根离子变化值与电导率变化值的关系曲线；接着测定计算微生物活性，向培养菌液内加入上述相同浓度的尿素溶液中，记录不同时刻的电导率值，通过上述标定曲线计算微生物活性；S5：对渗透的堤基土体喷洒微生物菌液，针对不同堤基土体渗透系数选择不同的方式将微生物菌液喷洒至堤基土体表面；S6：在喷洒微生物菌液后的堤基土体表面缓慢喷洒胶结液，保持土壤结构，喷洒后保持6～12h，使微生物菌液与胶结液充分接触；S7：重复3～5次步骤S5和S6，然后静置风干，完成对堤基土体的固化。2.根据权利要求1所述的一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法，其特征在于：在S1和S2中，使用的基础培养基配方为：牛肉浸膏3g，蛋白胨5g，NaC1 5g，蒸馏水1L，基础培养基的pH值为7.2。3.根据权利要求1所述的一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法，其特征在于：在S2中，活化培养的时间为2h，选用的锥形瓶容量为250mL，锥形瓶内的基础培养基为100mL，对锥形瓶进行密封封口时，先用六层纱布封口后，再用报纸封口，最后将其放置在180r/min、30℃条件的恒温振荡培养箱里培养24h。4.根据权利要求1所述的一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的方法，其特征在于：在S3中，配制胶结液的氯化钙和尿素的摩尔浓度比为2:3。5.根据权利要求1所述的一种利用微生物反应固化提升堤基土体抗侵蚀性能的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟汶均，魏红平，汪魁，夏日风，张宏杰，代磊，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：