渗流-冻融循环作用微生物固化试样制备装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种渗流

【技术实现步骤摘要】
渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置及试验方法


[0001]本专利技术属于渗流冻融试验
，具体涉及一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置及试验方法。

技术介绍

[0002]微生物固化技术是目前地基处理领域的前沿技术，其作为一种新型土体加固方式，可以对一些不满足工程需求的土体进行有效的固化，从而有效改良不良土体的实际工程应用效果。
[0003]现有的微生物固化试样制备装置与方法形式多样，使得微生物固化试样具有较强的离散性、且制备效率低、可对比性差，对后续微生物固化试样强度及变形特性的准确掌握存在一定的制约性。在微生物固化技术的进一步应用过程中，实际环境渗流、冻融循环等作用对固化后土体物理力学特性的影响均不可忽视，但目前相关试验方法对这方面的关注较少，因此，提供一种能够解决现有技术中微生物固化试样制备装置所存在上述问题的新型固化试样制备装置及方法是本领域技术人员所亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置及试验方法，该装置在提高微生物固化试样制备效率的同时，能便于实现微生物固化试样渗流、冻融循环作用的模拟施加，对评价环境渗流、冻融作用下微生物固化试样的长期性能具有重要应用价值。该方法步骤简单，能实现不同条件下微生物固化试样的渗透试验。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置，包括应力加载框架、冻融模块、试样腔体、压力传感垫块和渗流模块；
[0006]所述应力加载框架由底板、顶板、连杆和伺服气缸组成；所述底板水平的设置在底部，所述顶板水平的设置在底板的上方，其左部和右部分别开设有第一通孔和第二通孔；多根连杆周向环绕的设置在顶板和底板之间，且上下两端分别与顶板和底板固定连接；多个伺服气缸陈列式的排布在顶板的下部，且其缸筒底座与顶板固定连接；
[0007]所述冻融模块由试样下端暖冷板、试样中端组件和试样上端暖冷板组成，所述试样下端暖冷板安装在底板的上端，其与高低温恒温冷浴连接，且其上部在对应多个伺服气缸的位置开设有多个下部承载凹槽，所述试样中端组件安装在试样下端暖冷板的上部，且其中部在对应多个下部承载凹槽的位置开设有贯穿高度方向的多个中部承载腔体；所述试样上端暖冷板安装在试样中端组件的上端，其与高低温恒温冷浴连接，且其下部在对应多个承载腔体的位置开设有贯穿高度方向的多个上部通孔；对应的上部通孔、中部承载腔体和下部承载凹槽形成试样容纳空间；
[0008]多个试样腔体一一对应的设置在多个试样容纳空间的下部，试样腔体的上部空间和下部空间中均安装有固体透水垫块，其中部空间中填充有试样；
[0009]多个压力传感垫块与多个试样容纳空间一一相对应的设置，且一一对应的安装在试样腔体的上端；
[0010]所述渗流模块由试样上连通管网、上端流体管路、下连通管网和试样下端流体管路组成，所述上连通管网埋设在试样上端暖冷板的内部，并且其多个分支管路的出液端依次位于上部通孔边缘的位置，所述试样上端流体管路竖直的设置在顶板上方的左部，其底部连接有与其内腔连通的第一排液管路，第一排流管路穿过第一通孔与上连通管网的进液端连接；所述下连通管网埋设在试样下端暖冷板的内部，并且其分支管路依次穿过多个试样腔体的下部空间，并于下侧固体透水垫块底部的位置设置有若干出水孔，所述试样下端流体管路竖直的设置在顶板上方的右部，其底部连接有与其内腔连通的第二排液管路，第二排液管路穿过第二通孔与下连通管网的进液端连接。
[0011]作为一种优选，多个伺服气缸通过高压管路与气压源连接。
[0012]进一步，为了方便获得渗流水力梯度，所述上端流体管路和试样下端流体管路尺寸相一致，且设置位置相一致，且均设置有刻度。
[0013]作为一种优选，所述试样容纳空间和试样腔体均为圆柱形或立方体状。
[0014]进一步，为了方便控制通断及流量，所述第一排液管路和第二排液管路上分别连接有第一控制阀和第二控制阀。
[0015]本专利技术中，应力加载框架可以形成稳固的支撑机构，不仅能方便支撑冻融模块和渗流模块，还能为伺服气缸提供反力支撑，以便于伺服气缸对试样施加设定的法向压力，从而便于实现微生物试样的制备，由于伺服气缸可以提供不同的竖向荷载压力，因而，利用本装置可以方便的制备出不同密度的试样。使试样上端流体管路通过上连通管网与每个试样腔体中上侧的固体透水垫块连通，可以方便向上侧的固体透水垫块中进行注水作业，进而可以方便的实现自上而下的渗流试验；使试样下端流体管路通过下连通管网与每个试样腔体中下侧的固体透水垫块连通，可以方便向下侧的固体透水垫块中进行注水作业，进而可以方便的实现自下而上的渗流试验，同时，还能方便将微生物菌液注入到试样中，以实现微生物固化试样的制备；使试样下端暖冷板和试样上端暖冷板均与高温或低温恒温冷浴连接，可以方便为试样提供冻融所需要的温度的环境，进而可以便捷的实现不同温度条件下的冻融循环试验。该装置可以实现微生物固化试样的批量制备，可极大提高微生物固化试样的制备效率和可对比性，同时，还能方便的进行多种条件下的渗流试验，同时，还能实现多种不同温度条件下的冻融循环试验，能有助于为研究环境渗流、冻融循环作用下微生物固化试样长期性能提供可靠的技术支持。
[0016]本专利技术还提供了一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样试验方法，包括以下步骤：
[0017]步骤一：初始试样填装；
[0018]S11：在底板的上部由下向上依次装配试样下端暖冷板、试样中端组件和试样上端暖冷板，并使上部通孔、中部承载腔体和下部承载凹槽纵向对齐形成试样容纳空间；
[0019]S12：在每个试样容纳空间中设置试样腔体，依次由下向上装配下侧的固体透水垫块、试样和上侧的固体透水垫块；
[0020]S13：在每个试样腔体的上方设置压力传感垫块，并使压力传感垫块贴合的设置在上侧的固体透水垫块的上端；
[0021]S14：将多个伺服气缸对应多个试样腔体安装在顶板上，并使顶板通过连杆支设在试样上端暖冷板的上方；
[0022]S15：利用气压源向多个伺服气缸提供恒定的气压，使多个伺服气缸的活塞杆同步向外部伸出，向上侧的固体透水垫块施加竖向荷载，以将试样压制成特定密度的试样；
[0023]步骤二：微生物固化作用；
[0024]S21：在微生物固化过程中保持伺服气缸的气压恒定，使试样受到恒定的竖向荷载；
[0025]S22：在下端流体管路中注满微生物菌液，打开第二排液管路上的第二控制阀和第一排液管路上的第一控制阀，使微生物菌液依次通过第二排液管路和下连通管网注入到多个试样腔体的底部；在持续注入过程中，利用上连通管网和第一排液管路将多余的微生物菌液导入到上端流体管路的内部；静置设定时间，使注入到试样中的微生物菌液产生微生物固化作用；
[0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置，包括应力加载框架、冻融模块、试样腔体(9)、压力传感垫块(11)和渗流模块；其特征在于；所述应力加载框架由底板(5)、顶板(3)、连杆(5)和伺服气缸(12)组成；所述底板(5)水平的设置在底部，所述顶板(3)水平的设置在底板(5)的上方，其左部和右部分别开设有第一通孔和第二通孔；多根连杆(5)周向环绕的设置在顶板(3)和底板(5)之间，且上下两端分别与顶板(3)和底板(5)固定连接；多个伺服气缸(12)陈列式的排布在顶板(3)的下部，且其缸筒底座与顶板(3)固定连接；所述冻融模块由试样下端暖冷板(6)、试样中端组件(7)和试样上端暖冷板(8)组成，所述试样下端暖冷板(6)安装在底板(5)的上端，其与高低温恒温冷浴连接，且其上部在对应多个伺服气缸(12)的位置开设有多个下部承载凹槽，所述试样中端组件(7)安装在试样下端暖冷板(6)的上部，且其中部在对应多个下部承载凹槽的位置开设有贯穿高度方向的多个中部承载腔体；所述试样上端暖冷板(8)安装在试样中端组件(7)的上端，其与高低温恒温冷浴连接，且其下部在对应多个承载腔体的位置开设有贯穿高度方向的多个上部通孔；对应的上部通孔、中部承载腔体和下部承载凹槽形成试样容纳空间；多个试样腔体(9)一一对应的设置在多个试样容纳空间的下部，试样腔体(9)的上部空间和下部空间中均安装有固体透水垫块(10)，其中部空间中填充有试样(13)；多个压力传感垫块(11)与多个试样容纳空间一一相对应的设置，且一一对应的安装在试样腔体(9)的上端；所述渗流模块由试样上连通管网(16)、上端流体管路(1)、下连通管网(17)和试样下端流体管路(2)组成，所述上连通管网(16)埋设在试样上端暖冷板(8)的内部，并且其多个分支管路的出液端依次位于上部通孔边缘的位置，所述试样上端流体管路(1)竖直的设置在顶板(3)上方的左部，其底部连接有与其内腔连通的第一排液管路(14)，第一排流管路穿过第一通孔与上连通管网(16)的进液端连接；所述下连通管网(17)埋设在试样下端暖冷板(6)的内部，并且其分支管路依次穿过多个试样腔体(9)的下部空间，并于下侧固体透水垫块(10)底部的位置设置有若干出水孔，所述试样下端流体管路(2)竖直的设置在顶板(3)上方的右部，其底部连接有与其内腔连通的第二排液管路(15)，第二排液管路(15)穿过第二通孔与下连通管网(17)的进液端连接。2.根据权利要求1所述的一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置，其特征在于，多个伺服气缸(12)通过高压管路与气压源连接。3.根据权利要求1或2所述的一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置，其特征在于，所述上端流体管路(1)和试样下端流体管路(2)尺寸相一致，且设置位置相一致，且均设置有刻度。4.根据权利要求3所述的一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置，其特征在于，所述试样容纳空间和试样腔体(9)均为圆柱形或立方体状。5.根据权利要求4所述的一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样制备装置，其特征在于，所述第一排液管路(14)和第二排液管路(15)上分别连接有第一控制阀和第二控制阀。6.一种渗流
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冻融循环作用微生物固化试样试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：初始试样填装；S11：在底板(5)的上部由下向上依次装配试样下端暖冷板(6)、试样中端组件(7)和试
样上端暖冷板(8)，并使上部通孔、中部承载腔体和下部承载凹槽纵向对齐形成试样容纳空间；S12：在每个试样容纳空间中设置试样腔体(9)，依次由下向上装配下侧的固体透水垫块(10)、试样(13)和上侧的固体透水垫块(10)；S13：在每个试样腔体(9)的上方设置压力传感垫块(11)，并使压力传感垫块(11)贴合的设置在上侧的固体透水垫块(10)的上端；S14：将多个伺服气缸(12)对应多个试样腔体(9)安装在顶板(3)上，并使顶板(3)通过连杆(5)支设在试样上端暖冷板(8)的上方；S15：利用气压源向多个伺服气缸(12)提供恒定的气压，使多个伺服气缸(12)的活塞杆同步向外部伸出，向上侧的固体透水垫块(10)施加竖向荷载，以将试样(13)压制成特定密度的试样(13)；步骤二：微生物固化作用；S21：在微生物固化过程中保持伺服气缸(12)的气压恒定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，刘志强，卢萌盟，袁帅，赵宁，王磊，渠成业，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：