一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置及使用方法。该装置包括升降台、固定支杆、超声波发生器、超声振动棒、模具桶、恒温装置和蠕动泵，升降台安装在固定支杆顶部中间位置，固定支杆的底部设有超声波发生器，升降台的上部设有圆盘，超声振动棒通过螺栓安装固定在圆盘底部，固定支杆左右两侧分别安装有第一蠕动泵和第二蠕动泵，支撑架上安装有模具桶，模具桶在侧壁对称设置进浆口和出浆口。本发明专利技术采取蠕动泵联合超声波振动注浆的方式，将菌液与胶结液的混合溶液在低温下以交叉注浆方式实现微生物加固黏土的多轮处理，可有效提高微生物固化黏土的强度，并保证试样的均匀性与完整性。试样的均匀性与完整性。试样的均匀性与完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及土木工程试验
，尤其涉及一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置及使用方法。

技术介绍

[0002]岩土体中存在着大量的微生物，这些微生物的活动对岩土体的物理以及力学性质有一定的影响。微生物加固技术就是利用自然界中广泛存在的微生物的新陈代谢作用生成碳酸钙结晶胶结土体，从而改善土体的力学性能。该技术具有环境友好、生态低碳等优势。然而，现有MICP技术应用于黏土的固化处理当中时由于黏土颗粒间孔隙较小，对黏土进行微生物固化时会出现加固不均匀、不充分的现象；并且随着加固次数增加，黏土中的孔隙逐渐被碳酸钙填充堵塞，菌液胶结液的入渗也变得越来越困难，对土样有效加固深度有不利影响。因此，利用现有微生物加固技术对黏土进行固化处理往往得到的试样均匀性较差且强度较低。
[0003]在本专利技术之前，专利“一种微生物均匀固化黏土的室内试验装置及方法(公开CN109342135A)”公开了一种可解决微生物固化处理黏土均匀性较差问题的装置，该装置可通过搅拌黏土体并加压进行微生物灌浆对黏土体进行快速均匀的加固，但是该装置会在搅拌过程中对黏土体产生扰动和破坏，并且无法开展多轮灌浆，加固强度有限。专利“一种微生物超声注浆加固地基的装置及其施工方法(公开CN112813953A)”公开了一种利用微生物超声注浆加固地基的进行地基加固的装置及其施工方法，本专利技术该方法利用浆液从管壁有孔的注浆管协同超声波作用向四周扩散，可扩大加固范围可提高加固均匀性，且适用土地类型广泛可以对更深层土体进行加固，但是该装置在操作过程中需要灌浆加固过程中采用的是传统分步布注浆法，即先注入菌液，待菌液内的细菌充分吸附到土颗粒表面后再注入胶结溶液，效率过低，影响进度该操作步骤多，工期长，且可能造成反应液利用率在一定程度上的降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置及使用方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置，包括升降台、超声波发生器、超声振动棒、固定支杆、模具桶、恒温装置和蠕动泵，所述升降台安装在固定支杆正面顶部中间位置，所述固定支杆侧面底部设有超声波发生器，所述升降台的上部设有圆盘，所述超声振动棒通过螺栓安装固定在圆盘底部，所述固定支杆底座中设有圆形转盘，所述圆形转盘上固定安装有模具桶，所述模具桶的侧壁设置进浆口和出浆口，所述固定支杆左右两侧分别安装有第一蠕动泵和第二蠕动泵，所述第一蠕动泵的一端通过第一进浆管连接有进浆桶，所述第一蠕动泵的另一端通过第二进浆管连接进
浆口，所述第二蠕动泵的一端通过第二出浆管连接有出浆桶，第二蠕动泵的另一端通过第一出浆管连接出浆口，所述第一蠕动泵前安装固定有恒温装置，所述进浆桶下部浸没在恒温装置中。
[0006]优选的，所述固定支杆为高15cm宽10cm的不锈钢支架，所述固定支杆底部为长10cm宽10cm的不锈钢底座，所述不锈钢底座内设有直径8cm的圆形转盘，所述圆形转盘可随意旋转，在0
°
、180
°
可固定，所述圆形转盘上设有两个边长0.5cm的正方体凸起。
[0007]优选的，所述升降台最大伸长量为7cm，所述升降台安装在固定支杆上部位置，升降台开关安装在固定支杆侧面位置，所述圆盘为直径10cm的不锈钢圆盘。
[0008]优选的，所述超声波发生器通过电线与超声振动棒连接。
[0009]优选的，所述超声振动棒下端伸入模具桶内不超过2cm。
[0010]优选的，所述模具桶为一个顶部开放，高12cm直径5cm厚度0.5cm的透明PVC容器，所述模具桶底部设有与圆形转盘正方体凸起相匹配的凹槽，所述模具桶通过正方体凸起安装固定圆形转盘上，所述模具桶在侧壁对称设置2个进浆口和2个出浆口，2个进浆口分别为第一进浆口和第二进浆口，2个出浆口分别为第一出浆口和第二出浆口；进浆口位于模具桶底部位置，出浆口位于模具桶顶部位置，左边的从下到上依次为第一进浆口和第二出浆口，右边从下到上依次为第二进浆口和第一出浆口，所述进浆口及出浆口均安装有阀门和滤网，所述阀门安装在进浆口及出浆口外侧，所述滤网安装在进浆口及出浆口内，所述滤网孔径为10μm，所述模具桶内放有黏土试样。
[0011]优选的，所述第一进浆管、第二进浆管、第二出浆管、第一出浆管均为橡胶加压胶管。
[0012]优选的，所述恒温装置温度设置为4℃，所述恒温装置内液面超过进浆液液面。
[0013]优选的，所述进浆液为4℃下菌液与胶结液按1：4的混合溶液，所述菌液为巴氏芽孢八叠球菌菌液，其OD
600
在0.8～1.2之间，所述胶结液所述胶结液为0.5～1mol/L的尿素与氯化钙等浓度混合液。
[0014]还提供了一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置的使用方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一：分别制备OD
600
在0.8～1.2之间的巴氏芽孢八叠球菌菌液和0.5～1mol/L的尿素与氯化钙等浓度混合液，并放入4℃冰箱冷却；
[0016]步骤二：在固定支杆侧面底部安装超声波发生器，在固定支杆顶部中间位置安装固定升降台，并将升降台开关安装在固定支杆侧面位置，升降台的上部设有圆盘，在固定圆盘底部安装超声振动棒，用电线将超声振动棒与超声波发生器连接；
[0017]步骤三：制备黏土试样并装入模具桶中，将模具桶通过正方体凸起安装固定在圆形转盘上；
[0018]步骤四：在固定支杆两侧分别安装第一蠕动泵与第二蠕动泵，在第一蠕动泵前安装恒温装置，在第二蠕动泵前安装出浆桶，用第一进浆管、第二进浆管、第一出浆管、第二出浆管依次将进浆桶、第一蠕动泵、模具桶、第二蠕动泵、出浆桶连接起来；
[0019]步骤五：打开恒温装置开关，并将恒温装置温度设置为4℃，将制备好的菌液与胶结液从冰箱取出后，按1：4的比例倒入进浆桶中混合制备进浆液，将进浆桶放入恒温装置中，使恒温装置内液面高于进浆液液面；
[0020]步骤六：将第二进浆管与第一进浆口连接，打开第一进浆口阀门，使用第一蠕动泵注入进浆液，注入进浆液至黏土试样1.5倍孔隙体积，注浆完成后关闭第一进浆口阀门，并取下第二进浆管，关闭恒温装置开关；
[0021]步骤七：操作升降台，下降超声振动棒至模具桶内溶液液面内，黏土试样表面上方3mm处，打开超声波发生器，调整振动频率，通过超声振动使浆液均匀分布在黏土试样孔隙中，然后关闭超声波发生器，上升超声振动棒至液面以上；
[0022]步骤八：静置六小时，让进浆液在温度逐步上升至室温过程中充分反应生成碳酸钙晶体加固土体，反应结束后将第一出浆管与第一出浆口连接，打开第一出浆口阀门，使用第二蠕动泵抽出剩余浆液，抽浆完成后关闭第一出浆口阀门，并取下第一出浆管；
[0023]步骤九：操作圆形转盘，将模具桶水平旋转18本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置，其特征在于，包括升降台(1)、超声波发生器(2)、超声振动棒(3)、固定支杆(4)、模具桶(5)、恒温装置(6)和蠕动泵(7)，所述升降台(1)安装在固定支杆(4)正面顶部中间位置，所述固定支杆(4)侧面底部设有超声波发生器(2)，所述升降台(1)的上部设有圆盘(10)，所述超声振动棒(3)通过螺栓(9)安装固定在圆盘(10)底部，所述固定支杆(4)底座中设有圆形转盘(11)，所述圆形转盘(11)上固定安装有模具桶(5)，所述模具桶(5)的侧壁设置进浆口和出浆口，所述固定支杆(4)左右两侧分别安装有第一蠕动泵(7
‑
A)和第二蠕动泵(7
‑
B)，所述第一蠕动泵(7
‑
A)的一端通过第一进浆管(18
‑
A)连接有进浆桶(16)，所述第一蠕动泵(7
‑
A)的另一端通过第二进浆管(18
‑
B)连接进浆口，所述第二蠕动泵(7
‑
B)的一端通过第二出浆管(18
‑
D)连接有出浆桶(19)，第二蠕动泵(7
‑
B)的另一端通过第一出浆管(18
‑
C)连接出浆口，所述第一蠕动泵(7
‑
A)前安装固定有恒温装置(6)，所述进浆桶(16)下部浸没在恒温装置(6)中。2.根据权利要求1所述的一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置，其特征在于，所述固定支杆(4)为高15cm宽10cm的不锈钢支架，所述固定支杆(4)底部为长10cm宽10cm的不锈钢底座，所述不锈钢底座内设有直径8cm的圆形转盘(11)，所述圆形转盘(11)上设有两个边长0.5cm的正方体凸起(21)。3.根据权利要求1所述的一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置，其特征在于，所述升降台(1)最大伸长量为7cm，所述升降台(1)安装在固定支杆(4)上部位置，升降台开关(8)安装在固定支杆(4)侧面位置，所述圆盘(10)为直径10cm的不锈钢圆盘。4.根据权利要求1所述的一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置，其特征在于，所述超声波发生器(2)通过电线(12)与超声振动棒(3)连接。5.根据权利要求1所述的一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置，其特征在于，所述超声振动棒(3)下端伸入模具桶(5)内不超过2cm。6.根据权利要求1所述的一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置，其特征在于，所述模具桶(5)为一个顶部开放，高12cm直径5cm厚度0.5cm的透明PVC容器，所述模具桶(5)底部设有与圆形转盘(11)正方体凸起(21)相匹配的凹槽，所述模具桶(5)通过正方体凸起(21)安装固定圆形转盘(11)上，所述模具桶(5)在侧壁对称设置2个进浆口和2个出浆口，2个进浆口分别为第一进浆口(13
‑
A)和第二进浆口(13
‑
B)，2个出浆口分别为第一出浆口(13
‑
C)和第二出浆口(13
‑
D)；进浆口位于模具桶(5)底部位置，出浆口位于模具桶(5)顶部位置，左边的从下到上依次为第一进浆口(13
‑
A)和第二出浆口(13
‑
D)，右边从下到上依次为第二进浆口(13
‑
B)和第一出浆口(13
‑
C)，所述进浆口及出浆口均安装有阀门(14)和滤网(15)，所述阀门(14)安装在进浆口及出浆口外侧，所述滤网(15)安装在进浆口及出浆口内，所述滤网(15)孔径为10μm，所述模具桶(5)内放有黏土试样(20)。7.根据权利要求1所述的一种蠕动泵联合超声波振动的微生物加固黏土试验装置，其特征在于，所述第一进浆管(18
‑
A)、第二进浆管(18
‑
B)、第二出浆管(18
‑
D)、第一出浆管(18
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐，刘琢玉，李易聪，苗成祥，王涵，那云龙，张鑫磊，孙晋晶，夏云刚，
申请(专利权)人：南京吉欧地下空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：