一种花岗岩地层加固方法技术

本发明专利技术提供了一种花岗岩地层加固方法，属于土木工程技术领域，本发明专利技术培养得到的巴氏芽孢杆菌具有较高的脲酶活性，能快速催化尿素水解生成碳酸根离子，同时利用细菌细胞之间的静电作用，吸引溶液环境中的钙离子团聚在细胞表面，加速碳酸钙的形成，胶凝空鼓中填充的土粒，形成整体强度，以解决现有技术中花岗岩地层注浆加固效果较差的问题。本发明专利技术可以在3

【技术实现步骤摘要】
一种花岗岩地层加固方法


[0001]本专利技术涉及土木工程
，尤其涉及一种花岗岩地层加固方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济建设的蓬勃发展，隧道修建数量不断增加，不同地质条件给隧道施工带来挑战，散体状全风化花岗岩是隧道工程中常见的地层，由于其工程性质的多变性、较低强度及稳定性和工程地质因素的区域性而受到关注。
[0003]花岗岩地层在福建东南沿海地区分布广泛，炎热多雨的区域气候环境使得岩体风化作用强烈，其强度和稳定性大大降低，在富水强风化地层中进行隧道开挖时渗水、突泥灾害频发。针对花岗岩地层遇水软化崩解的特性，在隧道施工过程中经常采用超前帷幕预注浆对其进行地层加固。然而，注浆的水泥浆液终凝时间过长，在一定的水压力差的驱动作用下容易产生管涌现象，导致浆液流失，跑浆，不仅会造成水泥材料的浪费，也达不到良好的注浆止水及强度效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种花岗岩地层加固方法，以解决现有技术中花岗岩地层注浆加固效果较差的问题。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种花岗岩地层加固方法，包括如下步骤：
[0007]S1、在结构空鼓中灌入海底全风化花岗岩，封闭空腔，同时预留进出浆口；
[0008]S2、注入巴氏芽孢杆菌菌液，进行静置；
[0009]S3、注入固定液，所述固定液为氯化钙水溶液；
[0010]S4、注入营养液，所述营养液中尿素和氯化钙的浓度比为1:0.8～1.2；
[0011]S5、重复S2～S4，重复1～3次。
[0012]优选的，所述海底全风化花岗岩、巴氏芽孢杆菌菌液、固定液和营养液的质量体积比为350～450g:50～150ml:20～30ml:400～600ml。
[0013]优选的，所述海底全风化花岗岩的粒径在10mm以下。
[0014]优选的，所述氯化钙水溶液的浓度为0.02～0.08mol/L。
[0015]优选的，所述营养液的总浓度为0.5～1.5mol/L。
[0016]优选的，所述巴氏芽孢杆菌菌液、氯化钙水溶液和营养液的注入速度为2～5ml/min。
[0017]优选的，所述巴氏芽孢杆菌菌液通过以下步骤得到：
[0018]将巴氏芽孢杆菌种子液接种至液体培养基中，扩大培养20～30h，得到巴氏芽孢杆菌菌液。
[0019]优选的，所述液体培养基以水为溶剂，包括如下浓度的组分：酵母提取物10～30g/L、硫酸铵5～15g/L、氯化镍5～15μmol/L。
[0020]优选的，所述液体培养基的pH为8.0～10.0。
[0021]优选的，所述巴氏芽孢杆菌种子液与液体培养基的体积比为1:40～60；
[0022]所述扩大培养的温度为25～35℃，所述扩大培养的转速为100～200rpm。
[0023]本专利技术的技术效果和优点：
[0024]本专利技术培养得到的巴氏芽孢杆菌具有较高的脲酶活性，能快速催化尿素水解生成碳酸根离子，同时利用细菌细胞之间的静电作用，吸引溶液环境中的钙离子团聚在细胞表面，加速碳酸钙的形成，胶凝空鼓中填充的土粒，形成整体强度，可以在3
‑
4天完成土体加固，裂缝填充，在此过程中不会对环境造成二次污染，所用的试剂成本较低，效果更好，花岗岩地层加固后整体强度显著增强，且花岗岩体系内的渗水通道减少，渗透性降低，止水性更好。
附图说明
[0025]图1为海底全风化花岗岩粒径级配曲线图；
[0026]图2为菌液培养过程中菌液生物量和脲酶活性变化图；
[0027]图3为不同营养液浓度下不同注浆次数与试样碳酸钙生成量关系；
[0028]图4为不同营养液浓度下不同注浆次数与试样干密度关系；
[0029]图5为不同营养液浓度下不同注浆次数与试样无侧限抗压强度关系；
[0030]图6为加固试样前后XRD结果对比分析；
[0031]图7为试样加固后SEM结果分析。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种花岗岩地层加固方法，包括如下步骤：
[0033]S1、在结构空鼓中灌入海底全风化花岗岩，使封闭空腔，同时预留进出浆口；
[0034]S2、注入巴氏芽孢杆菌菌液，进行静置；
[0035]S3、注入固定液，所述固定液为氯化钙水溶液；
[0036]S4、注入营养液，所述营养液中尿素和氯化钙的摩尔浓度比为1:0.8～1.2；
[0037]S5、重复S2～S4，重复1～3次。
[0038]在本专利技术中，所述海底全风化花岗岩优选为颗粒状，所述海底全风化花岗岩的粒径优选在10mm以下，进一步优选在5mm以下；所述海底全风化花岗岩、巴氏芽孢杆菌菌液、固定液和营养液的质量体积比优选为350～450g:50～150ml:20～30ml:400～600ml，进一步优选为380～420g:80～120ml:24～26ml:450～550ml，此质量体积比能够满足巴氏芽孢杆菌菌液将海底全风化花岗岩颗粒充分包裹，且能够实现充分的固化效果；本专利技术所述氯化钙水溶液的浓度优选为0.02～0.08mol/L，进一步优选为0.04～0.05mol/L；本专利技术所述营养液中尿素和氯化钙的摩尔浓度比为1:0.8～1.2，优选为1:0.9～1.1，所述营养液的浓度优选为0.5～1.5mol/L，进一步优选为0.8～1.2mol/L，所述营养液的浓度指的是营养液中的含有的总溶质的摩尔浓度；在本专利技术中，所述巴氏芽孢杆菌菌液、氯化钙水溶液和营养液的注入速度优选为2～5ml/min，进一步优选为3～4ml/min。
[0039]在本专利技术中，所述巴氏芽孢杆菌菌液优选通过以下步骤得到：将巴氏芽孢杆菌种子液接种至液体培养基中，扩大培养20～30h，得到巴氏芽孢杆菌菌液，所述巴氏芽孢杆菌
种子液与液体培养基的体积比优选为1:40～60，进一步优选为1:45～55，所述液体培养基优选包括如下浓度的组分：酵母提取物10～30g/L、硫酸铵5～15g/L、氯化镍5～15μmol/L，所述液体培养基中酵母提取物的浓度优选为10～30g/L，进一步优选为15～25g/L，所述液体培养基中硫酸铵的浓度优选为5～15g/L，进一步优选为8～12g/L，所述液体培养基中氯化镍的浓度优选为5～15μmol/L，进一步优选为8～12μmol/L，所述液体培养基的pH优选为8.0～10.0，进一步优选为8.5～9.5；在本专利技术中，所述扩大培养的温度优选为25～35℃，进一步优选为28～32℃，所述扩大培养的转速优选为100～200rpm，进一步优选为140～170rpm。
[0040]下面结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。
[0041]本专利技术所用菌种来源：巴氏芽孢杆菌(Sporosarcina Pasteurii)，购自美国模式培养物集存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种花岗岩地层加固方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在结构空鼓中灌入海底全风化花岗岩，封闭空腔，同时预留进出浆口；S2、注入巴氏芽孢杆菌菌液，进行静置；S3、注入固定液，所述固定液为氯化钙水溶液；S4、注入营养液，所述营养液中尿素和氯化钙的摩尔浓度比为1:0.8～1.2；S5、重复S2～S4，重复1～3次。2.根据权利要求1所述的花岗岩地层加固方法，其特征在于，所述海底全风化花岗岩、巴氏芽孢杆菌菌液、固定液和营养液的质量体积比为350～450g:50～150ml:20～30ml:400～600ml。3.根据权利要求1或2所述的花岗岩地层加固方法，其特征在于，所述海底全风化花岗岩的粒径在10mm以下。4.根据权利要求3所述的花岗岩地层加固方法，其特征在于，所述氯化钙水溶液的浓度为0.02～0.08mol/L。5.根据权利要求4所述的花岗岩地层加固方法，其特征在于，所述营养液的总浓度为0.5～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：许万强，林文彬，程晓辉，罗承浩，孔秋平，郭琼玲，林威，高玉朋，许万洪，卓祖磊，
申请(专利权)人：福建工程学院清华大学，
类型：发明
国别省市：