基于冰核活性细菌的高温冻土地基加固方法技术

本发明专利技术涉及一种基于冰核活性细菌的高温冻土地基加固方法。现有冻土地基加固措施存在表现不足、污染冻土资源等问题。本发明专利技术配制培养基；利用培养基对冰核活性细菌进行培养；获取冰核活性细菌溶液；将冰核活性细菌溶液注入需要加固的高温冻土地基区域的高温冻土内；冰核活性细菌在高温冻土内生长繁殖，当其数量在加固区域达到一定浓度，锚固在其细胞外膜的冰核活性蛋白可提高高温冻土内未冻水的冰点，冰核活性细菌便会在相应高温冻土温度下促进冰晶体的形成，加固高温冻土地基。本发明专利技术利用冰核活性细菌对高温冻土地基进行加固，绿色、环保、可持续，不受季节变化限制，对冻土扰动小，且可防止外来生物入侵造成本土生物污染。且可防止外来生物入侵造成本土生物污染。且可防止外来生物入侵造成本土生物污染。

【技术实现步骤摘要】
基于冰核活性细菌的高温冻土地基加固方法


[0001]本专利技术涉及冻土地基加固
，具体涉及一种基于冰核活性细菌的高温冻土地基加固方法。

技术介绍

[0002]高温冻土温度在
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1℃以上，其即使在冻结状态下仍具有极大的压缩性。随着气候变暖以及频繁的工程活动，全球高温冻土面积在不断扩展，尤其是我国青藏高原地区，未来将以
‑
1.5～
‑
0.5℃以上的高温冻土占据主导地位。据调查，在1400千米的青藏工程走廊中，经过高温多年冻土区的工程超过30％且在不断发展，该现状带来的直接影响是：冻土融沉灾害频发，冻土地基承载力下降，建立在冻土上部的建构筑物发生失稳、倾倒以及滑塌破坏。据估计，青藏高原在未来50年内总变形量可能达到30厘米。
[0003]现有主动降温措施如热棒、通风管路基、遮阳棚路基、块石路基及旱桥等成本相对较高、热学效率低、季节匹配性和人为可控性差，且随着全球气候变暖，已有措施表现已不足以应对环境变化的灾害，如青藏公路、铁路的融沉破坏分别占所调查桥梁病害的50％和85％。同时，还有一些针对冻土路基的化学加固方法，主要是通过在冻土中掺入水泥等无机类固化剂，以增强冻土的强度，但其仅是借鉴处理软土地基的方式，无法从根本上解决温升下冻土融沉问题，且会造成冻土加固区域与非加固区域分层，同时水泥、粉煤灰等用于加固冻土的固化剂不仅会污染冻土资源及当地环境，也增加了冻土区的碳排放。因此，亟需探索可持续、环保的新型冻土加固措施以保障冻土地基的长期承载力稳定性，从而提升寒区建立在冻土上交通工程的安全运营并延长交通设施的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于冰核活性细菌的高温冻土地基加固方法，以解决现有冻土地基加固措施存在的表现不足、污染冻土资源等问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]基于冰核活性细菌的高温冻土地基加固方法，所述方法包括：
[0007]配制培养基；
[0008]利用培养基对冰核活性细菌进行培养；
[0009]获取冰核活性细菌溶液；
[0010]将冰核活性细菌溶液注入需要加固的高温冻土地基区域的高温冻土内；
[0011]冰核活性细菌在高温冻土内生长繁殖；
[0012]锚固在冰核活性细菌外膜的冰核活性蛋白为高温冻土内冰的生长提供模板，通过提高高温冻土内未冻水的冰点，从而令高温冻土内的未冻水结冰，加固高温冻土地基。
[0013]进一步地，所述培养基的配方为：
[0014]牛肉膏3g，蛋白胨10g，氯化钠5g，蒸馏水1000mL。
[0015]进一步地，所述培养基的pH值为7.0。
[0016]进一步地，所述冰核活性细菌选自丁香假单胞菌、南极假单胞菌、北极星假单胞菌。
[0017]进一步地，向冰核活性细菌溶液中添加甘油，添加量为冰核活性细菌溶液体积的0.5％～1.2％。
[0018]进一步地，所述方法还包括：
[0019]在注入冰核活性细菌溶液的高温冻土内布设水分传感器；
[0020]利用水分传感器实时监测高温冻土的未冻水含量；
[0021]若高温冻土的未冻水含量高于当地含水率允许范围，则补充注入冰核活性细菌溶液。
[0022]进一步地，当地含水率允许范围的获得过程为：
[0023]在需要加固的高温冻土地基区域现场钻孔并采集冻土样品，测得冻土样品的天然含水率；
[0024]实验室制作重塑试样，通过击实试验获取重塑试样的最优含水率；
[0025]通过剪切试验，获取重塑试样的最不利含水率；
[0026]通过天然含水率、最优含水率以及最不利含水率，获取当地含水率允许范围。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术利用冰核活性细菌(Ice nucleating active bacteria，INAB)对高温冻土地基进行加固，是一种绿色、环保、可持续的冻土地基加固新方法，所采用的冰核活性细菌来源于冻土中已有的本土菌，更加适应寒区的残酷环境，不受季节变化限制，工作性能好。在添加菌液的同时也可促进本土冰核活性细菌的生长，对冻土扰动小，且可防止外来生物入侵造成本土生物污染。
[0029]另外，本专利技术采用冰核活性细菌溶液，在人工注入冻土后可利用冻土优势进行生长繁殖，因为寒区环境适合冰核活性细菌生存且冻土里分布着不同种类的本土冰核活性细菌，人工注入及本土冰核细菌可叠加作用，使冰核活性细菌数量短时间内在需要加固区域达到一定浓度，进而发挥作用，加固成本较传统措施明显较低。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0031]图1是高温冻土地基加固前后冻土的抗剪强度随法向压力变化的关系曲线。
具体实施方式
[0032]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。具体实施方式给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。
[0033]本专利技术的描述中，需要理解的是，使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所
antarctica)、北极星假单胞菌(Pseudomonas borealis)中的一种或几种。这些I型冰核活性细菌虽为人为培养注入，但均为冻土自身也拥有的本土冰核活性细菌，在冻土内广泛分布，另外，在冻土内还分布着其他种类的本土冰核活性细菌，也分布着一些冰核活性真菌，如镰刀真菌等。外加菌与本土菌可联合作用，起到加固作用。
[0040]所述方法包括：
[0041]S1：配制培养基。
[0042]培养基用于诱导冰核活性细菌生长繁殖，确保需要加固冻土区域中冰核活性细菌的初始细胞浓度。配方为：牛肉膏3g，蛋白胨10g，氯化钠5g，蒸馏水1000mL，pH值7.0，121℃，15分钟灭菌，冷却备用。
[0043]也可选取其他类型培养基如KB培养基或NB培养基培养冰核活性细菌。
[0044]多年冻土酸碱性调研显示，青藏高原冻土pH值为8.0～9.0，黑龙江冻土pH值为5.0～9.0，北极冻土pH值为5.6～7.0，南极冻土pH值为7.8～9.8，与冰核活性细菌适宜生长的冻土pH值(5.0～9.0)相近。
[0045]S2：利用培养基对冰核活性细菌进行培养。
[0046]所述冰核活性细菌采用丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)，在30℃温度下培养48
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72小时，培养完成后，置于4℃的恒温恒湿箱内保存备用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于冰核活性细菌的高温冻土地基加固方法，其特征在于：所述方法包括：配制培养基；利用培养基对冰核活性细菌进行培养；获取冰核活性细菌溶液；将冰核活性细菌溶液注入需要加固的高温冻土地基区域的高温冻土内；冰核活性细菌在高温冻土内生长繁殖；锚固在冰核活性细菌外膜的冰核活性蛋白为高温冻土内冰的生长提供模板，通过提高高温冻土内未冻水的冰点，从而令高温冻土内的未冻水结冰，加固高温冻土地基。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述培养基的配方为：牛肉膏3g，蛋白胨10g，氯化钠5g，蒸馏水1000mL。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述培养基的pH值为7.0。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述冰核活性细菌选自丁香假单胞菌、南极假单胞菌、北极星假单胞菌。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐丽云，郑娟娟，金龙，于永堂，彭慧，贾海梁，赵涛，邱培勇，马宇航，段旭，梁博，刘方路，刘慧，党争，谈亚文，郭婷，崔志林，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：