[发明专利]一种微生物均匀固化黏土的室内试验装置及方法

权利要求书

1.一种基于微生物技术均匀固化黏土的室内试验装置，其特征在于，包括：动力头（1）、搅拌杆连接头（2）、旋转接头，搅拌杆（3）、搅拌头（5）、压浆泵（7）、输浆管（8）、可移动升降支架（9）以及放置黏土试样的模型箱（10）和至少一个搅拌延长杆（4）；

动力头（1）固定在可移动升降支架（9）上，搅拌杆（3）上端通过搅拌杆连接头（2）与动力头（1）相连接；搅拌杆连接头（2）侧壁上设有进浆口（12），进浆口（12）通过输浆管（8）与压浆泵（7）连接；

搅拌杆连接头（2）、搅拌杆（3）和搅拌头（5）内均设有供浆液流动的通道；搅拌头（5）下部设有搅拌叶片（6）和喷浆口（11），进浆口（12）和搅拌杆（3）上端的浆液通道通过旋转接头连接；

搅拌杆连接头（2）分为上下两部分，上部分相对于动力头（1）固定不动，进浆口（12）位于上部分的侧壁；下半部分能够相对于上半部分转动，下半部分的上端连接动力头（1），下端连接搅拌杆（3）的上端，且使搅拌杆（3）上端的通道开口位于下半部分内部；使搅拌杆（3）上端的通道开口与进浆口（12）通过旋转接头连接；

搅拌延长杆（4）用于连接搅拌杆（3）和搅拌头（5），搅拌延长杆（4）内部设有供浆液流动的通道，与搅拌杆（3）和搅拌头（5）内的通道连通。

2.如权利要求1所述的一种基于微生物技术均匀固化黏土的室内试验装置，其特征在于，可移动升降支架（9）为液压升降架，底部设有万向轮，该万向轮具有自锁结构。

3.如权利要求1所述的一种基于微生物技术均匀固化黏土的室内试验装置，其特征在于，搅拌头（5）下部设有多组搅拌叶片（6），搅拌叶片（6）与水平方向所呈夹角为20°~30°。

4.如权利要求3所述的一种基于微生物技术均匀固化黏土的室内试验装置，其特征在于，共有三组搅拌叶片（6）由上至下环绕排列在搅拌头（5）上，每组两个搅拌叶片（6），对称分布于搅拌头（5）轴线两侧。

5.如权利要求4所述的一种基于微生物技术均匀固化黏土的室内试验装置，其特征在于，喷浆口（11）位于中间层的搅拌叶片（6）附近。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种基于微生物技术均匀固化黏土的室内试验装置，其特征在于，还包括控制器；动力头（1）、压浆泵（7）、升降支架（9）分别与控制器电连接，控制器用于控制动力头（1）的转速、压浆泵（7）的压力、所述升降支架（9）的升降速度和高度。

7.基于权利要求1-6任意一项所述的室内试验装置进行均匀固化试验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）将待处理黏土填入模型箱（10）内，填充至预定高度时，对土体表面进行抹平、静置，使待处理黏土在自重作用下充分固结；

（2）根据待处理黏土的最大处理深度，选择合适数量的搅拌延长杆（4）调节搅拌杆长度，完成搅拌头（5）的安装；

（3）调整搅拌头（5）的高度和水平位置，使其正好位于待处理点上方；

（4）准备足量的MICP浆液，并连接压浆泵（7）和进浆口（12）；MICP浆液由细菌菌液、尿素和CaCl₂溶液等体积混合组成；细菌菌液的OD₆₀₀在0.5~2之间，尿素溶液浓度在0.5~2mol/L之间，CaCl₂溶液浓度在0.5~2mol/L之间；

（5）打开动力头（1）和压浆泵（7），并控制升降支架（9）以预设速率下降，进行搅拌注浆；当搅拌头（5）降至最大处理深度时，调整动力头（1）使得搅拌头（5）反向旋转，调整升降支架（9）以按照下降时的相同速率上升，进行搅拌注浆；

（6）待搅拌头（5）完成一上一下的搅拌注浆操作后，关闭动力头和压浆泵，通过升降支架将搅拌头移动至下一待处理点上方，重复步骤（5）直至全部搅拌完成。