[发明专利]一种基于微生物灌浆制备粉土土体试样的模具及方法

说明书

本发明涉及一种基于微生物灌浆制备粉土土体试样的模具，包括可拆卸连接的两个模板；每个模板包括底板、内弧形板和外弧形板，内弧形板的侧壁上开设有多个第一圆孔，底板上开设有多个第二圆孔，内弧形板的内表面设置有钢丝滤网；底板上方位于内弧形板围成的空间内设置有过滤单元。本发明还提供了一种基于微生物灌浆制备粉土土体试样的方法，包括以下步骤：选模具；培养微生物；测量脲酶活性；土体放入模具；沿周边灌注微生物菌液和营养液。本发明可应用于渗透系数较小的粉土，微生物菌液通过多个第一圆孔作为灌浆通道实现多维多点灌入至土体内部，在不扰动土体的情况下，能有效解决灌浆均匀性，保证灌浆效果，提高效率。

技术领域

本发明涉及生物制样领域，具体涉及一种基于微生物灌浆制备粉土土体试样的模具及方法。

背景技术

研究表明，微生物诱导碳酸钙沉积胶结松散土体是一种绿色、环保的固土新方法，其主要机理是通过微生物灌浆固化土体，然而，土体的渗透性质对于土体固化的效果有着比较大的影响，对于孔隙较大的粗粒土，处理的过程较为简单便捷而且固化效果较好，对于孔隙较小的细粒土来说，处理过程往往较为困难，处理的效果也较差；就现有的研究成果来看，微生物固化法的研究对象主要集中于纯净的砂土，处理方法已经较为成熟且处理效果较好，然而粉砂土、粉土等细粒土的固化一直是室内试验研究中有待进一步突破的难点。

目前，关于粉土的室内试验研究重点是如何处理试样才能使得微生物比较均匀地分布在土体试样内部，主要为无压力渗流，该方法虽然简单、易操作，但对于渗透性不好的细粒土来说注浆周期长，并且效果不明显；有压力渗流，虽然减少对土体的扰动，但实际操作存在难度，成本较高；且过程中需预搅拌对土体扰动大，影响实验结果。

发明内容

本发明为解决如何处理粉土土体试样才能使得微生物比较均匀地分布在土体试样内部的难题，提出了一种能够实现多维多点高效率的基于微生物灌浆制备土体试样的模具及方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于微生物灌浆制备粉土土体试样的模具，包括制备单元和锁紧单元，所述制备单元包括对称设置且结构相同的两个模板，两个所述模板通过锁紧单元可拆卸连接；每个模板包括底板和设置在底板上方的两层弧形板，两层所述弧形板包括同心设置的内弧形板和外弧形板，所述内弧形板的侧壁上开设有多个第一圆孔，所述底板上开设有多个第二圆孔，内弧形板的内表面设置有钢丝滤网；所述底板上方位于内弧形板围成的空间内设置有过滤单元。

进一步地，多个所述第一圆孔是按照梅花桩布置排列在内弧形板的侧壁上，多个所述第二圆孔呈同心圆形成多圈分布在底板上，第一圆孔贯穿内弧形板，第二圆孔贯穿底板。

进一步地，所述外弧形板的两端分别沿其径向延伸形成有延伸部，每个模板的两个所述延伸部对应开设有通孔。

进一步地，所述锁紧单元为螺栓，所述螺栓的头部穿过延伸部上的通孔并连接有螺母。

进一步地，所述过滤单元包括滤纸层，所述滤纸层和底板之间填充有透水石。

基于微生物灌浆制备粉土土体试样的方法，包括以下步骤：

a选取预先制作的模具，通过锁紧单元将两个模板连接成模；

b培养可产生脲酶的微生物；

c测量步骤b中微生物的脲酶活性，优选微生物；

d将土体放入模具中内弧形板围成的空腔内；

e向模具内弧形板和外弧形板围成的空腔灌注微生物菌液和营养液，步骤a中模具的多个第一圆孔作为灌浆通道，从土体试样侧面实现多维多点高效率灌浆制备土体试样；

f待灌浆完成，静置24h后松开螺栓，脱模取出土样。