[实用新型]一种电渗联合微生物诱导碳酸钙沉淀加固地基的设备

说明书

本实用新型提供了一种电渗联合微生物诱导碳酸钙沉淀加固地基的设备，包括电渗系统，注浆系统和监测与控制系统。该设备及方法通过电渗系统实现土体的排水固结，并驱动微生物在土体中运移；通过注浆系统保证了微生物液及胶结液的供应；监测以及控制系统的设计实现了联合加固过程中，系统pH以及土体温度的实时控制，抑制了微生物活性的降低。本实用新型提出的设备及方法可用于研究电渗排水联合MICP加固地基的作用机理，加固方法的优化及加固效果评价，为软土加固提供了新的技术选择，对推进电渗联合微生物加固地基的相关研究及现场应用具有非常重要的意义。

技术领域

本实用新型涉及软土地基加固领域，尤其是涉及一种电渗联合微生物诱导碳酸钙沉淀加固地基的设备。

背景技术

随着我国人口的增多以及城市化的不断推进，人类居住及其它用途对土地的需求量不断增大。目前，大量的工程建设用地都存在承载力不足的问题，在施工之前必须对其进行加固，以满足工程要求。

现存的地基处理方法，如强夯法、挤密桩法等，工程造价高，对周围土体扰动大，而且在地基加固过程中需要使用大型机具，在大面积、高深度的现场应用中存在难以进场的问题。真空预压法是一种有效的软土地基加固方法，但随着固结排水的进行，排水板会逐渐被阻塞，制约加固效果。水泥灌浆常用于加固砂土。当其用于加固软土地基时，由于水泥浆的高粘性，常需要较高的灌浆压力，而且存在浆液难以扩散和运移的问题。化学灌浆虽然具有较好的可灌性，但是环氧树脂，聚氨酯，丙烯酰胺等灌浆材料含有的不良成分会对环境造成严重污染，甚至威胁人类健康。

电渗法是一种有效的软土地基加固方法。通过在土体两端施加电场使阳离子拖曳水分子向阴极移动，形成电渗渗流，并从土体中排出，实现有效的地基加固。然而传统的电渗法易导致地基加固不均匀。由于孔隙水主要从阳极向阴极流动，使阳极附近的土体含水量较低，阴极附近的土体含水量较高，最终导致阳极附近的土体强度大于阴极附近的土体强度。

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是近几年兴起的一种绿色高效的土体加固新技术。该方法利用微生物的活性分解有机物，产生碳酸根以及碱性环境，在钙离子存在的环境下，可生成碳酸钙，填充在土体孔隙中并在土颗粒间形成胶结，提高土体强度。一般情况下，微生物带负电荷，在电场作用下菌体从阴极向阳极做定向移动。因此，将MICP技术与电渗加固技术相结合，预计可以有效提高阴极附近土体的强度。

本实用新型通过设计电渗系统，注浆系统和监测与控制系统，提出一种电渗联合MICP加固地基的设备及方法。重点在于电渗加固法与MICP法的结合，以及土体温度和pH的实时监测与控制。该设备可以实现电渗与MICP的联合作用，并且整个实验过程中可以实时控制系统pH及土体温度，使微生物在整个加固过程中维持较高的活性。该实用新型提出的电渗联合MICP加固地基的方法是地基加固领域一种新的技术方案，为改良软土地基提供了新的选择，实用新型所提出的设备为电渗联合MICP加固软土地基技术的开发提供了研究基础。

实用新型内容

本实用新型针对现有电渗加固土体不均匀的问题，提出了一种电渗联合微生物诱导碳酸钙沉淀加固地基的设备及方法。该设备可实现电渗与MICP的联合作用研究。本实用新型提出的实验方法对探索该联合加固技术的作用机理具有很强的指导意义。

本实用新型的技术方案：

一种电渗联合微生物诱导碳酸钙沉淀加固地基的设备，包括电渗系统、灌浆系统和监测与控制系统；其中电渗系统主要用于排出土体孔隙水，驱动生物-化学离子在土体中运移；灌浆系统用于提供微生物液、胶结液以及pH缓冲液；监测与控制系统主要用于控制系统pH以及土体温度，分析加固过程中及加固完成后土体的生-化-力学性能演化，探究电渗联合MICP加固软土地基的作用机理；