CN105424438B - 针入式的微生物均匀固化砂土制样装置及其制样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针入式的微生物均匀固化砂土制样装置，包括毛细管针注射装置、微生物溶液供压装置、营养液供压装置和液体收集容器，所述毛细管针注射装置包含毛细管针和有机玻璃对开模，毛细管针刺入砂土试样并注入微生物溶液。所述微生物溶液供压装置包含压力控制器和溶液隔离装置，其中压力控制器注压至溶液隔离装置将微生物溶液注入毛细管针。所述营养液供压装置包含水泵和营养液容器，营养液由水泵加压后从对开模底部注入砂土试样。微生物溶液和营养液混合后从试样顶部排出至液体收集容器，同时微生物溶液和营养液在试样内部混合后生成的碳酸钙沉淀可以加固砂土试样。本发明可以使碳酸钙沉淀在砂土试样内部分布较为均匀。
Description
技术领域
本发明属于微生物固化砂土领域，尤其涉及一种针入式的微生物均匀固化砂土制样装置及其制样方法。
背景技术
将微生物溶液和营养液溶液混合可以产生碳酸钙沉淀，此碳酸钙沉淀可以加固砂土。目前为了获得微生物固化的砂土圆柱试样，有两种方法：（1）第一种方法是将砂土置于圆柱状容器中，然后在容器底部交替注入营养液和微生物溶液，这种方法的弊端是在砂土圆柱试样底部的碳酸钙沉淀多于上部，并且碳酸钙沉淀容易堵塞试样底部；（2）第二种方法是将砂土与微生物溶液混合后置于圆柱容器内，然后将圆柱容器浸泡在营养液中，这种方法的弊端是砂土圆柱试样表面生成的碳酸钙沉淀会阻止营养液流入试样内部，试样内部生成的碳酸钙沉淀较少。以上获得固化砂土圆柱试样的不足之处在于砂土固化不均匀。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术存在的砂土固化不均匀问题，本发明提供了针入式的微生物固化砂土圆柱试样的制作装置，此装置将侧边开孔的毛细管针刺入砂土圆柱试样，并且在毛细管针侧边圆孔注入细菌溶液，从而获得固化较为均匀的砂土圆柱试样。
本发明的技术方案：一种针入式的微生物均匀固化砂土制样装置，包括毛细管针注射装置、微生物溶液供压装置、营养液供压装置和排出液体收集容器，所述毛细管针注射装置、微生物溶液供压装置、营养液供压装置和排出液体收集容器可以拆卸连接，所述毛细管针注射装置包含毛细管针和圆柱状砂土成型模具，所述圆柱状砂土成型模具内放置砂土试样，所述毛细管针刺入砂土试样并注入微生物溶液，所述微生物溶液供压装置包含压力控制器和溶液隔离装置，其中压力控制器注压至溶液隔离装置将微生物溶液注入毛细管针，所述营养液供压装置包含水泵和营养液容器，营养液由水泵加压后从对开模底部注入砂土试样，微生物溶液和营养液混合后从试样顶部排出至液体收集容器。
优选地，所述毛细管针侧边开孔并刺入砂土试样，由所述毛细管针侧孔向砂土试样注入微生物溶液；毛细管针侧孔注入的微生物溶液在沙土试样内部和营养液混合后生成碳酸钙沉淀，从而获得固化较为均匀的砂土圆柱试样。
优选地，所述圆柱状砂土成型模具为透明的有机玻璃对开模，砂土固化完成后将对开模中的两瓣模分开即可得到砂土圆柱试样。
本发明采用的圆柱状砂土成型模具为透明的有机玻璃对开模，此对开模包含能够结合紧密的透明有机玻璃两瓣模和紧固圆环，两瓣膜结合后的内部腔室为圆柱形，另外用圆环套住固定此两瓣膜。
优选地，所述透明的有机玻璃对开模有两种尺寸，一种为外径尺寸40mm、壁厚1mm、高76mm，另一种为外径尺寸52mm、壁厚1mm、高100mm。
优选地，所述毛细管针长度为100mm，外径为3mm，内径为1mm，在针的侧边每隔5mm开一对直径为1mm的圆孔。
优选地，所述溶液隔离装置内有两个腔室，两个腔室用橡皮膜隔开，此橡皮膜可以传递两个腔室之间的水压力，其中一个腔室与压力控制器相连，另一腔室装满微生物溶液并与毛细管针相连。
一种针入式的微生物均匀固化砂土制样装置的制样方法：包括下述步骤：
1）先将分开的有机玻璃对开模合并，并用圆环固定，然后用橡胶垫片封住对开模底部，之后在对开模中装入砂试样，最终用橡胶垫片封住对开模顶部；
2）将营养液容器与水泵用软管连接，同时水泵与有机玻璃对开模底部用软管连接，并将液体收集容器和对开模顶部用软管连接；
3）营养液由水泵加压后从对开模底部注入砂土试样，并从对开模顶部流出至液体收集容器；
4）溶液隔离装置内的其中一个腔室注满水并与压力控制器连接，同时另一个腔室内注满微生物溶液并与毛细管针连接；然后设定压力控制器中的压力值，这时腔室中的水接受压力控制器提供的压力，并通过挤压橡皮膜将压力传递给腔室，从而将腔室5中的微生物溶液注入毛细管针；
5）微生物溶液从毛细管针侧孔注入砂土试样后与营养液混合，从而产生碳酸钙沉淀加固砂土试样。
本发明的有益效果：1.侧边带孔的毛细管针刺入砂土试样并注入微生物溶液，使得砂土圆柱试样固化的较为均匀；2.将对开模的两瓣膜分开，即可取出固化后的砂土圆柱试样，因此固化后的试样取出方便，对试样扰动小。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的侧边带孔的毛细管针示意图；
图3对开模中的两瓣膜合并时侧视图；
图4对开模中的两瓣膜合并时俯视图；
图5对开模中的两瓣膜分开时俯视图；
图6对开模中的两瓣膜起固定作用的圆环示意图
图中1.压力控制器，2.溶液隔离装置，3.橡皮膜，4.与压力控制器相连的腔室，5.充满微生物溶液并与毛细管针相连的腔室，6.有机玻璃对开模，7.毛细管针，8.水泵，9.营养液容器，10.液体收集容器。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种针入式的微生物固化砂土圆柱试样制作装置，包括毛细管针注射装置、微生物溶液供压装置、营养液供压装置和液体收集容器。所述毛细管针注射装置由透明的有机玻璃对开模6和侧壁开圆孔的毛细管针7构成，有机玻璃对开模6内放置砂土试样。所述微生物溶液供压装置包含压力控制器1和溶液隔离装置2，其中溶液隔离装置2内有两个腔室4和5，两个腔室用橡皮膜3隔开，此橡皮膜3可以传递两个腔室之间的水压力，其中腔室4与压力控制器相连，另一腔室5装满微生物溶液并与毛细管针7相连，压力控制器1注压至溶液隔离装置2将腔室5中的微生物溶液注入毛细管针7。所述营养液供压装置包含水泵8和营养液容器9，营养液由水泵8加压后从对开模6底部注入砂土试样。营养液和微生物混合溶液在对开模7内混合后从对开模上部排出至液体收集容器10。
本发明针入式的微生物均匀固化砂土圆柱试样制作装置的工作过程如下：
步骤1：在如图1所示的对开模6中放置砂试样，具体步骤如下：先将图5中分开的对开模合并为图4的形式，并用图6中的圆环固定，然后用橡胶垫片封住对开模底部，之后在对开模中装入砂试样，最终用橡胶垫片封住对开模顶部。
步骤2：图1中的营养液容器9与水泵8用软管连接，同时水泵8与对开模6底部用软管连接，并将液体收集容器10和对开模6顶部用软管连接。营养液由水泵8加压后从对开模6底部注入砂土试样，并从对开模顶部流出至液体收集容器10。
步骤3：图1中溶液隔离装置2内的腔室4注满水并与压力控制器1连接，同时腔室5内注满微生物溶液并与毛细管针7连接；然后设定压力控制器1中的压力值，这时腔室4中的水接受压力控制器提供的压力，并通过挤压橡皮膜3将压力传递给腔室5，从而将腔室5中的微生物溶液注入毛细管针。微生物溶液从毛细管针侧孔注入砂土试样后与营养液混合，从而产生碳酸钙沉淀加固砂土试样。
Claims (2)
1.一种针入式的微生物均匀固化砂土圆柱试样制作装置，其特征在于：其包括毛细管针注射装置、微生物溶液供压装置、营养液供压装置和排出液体收集容器，所述毛细管针注射装置、微生物溶液供压装置、营养液供压装置和排出液体收集容器可以拆卸连接，所述毛细管针注射装置包含毛细管针和圆柱状砂土成型模具，所述圆柱状砂土成型模具内放置砂土试样，所述毛细管针刺入砂土试样并注入微生物溶液，所述微生物溶液供压装置包含压力控制器和溶液隔离装置，其中压力控制器注压至溶液隔离装置将微生物溶液注入毛细管针，所述营养液供压装置包含水泵和营养液容器，营养液由水泵加压后从对开模底部注入砂土试样，微生物溶液和营养液混合后从试样顶部排出至液体收集容器；
所述毛细管针侧边开孔并刺入砂土试样，由所述毛细管针侧孔向砂土试样注入微生物溶液；毛细管针侧孔注入的微生物溶液在沙土试样内部和营养液混合后生成碳酸钙沉淀，从而获得固化较为均匀的砂土圆柱试样；
所述圆柱状砂土成型模具为透明的有机玻璃对开模，砂土固化完成后将对开模中的两瓣模分开即可得到砂土圆柱试样；
所述溶液隔离装置内有两个腔室，两个腔室用橡皮膜隔开，所述橡皮膜传递两个腔室之间的水压力，其中一个腔室与压力控制器相连，另一腔室装满微生物溶液并与毛细管针相连；
所述透明的有机玻璃对开模尺寸为外径尺寸52mm、壁厚1mm、高100mm；
所述毛细管针长度为100mm，外径为3mm，内径为1mm，在针的侧边每隔5mm开一对直径为1mm的圆孔。
2.一种如权利要求1所述的针入式的微生物均匀固化砂土圆柱试样制作装置的试样制作方法：其特征在于：其包括下述步骤：
1)先将分开的有机玻璃对开模合并，并用圆环固定，然后用橡胶垫片封住对开模底部，之后在对开模中装入砂试样，最终用橡胶垫片封住对开模顶部；
2)将营养液容器与水泵用软管连接，同时水泵与有机玻璃对开模底部用软管连接，并将液体收集容器和对开模顶部用软管连接；
3)营养液由水泵加压后从对开模底部注入砂土试样，并从对开模顶部流出至液体收集容器；
4)溶液隔离装置内的其中一个腔室注满水并与压力控制器连接，同时另一个腔室内注满微生物溶液并与毛细管针连接；然后设定压力控制器中的压力值，这时腔室中的水接受压力控制器提供的压力，并通过挤压橡皮膜将压力传递给腔室，从而将腔室中的微生物溶液注入毛细管针；
5)微生物溶液从毛细管针侧孔注入砂土试样后与营养液混合，从而产生碳酸钙沉淀加固砂土试样。
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