CN106290100A - 一种土体生物固结非扰动渗透性及强度检测试验装置 - Google Patents
一种土体生物固结非扰动渗透性及强度检测试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106290100A CN106290100A CN201510265997.8A CN201510265997A CN106290100A CN 106290100 A CN106290100 A CN 106290100A CN 201510265997 A CN201510265997 A CN 201510265997A CN 106290100 A CN106290100 A CN 106290100A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- permeability
- consolidation
- soil
- intensity detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000003556 assay Methods 0.000 title claims 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 15
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 10
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims 3
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 claims 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008676 import Effects 0.000 claims 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000005527 soil sampling Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于土体快速生物固结的渗透性及强度检测试验装置,能实现生物固结温度可控、实时监测样本渗透系数变化并实现无扰动固结土体强度检测样本的制备。
Description
技术领域:
本发明是一种土体生物固结非扰动渗透性及强度检测试验装置,属于土力学实验室土体强度试验设备领域和渗流水力学实验设备领域。
背景技术:
利用微生物对土体进行固结处理,是刚出现的一种新型加固技术。该技术的主要原理是,通过向地下土体中注入适量的营养物质及矿物质,利用某些细菌对对尿素的水解能力生成碳酸根离子,并与钙离子结合形成矿物质沉积,经过一段时间会逐渐固化并堵塞土体颗粒间的孔隙,从而达到增加土体强度的目的。目前土体生物固结实验中,试验装置体积较大,而生物固结对温度要求较高,需要保持适当的实验温度才能达到最快固结速度;并且实验土体在完成固结后,通常利用土工环刀进行土体取样后,再进行剪切试验以检测土体强度变化。目前这种试验手段存在明显缺点:温度控制通常采用实验房间或区域供暖,成本高,且热分布不均匀;利用环刀进行固结土样取样会对土体造成扰动,严重影响实验效果及精度。
发明内容
本发明提供一种用于土体快速生物固结非扰动渗透性及强度检测的实验装置,能简便快捷地调节试样温度,并进行无扰动强度及渗透性检测。
具体而言,该装置包括土体生物固结和温度控制两大部分。土体生物固结部分由分片式不锈钢筒、供水单元和水头测量单元组成;温度控制部分由铜质散热器、加热水箱和供水单元组成。
本装置的工作方式如下:
1.将试验土样装入分片式不锈钢筒并密封,拧紧进出水端,并将之竖直固定于铁架台上。
2.将螺旋式散热器套于不锈钢筒外,并裹以保温材料
3.通过调节加热水箱温度和供水流速,对不锈钢筒内土样温度进行调节,以加速土体固结。
4.从不锈钢筒进水端注入相关微生物试剂,并通过供水蠕动泵缓慢注入营养液,通过外置水头测量单元,可监测土体渗透性的变化情况。
5.固结完成后,打开分片式不锈钢套,可得到无扰动的固结土柱试样,该试样可直接用于三轴仪进行强度剪切试验。
本装置具有如下优点:
1.直接利用分片式不锈钢桶作为固结试验装置,无需再进行固结土体采样步骤,固结后的土柱能无损地直接置于三轴剪切仪进行强度剪切试验,完全避免了土样的扰动。
2.能实时监测土体内部渗透系数的变化。
3.能精确调节试验土样的温度,加速微生物繁殖,实现固结速度的最大化。
4.温度调节装置安装简便快捷,成本低廉。
5.微生物进样口和进水口位于试样底部,能加速土体饱和并使微生物及营养物质在土体内部的分布更为均匀。
附图说明:
图1为本发明的试验结构装置图
图2为本发明中所用分片式不锈钢桶示意图
图中:1,分片式不锈钢桶;2,测压管;3,注水口蠕动泵;4,微生物注入口;5,散热紫铜管;6,出水口;7,温度计;8,过滤器;9,供热蠕动泵;10,调温式电热水箱;11,紧固环;12,咬合式接缝;13,变径式斜面;
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
1.按图2安装好1(分片式不锈钢桶);
2.将待固化的土样或砂样装入1(分片式不锈钢桶)内;
3.按图1安装好试验装置;
4.调节10(调温式电热水箱)至目标温度,打开9(供热蠕动泵),待7(温度计)读数达到目标温度;
5.从4(微生物注入口)注入相应微生物,并打开3(注水口蠕动泵);
6.从2(测压管)观测试样两端水头读数,根据达西定律可得到试样在试验过程中的渗透系数变化情况;
7.试验结束后,拆下1(分片式不锈钢桶),去除11(紧固环),并沿12(咬合式接缝)打开钢桶,取出固化后的试样即可置于三轴仪进行强度剪切试验。
Claims (8)
1.一种土体生物固结渗透性及强度检测试验装置,其特征在于:包括温度精确控制系统、流速控制装置、微生物加样装置、样品两端压力水头监测装置和快拆式无扰动样品制备装置,其中:
温度精确控制系统,用于实时测量1内部温度和精确控制试验温度;
流速控制装置:根据(1)中微生物活跃程度,控制试验过程中营养液及钙剂的注入流量;
微生物加样装置:包括样品底部微生物注入口;
样品两端压力水头监测装置:用于实时监测样品渗透系数的变化;
快拆无扰动样品制备装置:用于装填土样开展生物固化试验并实现无扰动固结土样制备。
2.根据权利要求1所述土体生物固结渗透性及强度检测试验装置,其特征在于:所述温度精确控制系统由调温型电热水箱、蠕动泵、温度计和散热器组成。温度计用于测量1中实时温度;散热器由紫铜管构成并呈螺旋状包裹于(1)的外表面;流量可调式蠕动泵用于驱动热水流动。
3.根据权利要求1所述土体生物固结渗透性及强度检测试验装置,其特征在于:流速控制装置(3)可根据(1)中微生物活动状态调节营养液和钙剂的供应量。
4.根据权利要求1所述土体生物固结渗透性及强度检测试验装置,其特征在于:微生物加样装置和营养液进口位于(1)底部,通过硅胶管与(8)相连。
5.根据权利要求1所述土体生物固结渗透性及强度检测试验装置,其特征在于:(1)两端压力水头监测装置安装于底部与顶部,可即时反映样品渗透性变化情况。
6.根据权利要求1所述土体生物固结渗透性及强度检测试验装置,其特征在于:快拆式无扰动样品制备装置(1)有分片式不锈钢桶通过(12)咬合,并用(13)进行紧固;(8)通过螺栓固定于不锈钢桶上下两端,并用柔性密封圈进行密封。
7.根据权利要求6所述快拆式无扰动样品制备装置,其特征在于:外表面为渐变式变径曲面,利用紧固环(13)可快速拆装。
8.根据权利要求6所述快拆式无扰动样品制备装置,其特征在于:生物固结试验完成后,取下不锈钢桶,去掉紧固环(13),分开桶壁即可得到无扰动的生物固结后的土柱样本,并可直接用于土体强度剪切试验。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510265997.8A CN106290100B (zh) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 一种土体生物固结非扰动渗透性及强度检测试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510265997.8A CN106290100B (zh) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 一种土体生物固结非扰动渗透性及强度检测试验装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106290100A true CN106290100A (zh) | 2017-01-04 |
CN106290100B CN106290100B (zh) | 2018-12-25 |
Family
ID=57633445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510265997.8A Expired - Fee Related CN106290100B (zh) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 一种土体生物固结非扰动渗透性及强度检测试验装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106290100B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107607375A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-19 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 一种岩石(体)直剪试验破坏试样微生物加固方法 |
CN107677527A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-02-09 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 一种岩石三轴试验破坏试样微生物加固方法 |
CN107807081A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-03-16 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种路基填料渗透仪和路基填料制件方法、测试方法 |
CN110568161A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-13 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 用于检测土-岩结合部微生物固结效果的试验装置 |
CN113063712A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-02 | 南华大学 | 微生物加固砂土用试验装置及方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2781995Y (zh) * | 2005-03-29 | 2006-05-24 | 徐孝忠 | 一种沐浴木桶 |
CN101458247A (zh) * | 2009-01-06 | 2009-06-17 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 微生物地下水渗流阻塞观测的方法及装置 |
CN101731109A (zh) * | 2009-12-07 | 2010-06-16 | 北京农学院 | 一种大型苗木移栽用水泥容器及其制作方法 |
CN102677683A (zh) * | 2012-04-13 | 2012-09-19 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种环境友好型微生物-植物联合护坡方法 |
CN102866093A (zh) * | 2012-09-04 | 2013-01-09 | 中国农业大学 | 一种多孔介质生物堵塞模拟测试装置及模拟测试评估方法 |
CN103725288A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-16 | 东南大学 | 一种利用碳酸酐酶微生物固结土壤的试剂及其使用方法 |
CN103868838A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-06-18 | 同济大学 | 土体渗透系数测量系统 |
-
2015
- 2015-05-20 CN CN201510265997.8A patent/CN106290100B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2781995Y (zh) * | 2005-03-29 | 2006-05-24 | 徐孝忠 | 一种沐浴木桶 |
CN101458247A (zh) * | 2009-01-06 | 2009-06-17 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 微生物地下水渗流阻塞观测的方法及装置 |
CN101731109A (zh) * | 2009-12-07 | 2010-06-16 | 北京农学院 | 一种大型苗木移栽用水泥容器及其制作方法 |
CN102677683A (zh) * | 2012-04-13 | 2012-09-19 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种环境友好型微生物-植物联合护坡方法 |
CN102866093A (zh) * | 2012-09-04 | 2013-01-09 | 中国农业大学 | 一种多孔介质生物堵塞模拟测试装置及模拟测试评估方法 |
CN103725288A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-16 | 东南大学 | 一种利用碳酸酐酶微生物固结土壤的试剂及其使用方法 |
CN103868838A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-06-18 | 同济大学 | 土体渗透系数测量系统 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107607375A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-19 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 一种岩石(体)直剪试验破坏试样微生物加固方法 |
CN107677527A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-02-09 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 一种岩石三轴试验破坏试样微生物加固方法 |
CN107677527B (zh) * | 2017-08-29 | 2024-07-12 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 一种通过岩石三轴试验分析微生物加固效果的方法 |
CN107607375B (zh) * | 2017-08-29 | 2024-08-13 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 一种岩石(体)直剪试验破坏试样微生物加固方法 |
CN107807081A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-03-16 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种路基填料渗透仪和路基填料制件方法、测试方法 |
CN110568161A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-13 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 用于检测土-岩结合部微生物固结效果的试验装置 |
CN113063712A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-02 | 南华大学 | 微生物加固砂土用试验装置及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106290100B (zh) | 2018-12-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106290100A (zh) | 一种土体生物固结非扰动渗透性及强度检测试验装置 | |
CN103558136B (zh) | 温度应力环向渗流耦合作用下岩石损伤与渗透测试系统和测试方法 | |
CN107238623B (zh) | 一种全自动冻胀仪 | |
CN104819914B (zh) | 超声波促进气体渗流的实验装置 | |
CN104007013B (zh) | 岩石单裂隙不同温度下化学溶液渗流试验装置 | |
CN203191260U (zh) | 岩石单裂隙化学溶液渗流试验装置 | |
CN105954118A (zh) | 三轴试验测试土体抗剪强度指标的试验仪器和试验方法 | |
CN104316671B (zh) | 一种量测人工冻融土冻胀力与冻胀量的试验装置 | |
CN202300351U (zh) | 一种长岩心模型驱替装置 | |
CN103760085B (zh) | 一种测量多尺度岩石渗透率的试验装置及其试验方法 | |
CN204269464U (zh) | 室内测试基床系数的自动化装置 | |
CN101537398A (zh) | 一种人工模拟降雨装置 | |
CN103969282A (zh) | 一种研究冻融土温度场、水分迁移及变形规律试验装置 | |
CN205643043U (zh) | 三轴试验测试土体抗剪强度指标的试验仪器 | |
CN102507264B (zh) | 一种地下水定层位取样装置及取样方法 | |
CN206223619U (zh) | 一种水泥土渗透系数测试仪 | |
CN108693019B (zh) | 水-热-力耦合作用路基动力响应试验装置及方法 | |
CN101813690B (zh) | 室内沉降柱模拟淤积土自重沉积固结过程试验装置 | |
CN205593878U (zh) | 一种煤体加热瓦斯解吸实验装置 | |
CN105717027B (zh) | 一种模拟地下深部岩体环境的岩石渗透性测试设备 | |
CN103063518A (zh) | 一种岩石拉伸状态下渗流应力耦合的试验系统 | |
CN104563982A (zh) | 高温高压凝析气藏注干气纵向波及效率测试装置及方法 | |
CN103207136B (zh) | 水力—电力渗透系数测量装置及测量方法 | |
CN211856276U (zh) | 一种新型全自动温控固结渗透交叉试验装置 | |
CN106546707A (zh) | 一种多功能裂隙介质地下水试验装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181225 Termination date: 20210520 |