CN106771083A - 微生物加固砂柱灌浆装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种微生物加固砂柱灌浆装置，包括恒压漏斗，恒压漏斗通过灌浆软管与灌浆喷头连通，灌浆喷头与玻璃套筒上端连通；灌浆喷头中，进液管与喷盘体连通，喷盘体上安装有出水孔调节开关，喷盘体上均匀布设有多个出水孔；玻璃套筒的筒壁上均匀布设有多个套筒壁孔，中空的套筒盖与玻璃套筒的两端相配合，套筒盖上均匀布设有多个套筒盖孔，中空的卡口塞与玻璃套筒下端相配合，卡口塞中部开设有出液孔，出液孔上连接有出液管；橡胶套与玻璃套筒相配合。本发明提供的微生物加固砂柱灌浆装置及其试验方法，可以解决试验室微生物加固砂柱灌浆的问题，整个灌浆过程实现可视化，减少由于灌浆不均匀导致砂柱被胶结不均匀而使试验不理想甚至失败的几率。
Description
技术领域
本发明涉及微生物加固砂柱灌浆领域，尤其是一种微生物加固砂柱灌浆装置及其试验方法。
背景技术
砂土液化现象是造成水利工程和土木建筑工程倾斜和倒塌的一个重要原因，影响砂土液化的因素有渗流条件、颗粒组成、松密程度、形成地质年代，受力状况等等。饱和砂土砂化现象是排水条件不利的情况下松散的砂土骨架由于振动作用造成松驰；粒间应力逐渐转给孔隙水，使孔隙水压力不断升高而带来的后果。因此，要防止砂土产生液化，其根本途径是消除液化产生的条件，最重要的措施是提高砂土的密度，改变砂土的应力—应变条件和尽量消除发展的孔隙水压力，预防砂土液化的主要措施有：振冲法、排渗法、强夯法，爆炸振密法等等。21 世纪以来，学科交叉的逐渐发展在处理一些前沿问题上展现出了强大的竞争力，其中，微生物灌浆加固技术是最新发展起来的一种新型砂土地基加固方法，由于自然环境中存在着大量的微生物，这些微生物的活动对砂土的物理、力学性质有一定的影响，故该方法主要利用微生物可以在多孔介质中生长、运移和繁殖等特性进行砂土改性。从微生物反应原理的角度来说，相对传统的地基加固技术，微生物灌浆加固技术是利用一项微生物成矿学的最新进展，即微生物诱导碳酸钙结晶技术，通过向松散砂土地基中低压传输微生物以及营养盐，最终在砂土孔隙中快速析出碳酸钙胶凝结晶，改善地基力学性能。从实际应用的角度来说，微生物加固技术的应用领域包括岩土体加固、防渗，砂土液化防治，土体抗侵蚀，污染土治理等。该方法不仅是全新的理论突破和技术创新，而且对生态环境和可持续发展将带来深远的影响。松砂边坡在降雨或地下水位上升过程中易发生“静态”液化，这些都易造成路基沉陷、滑坡、地下管道及隧道的上浮等与液化相关的工程灾害。微生物灌浆加固技术具有扰动小、工期短、加固效果明显和低耗能等优势，是目前地基加固研究的前沿问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种微生物加固砂柱灌浆装置及其试验方法，可以解决试验室微生物加固砂柱灌浆的问题，整个灌浆过程实现可视化，减少由于灌浆不均匀导致砂柱被胶结不均匀而使试验不理想甚至失败的几率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种微生物加固砂柱灌浆装置，包括恒压漏斗，恒压漏斗通过灌浆软管与灌浆喷头连通，在灌浆过程中灌浆喷头与玻璃套筒上端连通；
灌浆喷头中，进液管与喷盘体连通，喷盘体上安装有出水孔调节开关，喷盘体上均匀布设有多个出水孔；
玻璃套筒的筒壁上均匀布设有多个套筒壁孔，中空的套筒盖与玻璃套筒的两端相配合，套筒盖上均匀布设有多个套筒盖孔，中空的卡口塞与玻璃套筒下端相配合，卡口塞中部开设有出液孔，出液孔上连接有出液管；
橡胶套与玻璃套筒相配合。
透水石与玻璃套筒两端相配合。
恒压漏斗中，漏斗筒体的上端和下端分别安装有漏斗上塞和漏斗下塞，漏斗筒体侧面的气压平衡管一端与漏斗筒体上部连通，气压平衡管另一端与出液口连通，出液口上设置有出液口控制开关。
一种利用上述微生物加固砂柱灌浆装置进行灌浆试验的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：将透水石放置在卡口塞上，并将透水石上表面按入卡口塞使其平面水平，再将卡口塞卡在玻璃套筒下端部；
步骤2：将橡胶套套在玻璃套筒外侧，使玻璃套筒上的所有套筒盖孔都被遮盖；
步骤3：向玻璃套筒内注入砂样，注入砂样完成后，将透水石放置在砂样上，使透水石上表面与玻璃套筒上端面重合，之后用硅橡胶将灌浆喷头与玻璃套筒相接触的地方粘接，关闭恒压漏斗的出液口控制开关，将出液口通过软管与灌浆喷头相连；
步骤4：灌浆：在恒压漏斗内倒入需要灌浆的液体后，将出液管插入卡口塞上预留的出液孔中，打开出液口控制开关以及灌浆喷头的出水孔调节开关进行灌浆；
步骤5：烘干：根据试验方案设计的灌浆循环次数进行灌浆结束以后，将灌浆喷头与玻璃套筒分离，并取下玻璃套筒两端的透水石和玻璃套筒下端的卡口塞，割破套在玻璃套筒外侧的橡胶套，若玻璃套筒侧壁没有大量连续的砂样漏出，再在玻璃套筒两端盖上套筒盖后放入烘箱中根据试验方案进行烘干，即完成微生物加固砂柱灌浆试验。
步骤4中，为了避免溶液混合对试验结果的影响，在一种液体灌注完成之后，更换另一个恒压漏斗盛装接下来需要灌浆的液体再进行灌浆。
本发明提供的微生物加固砂柱灌浆装置及其试验方法，有益效果如下：
1、可以在灌浆过程中控制灌浆的压力、流速等，整个灌浆过程实现可视化，因此可以观察在灌浆过程中砂样的物理变化。
2、灌浆喷头均匀分布的出水孔可使整个砂柱灌浆面上被均匀灌浆，减少由于灌浆不均匀导致砂柱被胶结不均匀而使试验不理想甚至失败的几率。
3、盛装砂样的套筒采用有孔的玻璃套筒，套筒壁孔可以在砂样进行烘干时使砂样均匀受热、均匀排出砂柱中的水汽，利用一个部件即可实现灌浆和烘干双重功能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明装置中恒压漏斗的示意图；
图3为本发明装置中灌浆喷头的主视图；
图4为本发明装置中灌浆喷头的仰视图；
图5为本发明装置中玻璃套筒的示意图；
图6为本发明装置中橡胶套的示意图；
图7为本发明橡胶套套在玻璃套筒外侧的示意图；
图8为本发明装置所用套筒盖的仰视图；
图9为本发明装置所用套筒盖的剖视图；
图10为本发明装置所用卡口塞的仰视图；
图11为本发明装置所用卡口塞的剖视图；
图12为本发明装置所用透水石的示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1-12所示，一种微生物加固砂柱灌浆装置，包括恒压漏斗，恒压漏斗通过灌浆软管与灌浆喷头16连通，灌浆喷头16与玻璃套筒9上端连通；
灌浆喷头16中，进液管16-1与喷盘体16-2连通，喷盘体16-2上安装有出水孔调节开关8，喷盘体16-2上均匀布设有多个出水孔7，出水孔7孔径为1毫米，按喷头直径方向均匀的分布在喷头的喷面上；
玻璃套筒9的筒壁上均匀布设有多个套筒壁孔10，套筒壁孔10的孔径为0.5毫米，中空的套筒盖12与玻璃套筒的两端相配合，套筒盖12上均匀布设有多个套筒盖孔13，中空的卡口塞14与玻璃套筒9下端相配合，卡口塞14中部开设有出液孔，出液孔上连接有出液管17，出液孔的孔径为10毫米；
橡胶套11与玻璃套筒9相配合。
透水石15与玻璃套筒9两端相配合。
恒压漏斗中，漏斗筒体的上端和下端分别安装有漏斗上塞1和漏斗下塞6，漏斗筒体侧面的气压平衡管3一端与漏斗筒体上部连通，气压平衡管3另一端与出液口5连通，出液口5上设置有出液口控制开关4。
恒压漏斗a的漏斗筒体上设置有刻度线2，方便对盛装液体的体积和灌浆过程中所剩液体的量进行观测。
套筒盖12由金属材质制成，套筒盖孔13孔径为2毫米。
卡口塞14位橡胶卡口塞。
实施例二
一种利用上述微生物加固砂柱灌浆装置进行灌浆试验的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：将透水石15放置在卡口塞14上，并将透水石15上表面按入卡口塞14使其平面水平，再将卡口塞14卡在玻璃套筒9下端部；
步骤2：将橡胶套11套在玻璃套筒9外侧，使玻璃套筒9上的所有套筒盖孔13都被遮盖，以免砂样和灌浆液体从套筒壁孔10中漏出，影响试验效果；
步骤3：向玻璃套筒9内注入砂样，注入砂样完成后，将透水石15放置在砂样上，使透水石15上表面与玻璃套筒9上端面重合，之后用硅橡胶将灌浆喷头16与玻璃套筒9相接触的地方粘接，关闭恒压漏斗的出液口控制开关4，将出液口5通过软管与灌浆喷头16相连；
步骤4：灌浆：在恒压漏斗内倒入需要灌浆的液体后，将出液管17插入卡口塞14上预留的出液孔中，打开出液口控制开关4以及灌浆喷头16的出水孔调节开关8进行灌浆；
步骤5：烘干：根据试验方案设计的灌浆循环次数进行灌浆结束以后，将灌浆喷头16与玻璃套筒9分离，并取下玻璃套筒9两端的透水石15和玻璃套筒9下端的卡口塞14，割破套在玻璃套筒9外侧的橡胶套11，若玻璃套筒9侧壁没有大量连续的砂样漏出，再在玻璃套筒9两端盖上套筒盖12（以免在烘干过程中未胶结的砂样从玻璃套筒9两端）漏出后放入烘箱中根据试验方案进行烘干，即完成微生物加固砂柱灌浆试验。
步骤4中，为了避免溶液混合对试验结果的影响，在一种液体灌注完成之后，更换另一个恒压漏斗盛装接下来需要灌浆的液体再进行灌浆。
恒压漏斗在灌浆过程中可以保持漏斗内部的气压恒定和提供一个封闭的内部环境。
Claims (5)
1.一种微生物加固砂柱灌浆装置，包括恒压漏斗，其特征在于：恒压漏斗通过灌浆软管与灌浆喷头（16）连通，在灌浆过程中灌浆喷头（16）与玻璃套筒（9）上端连通；
灌浆喷头（16）中，进液管（16-1）与喷盘体（16-2）连通，喷盘体（16-2）上安装有出水孔调节开关（8），喷盘体（16-2）上均匀布设有多个出水孔（7）；
玻璃套筒（9）的筒壁上均匀布设有多个套筒壁孔（10），中空的套筒盖（12）与玻璃套筒的两端相配合，套筒盖（12）上均匀布设有多个套筒盖孔（13），中空的卡口塞（14）与玻璃套筒（9）下端相配合，卡口塞（14）中部开设有出液孔，出液孔上连接有出液管（17）；
橡胶套（11）与玻璃套筒（9）相配合。
2.根据权利要求1所述的微生物加固砂柱灌浆装置，其特征在于：透水石（15）与玻璃套筒两端相配合。
3.根据权利要求1所述的微生物加固砂柱灌浆装置，其特征在于：恒压漏斗中，漏斗筒体的上端和下端分别安装有漏斗上塞（1）和漏斗下塞（6），漏斗筒体侧面的气压平衡管（3）一端与漏斗筒体上部连通，气压平衡管（3）另一端与出液口（5）连通，出液口（5）上设置有出液口控制开关（4）。
4.一种利用上述权利要求1-3中任一项所述的微生物加固砂柱灌浆装置进行灌浆试验的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1：将透水石（15）放置在卡口塞（14）上，并将透水石（15）上表面按入卡口塞（14）使其平面水平，再将卡口塞（14）卡在玻璃套筒（9）下端部；
步骤2：将橡胶套（11）套在玻璃套筒（9）外侧，使玻璃套筒（9）上的所有套筒盖孔（13）都被遮盖；
步骤3：向玻璃套筒（9）内注入砂样，注入砂样完成后，将透水石（15）放置在砂样上，使透水石（15）上表面与玻璃套筒（9）上端面重合，之后用硅橡胶将灌浆喷头（16）与玻璃套筒（9）相接触的地方粘接，关闭恒压漏斗的出液口控制开关（4），将出液口（5）通过软管与灌浆喷头（16）相连；
步骤4：灌浆：在恒压漏斗内倒入需要灌浆的液体后，将出液管（17）插入卡口塞（14）上预留的出液孔中，打开出液口控制开关（4）以及灌浆喷头（16）的出水孔调节开关（8）进行灌浆；
步骤5：烘干：根据试验方案设计的灌浆循环次数进行灌浆结束以后，将灌浆喷头（16）与玻璃套筒（9）分离，并取下玻璃套筒（9）两端的透水石（15）和玻璃套筒（9）下端的卡口塞（14），割破套在玻璃套筒（9）外侧的橡胶套（11），若玻璃套筒（9）侧壁没有大量连续的砂样漏出，再在玻璃套筒（9）两端盖上套筒盖（12）后放入烘箱中根据试验方案进行烘干，即完成微生物加固砂柱灌浆试验。
5.一种根据权利要求4所述的利用微生物加固砂柱灌浆装置进行灌浆试验的方法，其特征在于：步骤4中，为了避免溶液混合对试验结果的影响，在一种液体灌注完成之后，更换另一个恒压漏斗盛装接下来需要灌浆的液体再进行灌浆。
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