CN109356176A - 一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法 - Google Patents

一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，采用植物脲酶加固液对边坡内部进行灌浆处理，并对边坡表层进行喷洒处理；植物脲酶加固液由富含脲酶的豆粉、处理粉与水配制而成，处理粉的成分包括尿素和钙盐，其中，豆粉与处理粉的质量比为1:1～1:2，豆粉与水的质量比为1:10～1:20。将豆粉与处理粉混合加水获得的植物脲酶加固液分别注入边坡内部和喷洒于边坡表面，利用尿素水解反应产生的碳酸根与反应过程中ph的上升促进方解石的结晶，形成具有高强度、高粘接力且低碳环保的晶体物质，填充、胶结在边坡土体颗粒之间，可以显著提高土体强度，是边坡达到加固效果，提高边坡整体稳定性。

Description

一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法
技术领域
本发明涉及一种边坡加固方法，特别涉及一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，属于土木工程技术领域。
背景技术
随着土木工程的发展，边坡稳定性问题越来越多的受到人们的关注，边坡加固技术也日益完善，现阶段的护坡技术有多种，例如土钉墙、抛石护岸、砌块石护坡、块体铺面护坡、表面种植植被护坡等，这些技术存在效果差、成本高，施工复杂，维修维护困难等缺点。
而植物脲酶加固技术通过自然界中普遍存在的生物过程，有效地提高边坡土体强度，提高边坡稳定性，具有施工简单便捷，成本低，环保无公害等优点，非常满足生态护坡的理念。
发明内容
发明目的：为了克服现有护坡技术存在的效果差、成本高、施工维修困难等问题，本发明提供一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法。
技术方案：本发明所述的一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法为：采用植物脲酶加固液对边坡内部进行灌浆处理，并对边坡表层进行喷洒处理；植物脲酶加固液由富含脲酶的豆粉、处理粉与水配制而成，处理粉的成分包括尿素和钙盐，其中，豆粉与处理粉的质量比为1:1～1:2，豆粉与水的质量比为1:10～1:20。
优选的，处理粉中，尿素和钙盐的摩尔比为2:1～1:2。进一步的，钙盐为可溶性钙盐，可为硝酸钙、氯化钙、醋酸钙中的一种或几种。
植物脲酶由富含脲酶的干燥大豆中提取，可以将黄豆破碎磨制成豆粉。
上述灌浆处理的方法具体为：自边坡顶部向其内部开设注浆孔，向注浆孔内注入植物脲酶加固液。注浆孔的开设深度根据边坡实际加固要求确定。优选的，沿边坡长度及宽度方向每间隔0.5～1m设置1个注浆孔。
植物脲酶加固液注入次数可根据边坡加固要求确定。灌浆处理的次数优选为4～8次，一般处理4次就可达到加固效果，处理8次效果显著，能够有效加固边坡土体，提升边坡整体稳定性。进一步的，相邻两次灌浆处理的时间间隔为4～8h，以便尿素水解作用充分进行，可节约处理成本，同时能改善生成物结晶形态，加强加固效果。
同理，喷洒处理的次数最好也为4～8次，且相邻两次喷洒处理的时间间隔为4～8h。
较优的，灌浆处理过程中，植物脲酶加固液单次用量为4～8L/m3。喷洒处理过程中，植物脲酶加固液单次用量优选为30～50L/m2。处理量控制在上述范围内可以获得较好的效果，同时能够节省时间和成本。
发明原理：本发明将豆粉与处理粉混合加水获得的植物脲酶加固液分别注入边坡内部和喷洒于边坡表层，利用植物脲酶加固液中尿素水解反应产生的碳酸根与反应过程中pH的上升促进方解石的结晶，生成具有高强度、高粘接性的晶体物质，所产生的晶体物质填充在土体颗粒之间，从而提高土体密实度，并且将土体颗粒黏结在一起，达到固化加固的效果。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：(1)本发明通过灌注与喷洒相结合的方法，对边坡内部及边坡表层均进行了加固处理，处理后的边坡土体强度显著提升，边坡稳定性提高；而且，处理后的边坡土体强度与处理遍数或单次处理量正相关，可以通过调节处理遍数或处理液浓度来适应不同工况，合理调节；(2)本发明的边坡加固方法相比于传统边坡加固方法成本低，具有一定的经济优势，而且工程质量易于控制；(3)所采用的植物脲酶加固过程是自然界中普遍存在的过程，对环境无污染，极符合生态护坡理念；(4)本发明处理方法较为简便，可操作性强，处理周期短且耐久性好。
附图说明
图1为实施例中待加固的边坡结构示意图；
图2为实施例中对边坡开设注浆孔后的边坡结构示意图；
图3为处理与未处理试样力学性能对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明的一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，是采用植物脲酶加固液对边坡内部进行灌浆处理，并对边坡表层进行喷洒处理，其中，植物脲酶加固液由富含脲酶的豆粉、处理粉与水配制而成，处理粉的成分包括尿素和钙盐。
将豆粉与处理粉混合加水获得的植物脲酶加固液分别注入边坡内部和喷洒于边坡表面，利用尿素水解反应产生的碳酸根与反应过程中ph的上升促进方解石的结晶，形成具有高强度、高粘接力且低碳环保的晶体物质，填充、胶结在边坡土体颗粒之间，可以显著提高土体强度，是边坡达到加固效果，提高边坡整体稳定性。
其中，配制植物脲酶加固液时，豆粉与处理粉的质量比为1:1～1:2，豆粉与水的质量比为1:10～1:20。植物脲酶提取自豆粉，可以用优质干燥的黄豆破磨制成粉末，得到富含脲酶的豆粉。处理粉中，尿素和钙盐的摩尔比可为2:1～1:2；钙盐为可溶性钙盐，可选自硝酸钙、氯化钙、醋酸钙中的一种或几种。
采用植物脲酶加固液对边坡内部进行灌浆处理的工艺过程为：自边坡顶部向其内部开设注浆孔，注浆孔可沿边坡长度和宽度方向每间隔0.5-1m开设1个。根据边坡加固要求向注浆孔内多次注入植物脲酶加固液，灌浆处理的次数一般为4～8次，处理4次就可达到加固效果，处理8次效果显著，能够有效加固边坡土体，提升边坡整体稳定性。相邻两次灌浆处理的时间间隔为4～8h，以便尿素水解作用充分进行，可节约处理成本，同时能改善生成物结晶形态，加强加固效果；间隔时间如果太短会增加材料成本，间隔时间太长会增加施工的时间成本和人工成本，在此时间范围内可以在降低成本的同时获得较好效果。注浆完成后向注浆孔中回填边坡土。
同理，喷洒处理的次数一般也为4～8次，且相邻两次喷洒处理的时间间隔为4～8h。
灌浆处理过程中，植物脲酶加固液单次用量为4～8L/m3。喷洒处理过程中，植物脲酶加固液单次用量优选为30～50L/m2。处理量控制在上述范围内可以获得较好的效果，同时能够节省时间和成本。
实施例1
1、边坡加固过程
(1)首先，在模型箱中利用沙土制作顶面宽为20cm、长为40cm、高为20cm、坡比为1:1的边坡，如图1(制作两个相同边坡，一个不做任何处理，作为对照组)；
(2)将干燥的大豆磨制成豆粉，过100目筛网备用(需低温干燥、密封储藏，以防变质)。
(3)制备处理粉：将尿素与氯化钙按照摩尔比1:1混合(现用现制，防止试剂变质)。
(4)从边坡坡顶部沿着宽度和长度方向间隔插入5跟直径2cm的塑料管，每个塑料管之间的距离为10cm，并将塑料管及内部土体取出，制成注浆孔，如图2；
(5)制备植物脲酶加固液：称取等质量的豆粉与处理粉，并按照豆粉与水1:15的质量比加入一定量的水进行搅拌混合。
(6)通过注浆孔注浆处理边坡内部，每个注浆孔内注浆4次，每次注入植物脲酶加固液100ml，每隔4小时注浆一次；注浆结束后，将沙土回填到注浆孔中；
(7)采用喷洒装置向边坡表面喷洒4次，每次喷洒植物脲酶加固液4L；每隔4小时喷洒一次；喷洒结束后，养护72小时。
2、加固效果测试
(1)取样：试块养护72h后，用内径50mm、高100mm的取样筒，分别在两个模型箱中取；两个三轴试样。
(2)应力路径试验：为模拟边坡受力状态，采用保持偏应力275kPa不变，平均应力匀速减小的应力路径进行试验。
如图3，试验结果表明，未处理试样开始破坏时的平均应力为210kPa，处理后试样开始破坏时的平均应力为190kPa，可见处理后的试样开始破坏时的平均应力小于未处理试样破坏时的平均应力，由此可得，处理后试样较未处理试样更为稳定。
实施例2
(1)首先，在模型箱中利用沙土制作顶面宽为20cm、长为40cm、高为20cm、坡比为1:1的边坡，如图1；
(2)将干燥的大豆磨制成豆粉，过100目筛网备用(需低温干燥、密封储藏，以防变质)。
(3)制备处理粉：将尿素与氯化钙按照摩尔比1:2混合(现用现制，防止试剂变质)。
(4)从边坡坡顶部沿着宽度和长度方向间隔插入5跟直径2cm的塑料管，每个塑料管之间的距离为10cm，并将塑料管及内部土体取出，制成注浆孔，如图2；
(5)制备植物脲酶加固液：称取质量比为1:2的豆粉与处理粉，并按照豆粉与水1:20的质量比加入一定量的水进行搅拌混合。
(6)通过注浆孔注浆处理边坡内部，每个注浆孔内注浆6次，每次注入植物脲酶加固液130ml，每隔6小时注浆一次；注浆结束后，将沙土回填到注浆孔中；
(7)采用喷洒装置向边坡表面喷洒6次，每次喷洒植物脲酶加固液2.4L；每隔6小时喷洒一次；喷洒结束后，养护72小时。
实施例3
(1)首先，在模型箱中利用沙土制作顶面宽为20cm、长为40cm、高为20cm、坡比为1:1的边坡，如图1；
(2)将干燥的大豆磨制成豆粉，过100目筛网备用(需低温干燥、密封储藏，以防变质)。
(3)制备处理粉：将尿素与氯化钙按照摩尔比2:1混合(现用现制，防止试剂变质)。
(4)从边坡坡顶部沿着宽度和长度方向间隔插入5跟直径2cm的塑料管，每个塑料管之间的距离为10cm，并将塑料管及内部土体取出，制成注浆孔，如图2；
(5)制备植物脲酶加固液：称取等质量的豆粉与处理粉，并按照豆粉与水1:10的质量比加入一定量的水进行搅拌混合。
(6)通过注浆孔注浆处理边坡内部，每个注浆孔内注浆8次，每次注入植物脲酶加固液65ml，每隔8小时注浆一次；注浆结束后，将沙土回填到注浆孔中；
(7)采用喷洒装置向边坡表面喷洒8次，每次喷洒植物脲酶加固液3.2L；每隔8小时喷洒一次；喷洒结束后，养护72小时。

Claims (10)

1.一种基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，采用植物脲酶加固液对边坡内部进行灌浆处理，并对边坡表层进行喷洒处理；所述植物脲酶加固液由富含脲酶的豆粉、处理粉与水配制而成，处理粉的成分包括尿素和钙盐，其中，豆粉与处理粉的质量比为1:1～1:2，豆粉与水的质量比为1:10～1:20。
2.根据权利要求1所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，所述处理粉中，尿素和钙盐的摩尔比为2:1～1:2。
3.根据权利要求2所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，所述钙盐为硝酸钙、氯化钙、醋酸钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，所述豆粉由干燥黄豆破碎磨制而成。
5.根据权利要求1所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，所述灌浆处理的方法为：自边坡顶部向其内部开设注浆孔，向注浆孔内注入植物脲酶加固液，注浆完成后，在注浆孔中回填边坡土。
6.根据权利要求5所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，沿所述边坡的长度及宽度方向每隔0.5～2m开设一个注浆孔。
7.根据权利要求1所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，所述灌浆处理的次数为4～8次，相邻两次灌浆处理的时间间隔为4～8h。
8.根据权利要求7所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，所述灌浆处理过程中，植物脲酶加固液单次用量为4～8L/m3。
9.根据权利要求1所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，所述喷洒处理的次数为4～8次，相邻两次喷洒处理的时间间隔为4～8h。
10.根据权利要求9所述的基于植物脲酶加固液的边坡加固方法，其特征在于，所述喷洒处理过程中，植物脲酶加固液单次用量为30～50L/m2。
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