CN109518678A - 一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法 - Google Patents

一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植物粘液‑微生物联合加固土体的方法，该方法包括以下步骤：1)将巴氏芽孢杆菌或迟缓芽孢杆菌接种于培养基上，之后振荡培养、离心去除上清液得到微生物菌液；2)将微生物菌液与植物粘液混合搅拌均匀得到菌液粘液混合物，之后将菌液粘液混合物和营养液分部加入土体进行加固。本发明利用植物粘液的多糖的胶凝特性和微生物矿化生成碳酸钙的特性加固土体，具有效果好、成本低且对环境不会造成污染，保护生态平衡的特点。

Description

一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法
所属领域
本发明涉及一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法,属于土体加固技术领域。
背景技术
土体加固一直是岩土工程中急需解决的问题。众多工程事故均是由于土的强度不够引起的，比如路基的沉陷，堤坝、边坡和沙丘的失稳，河岸的侵蚀以及地基土的液化等，而土体的渗透问题也是工程中一个重要的问题。
传统的土体加固方法以化学灌浆技术和土工织物加固技术为主。但是传统的化学灌浆方法对于环境影响较大，特别是有些浆液难降解，而且浆液的流动性不好，浆液加固范围有限，经济性能较低。而桩基础、地基置换等物理加固方法技术经济性能低，因此寻求大面积地基加固处理的新型工程技术手段，值得不断地研究、发展和实践。
随着近年来对生物技术在岩土工程中的作用有了深入了解，利用生物材料来加固处理地基，为岩土工程的研究领域开辟了一个崭新的领域。其中微生物诱导碳酸钙沉淀来固化土体是近年来新兴的一种加固技术，但该技术一大缺陷是生成碳酸钙在颗粒间形成的钙质联结具有脆性变形特征，为了克服这一缺陷，需要在微生物矿化过程中加入凝胶性物质。自然界有许多植物能分泌大量的粘液，这些粘液主要由多糖组成，具有很高的粘性和吸水性能，能改善钙质联结的脆性特性。相对于其他化学类的凝胶材料，这种植物粘液完全是无毒、无害、无污染的自然物质，为维持生态平衡等提供了必要条件；另外植物粘液中含有多种糖类，为土壤微生物的生长、发育、繁殖提供了能源；同时，植物生长能将氨固定下来，减小氨离子对环境的污染。在地基加固工程中，结合日益发展的生物工程技术，有效利用丰富而无毒害的生物这一自然资源，改良地基土的力学性能，将会为岩土工程地基加固领域带来技术革命。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种植物-微生物联合加固土体的方法，该方法克服了现有技术的不足，具有时间短、效果好、成本低、环境友好等优势。
技术方案：本发明提供了一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，该方法包括以下步骤：
1)将巴氏芽孢杆菌或其他产脲酶菌接种于培养基上，之后振荡培养、离心去除上清液得到微生物菌液；
2)将微生物菌液与植物粘液混合搅拌均匀得到菌液粘液混合物，之后将菌液粘液混合物和营养液分部加入土体进行加固。
其中：
步骤1)所述的培养基为蛋白胨-酵母粉-尿素培养基，其具体组成为蛋白胨:酵母提取物:尿素:硫酸锰的浓度比为5:3:20:10～10:6:25:10。
步骤1)所述的振荡培养是指在25～35℃温度条件振荡培养22～28h,振荡频率为160～180rpm；所述的离心是指在4000～8000rpm转速条件下离心8～15min。
步骤1)所述的微生物菌液的OD600为0.8～1.2。
步骤2)所述的微生物菌液与植物粘液混合搅拌均匀得到菌液粘液混合物中，微生物菌液与植物粘液的体积比是1:10～1:20。
步骤2)所述的营养液为尿素和钙盐的混合溶液，该混合溶液中尿素和钙盐的总浓度为1～2mol/L，尿素和钙盐的的浓度比为1:1～2:1。
所述的钙盐为氯化钙、硝酸钙、乳酸钙或者醋酸钙。
步骤2)所述的将菌液粘液混合物和营养液分部加入土体进行加固中，加入的方式为喷淋或注入。
所述的将菌液粘液混合物和营养液分部加入土体进行加固，根据需要重复3～4遍。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有一下优势：
1、本发明提供的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法充分利用自然界的生物资源，利用植物粘液的吸水胶结性能，以及微生物的矿化性能来增加土体强度；
2、本发明提供的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法采用的植物粘液能提供微生物生长所需要的营养，改善传统微生物矿化的脆性变形特性；
3、本发明提供的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法节能环保、资源来源丰富、成本低廉、工艺简单。
具体实施方式
本发明基于植物粘液-微生物联合加固土体的方法。
实施例1：
一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)将巴氏芽孢杆菌接种于蛋白胨-酵母粉-尿素培养基上，该培养基各组分浓度为：蛋白胨5g/L、酵母提取物3g/L、尿素20g/L、硫酸锰10g/L，之后在30℃条件下以160rpm的振荡频率进行振荡培养24h，之后在8000rpm条件下离心8min，去除上清液，用培养液收集菌株得到微生物菌液，控制微生物菌液的OD600为1.0；
2)将微生物菌液与植物粘液按照体积比1:10混合搅拌均匀，得到菌液粘液混合物；
3)按质量比1:1比例将尿素和氯化钙混合，配置成营养液，其中尿素和氯化钙的总浓度为1.5mol/L；
4)将菌液粘液混合物和营养液分步喷淋或注入土体进行加固，根据需要重复喷淋或注入3～4遍。
实施例2：
一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)将巴氏芽孢杆菌或其他产脲酶菌接种于蛋白胨-酵母粉-尿素培养基上，该培养基各组分浓度为：蛋白胨5g/L、酵母提取物3g/L、尿素20g/L、硫酸锰10g/L，之后在25℃条件下以180rpm振荡频率进行振荡培养28h，之后在4000rpm离心15min，去除上清液，用培养液收集菌株得到微生物菌液，控制微生物菌液的OD600为1.2；
2)将微生物菌液与植物粘液按照体积比1:20混合搅拌均匀，得到菌液粘液混合物；
3)按质量比1.5:1比例将尿素和硝酸钙混合，配置成营养液，其中尿素和钙盐的总浓度为2mol/L；
4)将菌液粘液混合物和营养液分步喷淋或注入土体进行加固，根据需要重复喷淋或注入3～4遍。
实施例3：
一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)将迟缓芽孢杆菌接种于蛋白胨-酵母粉-尿素培养基上，该培养基各组分浓度为：蛋白胨10g/L、酵母提取物6g/L、尿素25g/L、硫酸锰10g/L，之后在35℃条件下以170rpm转速下进行振荡培养22小时，之后在6000rpm离心12min，去除上清液，用培养液收集菌株得到微生物菌液，控制微生物菌液的OD600为0.8；
2)将微生物菌液与植物粘液按照体积比1:15混合搅拌均匀，得到菌液粘液混合物；
3)按质量比2:1比例将尿素和乳酸钙混合，配置成营养液，其中尿素和乳酸钙的总浓度为1mol/L；
4)将菌液粘液混合物和营养液分步喷淋或注入土体进行加固，根据需要重复喷淋或注入3～4遍。
实施例4：
一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)将巴氏芽孢杆菌接种于蛋白胨-酵母粉-尿素培养基上，该培养基各组分浓度为：蛋白胨6g/L、酵母提取物5g/L、尿素22g/L、硫酸锰10g/L，之后在33℃条件下以175rpm转速下进行振荡培养26小时，之后在7000rpm离心10min，去除上清液，用培养液收集菌株得到微生物菌液，控制微生物菌液的OD600为0.9；
2)将微生物菌液与植物粘液按照体积比1:17混合搅拌均匀，得到菌液粘液混合物；
3)按质量比1.3:1比例将尿素和乳酸钙混合，配置成营养液，其中尿素和乳酸钙的总浓度为1.7mol/L；
4)将菌液粘液混合物和营养液分步喷淋或注入土体进行加固，根据需要重复喷淋或注入3～4遍。

Claims (8)

1.一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)将巴氏芽孢杆菌或迟缓芽孢杆菌接种于培养基上，之后振荡培养、离心去除上清液得到微生物菌液；
2)将微生物菌液与植物粘液混合搅拌均匀得到菌液粘液混合物，之后将菌液粘液混合物和营养液分部加入土体进行加固。
2.如权利要求1所述的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：步骤1)所述的培养基为蛋白胨-酵母粉-尿素培养基，其具体组成为蛋白胨:酵母提取物:尿素:硫酸锰的浓度比为5:3:20:10～10:6:25:10。
3.如权利要求1所述的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：步骤1)所述的振荡培养是指在25～35℃温度条件振荡培养22～28h，振荡频率为160～180rpm；所述的离心是指在4000～8000rpm转速条件下离心8～15min。
4.如权利要求1所述的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：步骤1)所述的微生物菌液的OD600为0.8～1.2。
5.如权利要求1所述的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：步骤2)所述的微生物菌液与植物粘液混合搅拌均匀得到菌液粘液混合物中，微生物菌液与植物粘液的体积比是1:10～1:20。
6.如权利要求1所述的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：步骤2)所述的营养液为尿素和钙盐的混合溶液，该混合溶液中尿素和钙盐的总浓度为1～2mol/L，尿素和钙盐的浓度比为1:1～2:1。
7.如权利要求6所述的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：所述的钙盐为氯化钙、硝酸钙、乳酸钙或者醋酸钙。
8.如权利要求1所述的一种植物粘液-微生物联合加固土体的方法，其特征在于：步骤2)所述的将菌液粘液混合物和营养液分部加入土体进行加固中，加入的方式为喷淋或注入。
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