CN111877269A - 一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,包括以下步骤:1)在岩体裂隙处钻取注浆孔,将注浆管插入注浆孔;2)将微生物菌液注入岩体裂隙,静置半小时后,再向岩体裂隙注入反应液,并静置12小时;3)重复步骤2)1‑3次后;4)将混合物注入岩体裂隙;6)再将反应液注入岩体裂隙,静置12小时;7)重复步骤6),直至注浆孔中的混合物被胶结。本发明为劣质岩体修复提供了一种强度高、相容性好、抗渗性及耐久性能好的微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,并具有良好的经济环保效益。
Description
技术领域
本发明涉及劣质岩体修复领域,具体涉及一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法。
背景技术
库区消落带是由周期性蓄洪或泄洪所导致的水位升降落差暴露出的土地。在雨水丰富的夏季库区岸坡冲刷能力强,反复的水位涨落对库区岸坡土体干湿循环使得岩体应力发生周期性变化,其岸坡岩体力学性能快速劣化,产生岩体劣化效应,易发生地质灾害事件。
对于由灰岩、白云岩等硬质岩构成的岸坡消落带,其岩体的表层与内部一般会发育裂缝与孔隙等结构,这些结构的大量发育将为水进入岩体内部发生物理软化崩解及化学水解作用提供了空间。一方面,岩体内部的部分黏土矿物在水化作用下发生溶解、体积膨胀和收缩,矿物碎屑颗粒间的胶结效应明显减弱;另一方面,水压力的作用对岩体产生应力集中现象,进而导致岩体内部的裂隙发育扩张。水压力与干湿循环的共同作用使岩体的抗拉强度发生劣化,导致岩体质量严重下降,是造成岩体劣化的主要原因。
目前修复劣质岩体方法主要采用注浆加固,即通过液压、气压等方法将胶凝材料注入岩体的空隙中,一般需要借助外界较大的压力。常用的注浆材料主要有水泥浆液与化学浆液。水泥浆液由于较差的流动性,难以填充至微裂隙;化学浆液与岩体相容性较差,大多数化学材料有毒,对人体与环境有害,且成本高、强度低、制作过程复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种强度高、相容性好、抗渗性及耐久性能好的微生物修复库区消落带劣质岩体的方法。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,包括以下步骤:
1)在岩体裂隙所在位置钻取注浆孔,将注浆管Ⅰ插入注浆孔并伸入岩体裂隙,注浆孔的外端口与注浆管Ⅰ之间采用橡胶止水条进行临时封堵。
2)采用低压注浆方式将微生物菌液通过所述注浆管Ⅰ注入岩体裂隙,静置半小时后,拔出注浆管Ⅰ,并将注浆管Ⅱ插入注浆孔,通过注浆管Ⅱ向岩体裂隙注入混合均匀的反应液,并静置12小时;其中,注入的所述反应液与微生物菌液的体积相同,注浆孔的外端口与注浆管Ⅱ之间采用橡胶止水条封堵。
3)重复步骤2)1-3次后,停止注浆。
4)拔出所述注浆管Ⅱ,并将注浆管Ⅰ插入注浆孔;其中,注浆孔的外端口与注浆管Ⅰ之间采用止浆塞进行封堵。
5)将填充介质与所述微生物菌液混合并搅拌均匀得到混合物,采用加压注浆方式将混合物通过注浆管Ⅰ注入岩体裂隙,待混合物无法在该压力下注入时,停止注浆。
6)拔出所述注浆管Ⅰ,向注浆孔插入注浆管Ⅱ,注浆孔的外端口与注浆管Ⅱ之间采用橡胶止水条进行临时封堵。
7)采用低压注浆方式将所述反应液通过注浆管Ⅱ注入岩体裂隙,静置12小时。
8)重复步骤7),直至所述注浆孔中的混合物被胶结。
进一步,所述微生物菌液为巴氏芽孢杆菌菌液,微生物菌液的光密度值为OD600=0.5-1.5,菌液pH为7.5-9.5。
进一步,所述反应液为CaCl2溶液与尿素溶液的混合溶液,CaCl2溶液浓度为0.5-2mol/L,尿素溶液浓度为0.5-2mol/L,两者的浓度比为1:1,两者体积比为1:1。
进一步,所述填充介质为碾碎成粉粒的劣质岩体或细砂。
进一步,所述低压注浆方式的控制压力为20-90KPa,加压注浆方式的控制压力为400-800kPa。
本发明的有益效果在于:
1.采用微生物诱导生成碳酸钙技术修复岩体裂隙,具有绿色环保效益,避免了传统化学材料对人体与环境的毒害;
2.微生物修复所需的菌液与浆液粘度低,进而可以采用低压注浆,降低施工成本;
3.反应生成的碳酸钙强度高,且其与岩体的相容性好,粘结效果好,具有较好的耐久性性与抗渗性;
4.由于微生物菌液和反应液具有较好的流动性,可以充分填充岩体裂隙,采用碾碎的岩体粉粒或砂填充后注浆,可以有效修复劣质岩体宽裂缝与孔洞。
附图说明
图1为本发明的施工流程图;
图2为岩体裂隙示意图;
图3为岩体裂隙注入混合物的示意图;
图4为岩体裂隙注入反应液进行胶结的示意图。
图中:注浆管Ⅰ1、注浆管Ⅱ2、橡胶止水条3、混合物4和止浆塞5。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1:
本实施例公开了一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,图1为该方法的流程图,该方法包括以下步骤:
1)参见图2,在岩体裂隙所在位置钻取注浆孔,将注浆管Ⅰ1插入注浆孔并伸入岩体裂隙,注浆孔的外端口与注浆管Ⅰ1之间采用橡胶止水条3进行临时封堵;其中,所述岩体裂隙包括微裂隙和宽裂隙,注浆孔的钻孔深度根据现场地质勘测的岩体裂隙发育情况决定,若岩体存在较长竖向裂缝或横向裂缝及孔洞时,间隔0.5-1m布置多个注浆孔。
2)采用低压注浆方式将微生物菌液通过所述注浆管Ⅰ1注入岩体裂隙,静置半小时后,拔出注浆管Ⅰ1,并将注浆管Ⅱ2插入注浆孔,通过注浆管Ⅱ2向岩体裂隙注入混合均匀的反应液,并静置12小时;其中,注入的所述反应液与微生物菌液的体积相同,微生物菌液为巴氏芽孢杆菌菌液,微生物菌液的光密度值为OD600=0.5-1.5,菌液pH为7.5-9.5;所述反应液为CaCl2溶液与尿素溶液的混合溶液,CaCl2溶液浓度为0.5-2mol/L,尿素溶液浓度为0.5-2mol/L,两者的浓度比为1:1,两者体积比为1:1;所述低压注浆方式的控制压力为20-90KPa;所述注浆孔的外端口与注浆管Ⅱ2之间采用橡胶止水条3封堵。此步骤作用在于将所述微生物菌液和反应液填充到劣质岩体内部发育的微裂隙中。
3)重复步骤2)1-3次后,停止注浆。
4)拔出所述注浆管Ⅱ2,并将注浆管Ⅰ1插入注浆孔;其中,注浆孔的外端口与注浆管Ⅰ1之间采用止浆塞5进行封堵。
5)将填充介质与所述微生物菌液混合并搅拌均匀得到混合物4,参见图3,采用加压注浆方式将混合物4通过注浆管Ⅰ1注入岩体裂隙,待混合物4无法在该压力下注入时,停止注浆;所述填充介质为碾碎成粉粒的劣质岩体或细砂;其中,所述混合物4制备时,需控制填充介质与微生物菌液的比例,使其混合物4具有一定的流动性,采用砂浆稠度仪测定混合物的稠度,在10s的沉入度范围为8-13cm。此步骤作用在于将所述混合物4填充到宽裂隙或孔洞。
6)参见图4,拔出所述注浆管Ⅰ1,向注浆孔插入注浆管Ⅱ2,注浆孔的外端口与注浆管Ⅱ2之间采用橡胶止水条3进行临时封堵。
7)采用低压注浆方式将所述反应液通过注浆管Ⅱ2注入岩体裂隙,静置12小时;所述加压注浆方式的控制压力为400-800kPa。
8)重复步骤7),直至所述注浆孔中的混合物4被胶结。
所述微生物菌液的培养过程为:将微生物菌株接种至培养基中,并在30℃环境下和200rpm/min条件下振荡培养15小时。每1L所述培养基各组分含量为:20-24g酵母提取物、10-14gNH4Cl、8-12mgMnSO4·H2O、22-26mgNiCl2·6H2O;并加入NaOH溶液调节菌液的pH值。
实施例2:
本实施例公开了一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,图1为该方法的流程图,该方法包括以下步骤:
1)参见图2,在岩体裂隙所在位置钻取注浆孔,将注浆管Ⅰ1插入注浆孔并伸入岩体裂隙,注浆孔的外端口与注浆管Ⅰ1之间采用橡胶止水条3进行临时封堵。
2)采用低压注浆方式将微生物菌液通过所述注浆管Ⅰ1注入岩体裂隙,静置半小时后,拔出注浆管Ⅰ1,并将注浆管Ⅱ2插入注浆孔,通过注浆管Ⅱ2向岩体裂隙注入混合均匀的反应液,并静置12小时;其中,注入的所述反应液与微生物菌液的体积相同,注浆孔的外端口与注浆管Ⅱ2之间采用橡胶止水条3封堵。
3)重复步骤2)1-3次后,停止注浆。
4)拔出所述注浆管Ⅱ2,并将注浆管Ⅰ1插入注浆孔;其中,注浆孔的外端口与注浆管Ⅰ1之间采用止浆塞5进行封堵。
5)将填充介质与所述微生物菌液混合并搅拌均匀得到混合物4,参见图3,采用加压注浆方式将混合物4通过注浆管Ⅰ1注入岩体裂隙,待混合物4无法在该压力下注入时,停止注浆。
6)参见图4,拔出所述注浆管Ⅰ1,向注浆孔插入注浆管Ⅱ2,注浆孔的外端口与注浆管Ⅱ2之间采用橡胶止水条3进行临时封堵。
7)采用低压注浆方式将所述反应液通过注浆管Ⅱ2注入岩体裂隙,静置12小时。
8)重复步骤7),直至所述注浆孔中的混合物4被胶结。
实施例3:
本实施例主要结构同实施例2,进一步,所述微生物菌液为巴氏芽孢杆菌菌液,微生物菌液的光密度值为OD600=0.5-1.5,菌液pH为7.5-9.5。
实施例4:
本实施例主要结构同实施例3,进一步,所述反应液为CaCl2溶液与尿素溶液的混合溶液,CaCl2溶液浓度为0.5-2mol/L,尿素溶液浓度为0.5-2mol/L,两者的浓度比为1:1,两者体积比为1:1。
实施例5:
本实施例主要结构同实施例4,进一步,所述填充介质为碾碎成粉粒的劣质岩体或细砂。
实施例6:
本实施例主要结构同实施例5,进一步,所述低压注浆方式的控制压力为20-90KPa,加压注浆方式的控制压力为400-800kPa。
Claims (5)
1.一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)在岩体裂隙所在位置钻取注浆孔,将所述注浆管Ⅰ(1)插入注浆孔并伸入岩体裂隙,注浆孔的外端口与注浆管Ⅰ(1)之间采用橡胶止水条(3)进行临时封堵;
2)采用低压注浆方式将微生物菌液通过所述注浆管Ⅰ(1)注入岩体裂隙,静置半小时后,拔出注浆管Ⅰ(1),并将注浆管Ⅱ(2)插入注浆孔,通过注浆管Ⅱ(2)向岩体裂隙注入混合均匀的反应液,并静置12小时;其中,注入的所述反应液与微生物菌液的体积相同,注浆孔的外端口与注浆管Ⅱ(2)之间采用橡胶止水条(3)封堵;
3)重复步骤2)1-3次后,停止注浆;
4)拔出所述注浆管Ⅱ(2),并将注浆管Ⅰ(1)插入注浆孔;其中,注浆孔的外端口与注浆管Ⅰ(1)之间采用止浆塞(5)进行封堵;
5)将填充介质与所述微生物菌液混合并搅拌均匀得到混合物(4),采用加压注浆方式将混合物(4)通过注浆管Ⅰ(1)注入岩体裂隙,待混合物(4)无法在该压力下注入时,停止注浆;
6)拔出所述注浆管Ⅰ(1),向注浆孔插入注浆管Ⅱ(2),注浆孔的外端口与注浆管Ⅱ(2)之间采用橡胶止水条(3)进行临时封堵;
7)采用低压注浆方式将所述反应液通过注浆管Ⅱ(2)注入岩体裂隙,静置12小时;
8)重复步骤7),直至所述注浆孔中的混合物(4)被胶结。
2.根据权利要求1所述的一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,其特征在于:所述微生物菌液为巴氏芽孢杆菌菌液,微生物菌液的光密度值为OD600=0.5-1.5,菌液pH为7.5-9.5。
3.根据权利要求1所述的一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,其特征在于:所述反应液为CaCl2溶液与尿素溶液的混合溶液,CaCl2溶液浓度为0.5-2mol/L,尿素溶液浓度为0.5-2mol/L,两者的浓度比为1:1,两者体积比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,其特征在于:所述填充介质为碾碎成粉粒的劣质岩体或细砂。
5.根据权利要求1所述的一种微生物修复库区消落带劣质岩体的方法,其特征在于:所述低压注浆方式的控制压力为20-90KPa,加压注浆方式的控制压力为400-800kPa。
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