CN112324465A - 一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，包括步骤S1、在岩体裂隙上确定注浆孔位，并进行钻孔形成注浆孔；S2、将石蜡胶囊和助推油混合，得到第一混合物；S3、将微生物胶囊和水混合，得到第二混合物；S4、将第一混合物加热，让第一混合物的温度保持在35‑40℃；S5、将第二混合物通过注浆装置连续的注入岩体裂隙中，同时，将第一混合物通过注浆装置间歇注入岩体裂隙中。通过让石蜡胶囊和助推油提前储热。再将第一混合物和第二混合物同时通过注浆装置连续的注入岩体裂隙中，进入岩体裂隙后石蜡胶囊预冷能够发生液‑固变相，释放热量，达到提高裂隙温度的作用，为微生物生长提供良好的环境，实现高寒地区的岩体防渗。
Description
技术领域
本发明涉及微生物注浆技术领域，具体涉及一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法。
背景技术
隧道、地铁等地下工程建设过程中常遇裂隙发育岩层，地下水长期沿围岩内连通裂隙网络持续不断的渗漏无疑将严重威胁隧道结构的可靠性和运营的安全性。同时，粘土、泥炭等软弱成分大量赋存的裂隙带若存渗漏隐患，长期发展会有触发涌水突泥事故的风险。传统地下工程防渗注浆材料如水泥砂浆、化学浆液，因颗粒大，流动性差，对微裂隙普遍发育的渗漏岩体而言，防渗效果并不显著，且传统浆液中的有毒有害物质会随渗漏水的扩散而破坏周边生态环境。近年来，随着微生物诱导碳酸钙沉淀技术在地下工程中的广泛应用，微生物注浆也逐步被引入裂隙岩体防渗领域。即通过微生物成岩作用生成溶解度较低的有机或无机化合物填塞岩体内部渗透性较强的空隙，从而降低介质渗透性、提升岩体强度。然而，现有的微生物注浆技术受到微生物所需生存条件的限制，而高寒地区常年低温，纬度高、昼夜温差大，使得微生物不能正常生长和繁殖，导致微生物注浆技术不能在高寒地区使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的微生物注浆技术受到微生物生存所需温度的限制，在高寒地区常年低温，抑制微生物生长和繁殖，导致微生物技术不能在高寒地区使用。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，包括以下步骤：
S1、在岩体裂隙上确定注浆孔位，并进行钻孔形成注浆孔；S2、将石蜡胶囊和助推油混合，得到第一混合物；S3、将微生物胶囊和水混合，得到第二混合物；S4、将第一混合物加热，让第一混合物的温度保持在35-40℃；S5、将第二混合物通过注浆装置连续的注入岩体裂隙中，同时，将第一混合物通过注浆装置间歇注入岩体裂隙中。
现有技术中微生物注浆技术受到微生物所需生存条件的限制，而高寒地区常年低温，纬度高，低温能够抑制微生物正常生长和繁殖，使微生物诱导生成碳酸钙沉淀的速率减慢，导致注浆强度较低，渗透系数较大，使得微生物注浆技术不能在高寒地区使用。本申请首先在岩体上确定注浆孔的位置，具体的注浆孔位的确定可以参考经验公式
其中M为注浆量的三次方，d为裂隙的开度。第二步，将石蜡胶囊和助推油混合，得到第一混合物。石蜡胶囊利用甲苯-2,4二异氰酸酯(TDI)、工业级石蜡、无水哌嗪(PIP)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、烷基酚聚氧乙烯醚(OP)等材料，采用界面聚合法制备，制备时将TDI及催化剂DBTDL加入到40℃的石蜡中混合均匀后滴加到w(PIP)＝0.01、w(OP)＝0.02的60℃水相溶液中,TDI与石蜡的质量比为1：5，催化剂DBTDL 1滴,油相与水相的质量比为3：100,用高剪切混合乳化仪以5000r/min的速率乳化1min，在600r/min的转速下恒温反应1h,过滤、水洗、真空干燥。在采用界面聚合法制备相变微胶囊的过程中，石蜡与水互不相溶,在高速剪切作用下发生乳化作用，形成水包油型乳状液。TDI和PIP分别扩散至界面处发生聚合反应，生成聚脲结构的壁材将石蜡包覆起来，形成石蜡胶囊，该石蜡胶囊耐酸碱性较好，对w＝0.40的NaOH水溶液和w＝0.60的H 2SO4水溶液稳定。将石蜡胶囊放置在助推油中，助推油可采用高级脂肪酸甘油酯，便于石蜡胶囊在注浆过程中随着助推油流入岩体裂隙中。第三步，将微生物胶囊和水混合，得到第二混合物，将微生物胶囊和水混合，水能够让微生物胶囊的外膜水解，在到达指定位置后能够让微生物从胶囊中出来，诱导生成碳酸钙沉淀，同时也便于将微生物胶囊注入岩体裂隙中，第二混合物不加热，利用高寒地区的低温环境抑制微生物活性，避免微生物在未注浆时就过度繁殖，消耗营养液，同时能够避免微生物提前达到繁殖和生长高峰期，降低注浆完成后生长和繁殖速率，从而导致碳酸钙沉淀量减少的情况。第四步，将第一混合物加热，让第一混合物的温度保持在35-40℃；加热第一混合物，能够让石蜡胶囊和助推油提前储存热量，而将温度保持在35℃-40℃，能够避免微生物胶囊温度过高导致包覆膜破裂，同时，也能够防止温度过高导致微生物胶囊提前达到繁殖高峰期。第五步，将第二混合物通过注浆装置连续注入岩体裂隙中，同时，将第一混合物通过注浆装置间歇注入岩体裂隙中。由于第一混合物提前进行了储热，进入岩体裂隙的混合物遇到较冷的岩体温度降低至一定程度时，石蜡胶囊发生液-固相变，释放热量，以达到提高裂隙温度的作用，从而为微生物的生长和繁殖提供合适的温度条件，克服高寒地区抑制微生物技术偏见，同时微生物生长过程中高寒地区白天温度升高，岩体升温，石蜡胶囊通过发生固-液相变实现储能，夜间温度降低石蜡胶囊再发生液-固相变放热，从而让裂隙内的温度全天都保持在适合微生物生长的范围，为微生物提供良好的环境，克服高寒地区昼夜温差大的极端天气情况，加快微生物诱导生成碳酸钙沉淀的速率，实现高寒地区的岩体防渗。第一混合物被间歇性注入到岩体裂隙中，在微生物胶囊的外壁分解后，利用水的疏油性，第一混合物进入至裂隙中后能够推动微生物胶囊向裂隙深处移动，扩大固化防渗范围。
进一步，所述注浆装置包括料仓，所述料仓内设置有隔板，所述隔板将料仓分为第一储液箱和第二箱体，所述第二箱体内设置有加热装置和第二储液箱，所述第二混合物加入在第一储液箱内，所述第一混合物加入在第二储液箱内，所述料仓上设有与第一储液箱连通的第一进料口和第一出液口，在所述料仓上设有与第二储液箱连通的第二进料口和第二出液口，与所述第二出液口连通设置有间歇供液装置，所述间歇供液装置能够间歇定量的供给石蜡胶囊和助推油，与所述第一出液口和间歇供液装置连通设置有注浆管。通过与第二储液箱连通设置间歇供液装置，第一混合物加入在第二储液箱内，间歇供液装置能够周期性的将第一混合周期性的定量注入岩体裂隙，由于微生物胶囊和水组成的第二混合物具有疏油性，第一混合物在进入至裂隙中后能够推动微生物胶囊向裂隙深处移动，扩大固化防渗范围。同时，间歇供液装置能够很好的保证石蜡胶囊注入的量。
进一步，所述间歇定量包括三通组件，所述三通组件的第一通道与所述第二储液箱连通，所述三通组件的第二通道与所述注浆管连通，与所述三通组件的第三通道连通设置有定量管，所述定量管内设置有柱塞，所述定量管远离三通组件的一端设置有伸缩组件，所述伸缩组件的伸缩部与所述柱塞连通，所述柱塞向着远离三通组件的方向移动时三通组件能够将第二储液箱与定量管连通，所述柱塞向着靠近所述三通组件方向移动时所述三通组件能够将定量管与注浆管连通。本申请的定量装置通过设置三通组件，在三通组件的第三通道上连通设置定量管，柱塞向着远离三通组件的方向移动时三通组件能够将第二储液箱与定量管连通，柱塞向着靠近所述三通组件方向移动时所述三通组件能够将定量管与注浆管连通。通过柱塞的移动控制石蜡胶囊的间歇供液，同时，定量管的直径是固定的，通过控制柱塞移动的距离实现量取第一混合物的供应量。伸缩组件为电动伸缩缸或者气动伸缩缸的一种。
进一步，所述三通组件包括壳体，第一单向阀、第二单向阀，所述第一通道、第二通道、第三通道设置于所述壳体上，并且所述第一通道、第二通道、第三通道相互连通，所述第一单向阀组件设置于所述第一通道中，所述第二单向阀设置于所述第二通道中，所述柱塞向着远离三通组件的方向移动时第一单向阀能够打开将第二储液箱与定量管连通，所述柱塞向着靠近所述三通组件方向移动时所述第二单向阀能够打开将定量管与注浆管连通。通过设置第一单向阀和第二单向阀，利用柱塞移动产生的负压和高压来控制第一单向阀和第二单向阀打开，实现第一混合物的间歇、定量注入。
进一步，所述加热装置包括发热元件、设置于发热元件顶部的容纳腔，所述发热元件设置于所述第二箱体内，所述第二储液箱设置于容纳腔内，并且所述第二储液箱与容纳腔之间填充有导热油，第二储液箱能够部分浸入在导热油中，所述第二箱体的内壁设置有真空隔热层，所述真空隔热层能够阻断热量的散失。通过设置发热元件，发热元件可以是电热丝或者是电磁发热装置，发热装置能够对容纳腔进行加热，容纳腔通过填充导热油能够给第二储液箱加热，采用简洁的油浴加热能够保证第二储液箱的温度不会大范围的波动，使用导热油而没有采用水，因为在高寒地区水容易被冻结成冰、破坏装置。在第二箱体的内壁设置有真空隔热层，隔热层能够防止热量的散失和将大量的热量传递给第一储液箱。优选的，真空隔热层包括第一真空隔热层和第二真空隔热层，第一真空隔热层位于第一储液箱和第二储液箱之间的第二箱体的侧壁，并且与第一真空隔热层连通设置有真空泵和电磁阀，真空泵用于抽取第一真空隔热层的空气，电磁用于通断第一真空隔热层与外界的连通。通过电磁阀和真空泵配合来改变第一真空隔热层的真空度，让第二箱体和第一储液箱实现热传导，使第一储液箱的第二混合物保持在5℃左右，以防止第一混合物结冰。第二真空隔热层为常真空状态，能够防止第二箱体的热量散失。
进一步，在所述S3和S4之间还包括步骤S35，所述步骤S35为使用搅拌装置搅拌所述第一储液箱内的水和微生物胶囊使其混合均匀，使用搅拌装置搅拌所述第二储液箱内的助推油和石蜡胶囊使其混合均匀；其中，搅拌装置包括驱动电机、中心轴，所述中心轴贯穿第一储液箱和第二储液箱，所述驱动电机与所述中心轴连通，位于所述第一储液箱和第二储液箱的中心轴上设有多个搅拌片，并且搅拌片上设置有通孔。通过设置搅拌装置便于将微生物胶囊和水充分搅拌均匀，并将石蜡胶囊和助推油充分搅拌均匀，避免微生物胶囊和石蜡胶囊聚集，以提高裂隙的固化防渗效率。
进一步，所述微生物胶囊包括胶囊内膜，且在胶囊内膜内部由外向内依次设有微生物保护膜以及聚乙烯醇膜，在聚乙烯醇膜内部填充有氯化钙，在微生物保护膜与聚乙烯醇膜之间填充有微生物培养基，在胶囊内膜与微生物保护膜之间填充有碱性脱脂剂，包裹胶囊内膜的胶囊外膜，在所述胶囊外膜与胶囊内膜之间还设有发泡剂外膜，发泡剂外膜内填充有发泡剂。所述微生物培养基包括嗜碱芽孢杆菌菌种、大孔吸附树脂颗粒以及菌种营养液。微生物保护膜分解后，微生物开始发育、繁殖，待微生物发育繁殖数天后，聚乙烯醇膜分解完成，氯化钙粉剂溢出后与生化反应生成的碳酸钙发生固化作用，产生碳酸钙沉淀，从而达到微裂隙防渗的效果。碱性脱脂剂与高级脂肪酸甘油酯(助推油)发生皂化与乳化反应，得到的产物不会污染环境，助推油被分解后有利于微生物生长、繁殖。聚乙烯醇膜又称PVA膜，PVA为无色、无毒、无腐蚀性的可生物降解的水溶性有机高分子聚合物，不同醇解度的胶囊材料水解所需时间不同，本技术方案中的聚乙烯醇膜的醇解度为79.8％，能够保证胶囊内膜、微生物保护膜均水解后，氯化钙才开始释放。发泡剂外膜内部充压，且该压强为0.12-0.19MPa，通常无水裂隙中的压强为0.1-0.11MPa，即能保证发泡剂外膜在遇到无水裂隙时，能够及时破裂，发泡剂颗粒通过以下方式获得：将海藻酸钠溶液及碳酸钙溶液进行灭菌，灭菌后与氯化铝粉末、聚氨酯泡沫进行混合，再加入40ml含有吐温80的大豆油，在4℃的条件下用400rpm的搅拌速度搅拌15min，进行乳化，再加入含0.5％冰乙酸的大豆油10～20ml，在4℃的条件用400rpm的搅拌速度搅拌30min，搅拌完成后加入60ml醋酸盐溶液，放置2h，在转速为4000rpm的条件下离心搅拌10min后得到发泡剂颗粒。使用海藻酸钠作为胶囊外膜、胶囊内膜、发泡剂外膜以及微生物保护膜的制备材料，能够确保在微生物胶囊注入目标间隙后短时间内实现水解。通过对微生物细菌、营养液以及固化液等的复合成多层状的微生物胶囊，利用微生物胶囊的逐层分解，使得在微生物胶囊到达裂隙后，细菌、营养液、固化液等逐级释放，然后通过微生物诱导产生碳酸钙来实现对裂隙的固化防渗，微生物胶囊的注入采用低压推进，确保微生物细菌等顺利进入至裂隙中，防止在注浆口形成固化产物，避免固化产物阻碍后续浆液的运移、扩散。
进一步，所述石蜡胶囊包括包覆膜及设置于包覆膜内的石蜡。石蜡胶囊利用甲苯-2,4二异氰酸酯(TDI)、工业级石蜡、无水哌嗪(PIP)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、烷基酚聚氧乙烯醚(OP)等材料，采用界面聚合法制备，制备时将TDI及催化剂DBTDL加入到40℃的石蜡中混合均匀后滴加到w(PIP)＝0.01、w(OP)＝0.02的60℃水相溶液中,TDI与石蜡的质量比为1：5，催化剂DBTDL 1滴,油相与水相的质量比为3：100,用高剪切混合乳化仪以5000r/min的速率乳化1min，在600r/min的转速下恒温反应1h，过滤、水洗、真空干燥。在采用界面聚合法制备相变微胶囊的过程中，石蜡与水互不相溶,在高速剪切作用下发生乳化作用，形成水包油型乳状液。TDI和PIP分别扩散至界面处发生聚合反应，生成聚脲结构的壁材将石蜡包覆起来，形成石蜡胶囊，石蜡胶囊通变相能够让岩体裂隙额的温度维持在微生物生长的条件，包覆膜能够将液态的石蜡包裹住，避免和其他液体混合。
进一步，步骤S5中第一混合物在开始注浆至总注浆量的1/3时，第一混合物的注浆速率为V，在注浆量为总注浆量的1/3至总注浆量的2/3时，第一混合物注浆速率为2/3V，在注浆量为总注浆量的2/3至完成注浆时，第一混合物注浆速率为V。总注浆量可以根据裂隙的各项参数进行计算得到，由于在开始注浆时助推油和岩体的温差较大，热交换量较高，需要大量的石蜡相变放热实现控温；在注浆量为总注浆量的1/3至总注浆量的2/3时，第一混合物注浆速率为2/3V，由于岩石裂隙已保持一定合适微生物生长温度范围，热量散失不大，热交换量较小，对石蜡的需求量变小；在注浆量为总注浆量的2/3至完成注浆时，第一混合物注浆速率为V。由于地表岩体温度更低，导致热交换速率快，增大注浆速率，提供多的石蜡胶囊能够更好的维持裂隙内的温度。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过加热石蜡胶囊和助推油，让石蜡胶囊和助推油提前储存热量。再将第一混合物和第二混合物同时通过注浆装置连续的注入岩体裂隙中，由于第一混合物提前进行了储热，进入岩体裂隙的混合物在遇到较冷的岩体温度降低至一定程度时，石蜡胶囊发生液-固变相，释放热量，起到提高裂隙温度的作用，从而为微生物的生长和繁殖提供合适的温度条件，克服高寒地区抑制微生物技术不能使用的偏见。同时在微生物生长过程中高寒地区的白天温度升高，岩体升温，石蜡胶囊能够通过发生固-液相变实现储能，夜间温度降低石蜡胶囊再发生液-固相变放热，从而让裂隙内的温度全天都保持在适合微生物生长的范围，为微生物提供良好的环境，克服高寒地区昼夜温差大的极端天气情况，使微生物诱导生成碳酸钙沉淀的速率加快，实现高寒地区的岩体防渗。
2、本申请通过与第二储液箱连通设置间歇供液装置，第一混合物加入在第二储液箱内，间歇供液装置能够将第一混合周期性定量注入岩体裂隙，由于微生物胶囊和水组成第二混合物具有疏油性，第一混合物在进入至裂隙中后能够推动微生物胶囊向裂隙深处移动，扩大固化防渗范围。同时，间歇供液装置能够很好的保证石蜡胶囊注入的量。
3、本申请通过设置发热元件，发热元件可以是电热丝或者是电磁发热装置，发热装置能够对容纳腔进行加热，容纳腔通过填充导热油能够给第二储液箱加热，采用简洁的油浴加热能够保证第二储液的温度不会大范围的波动，使用导热油而没有采用水，因为水在高寒环境容易被冻结成冰和破坏装置。在第二箱体的内壁设置有真空隔热层，真空隔热层能够防止热量的散失和将热量传递给第一储液箱。
4、本申请在第二箱体的内壁设置有第一真空隔热层与第二真空隔热层，第二真空隔热层能够防止热量的散失，第一真空隔热层能防止将大量热量传递给第一储液箱，同时可通过电磁阀和真空泵配合来改变第一真空隔热层的真空度，让第二箱体和第一储液箱实现热传导，使第一储液箱的第二混合物保持在5℃左右，以防止温度过低导致第二混合物结冰。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为本发明实施例整体结构剖视图；
图3为本发明实施例间歇供液装置构示意图；
图4为本发明实施例间歇供液装置E-E剖视图；
图5为本发明实施例间歇供液装置F-F剖视图；；
图6为本发明实施例微生物胶囊剖视示意图；
图7为本发明实施例石蜡胶囊剖视示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-第一储液箱，2-第二箱体，3-第二储液箱，4-第一出液口，5-第二出液口，6-注浆管，7-第一通道，8-第二通道，9-第三通道，10-定量管，11-柱塞，12-伸缩组件，13-壳体，14-第一单向阀，15-第二单向阀，16-发热元件，17-容纳腔，18-真空隔热层，19-驱动电机，20-中心轴，21-搅拌片，22-通孔，23-胶囊内膜，24-微生物保护膜，25-聚乙烯醇膜，26-氯化钙，27-微生物培养基，28-碱性脱脂剂，30-胶囊外膜，31-发泡剂外膜，33-包覆膜，34-石蜡，35-第一真空隔热层，36-第二真空隔热层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-7所示，一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，包括以下步骤：
S1、在岩体裂隙上确定注浆孔位，并进行钻孔形成注浆孔；S2、将石蜡胶囊和助推油混合，得到第一混合物；S3、将微生物胶囊和水混合，得到第二混合物；S4、将第一混合物加热，让第一混合物的温度保持在35-40℃；S5、将第二混合物通过注浆装置连续的注入岩体裂隙中，同时，将第一混合物通过注浆装置间歇注入岩体裂隙中。
使用时，首先在岩体上确定注浆孔的位置，具体的注浆孔位的确定可以参考经验公式
其中M为注浆量的三次方，d为裂隙的开度。第二步，将石蜡胶囊和助推油混合，得到第一混合物。石蜡胶囊利用甲苯-2,4二异氰酸酯(TDI)、工业级石蜡、无水哌嗪(PIP)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、烷基酚聚氧乙烯醚(OP)等材料，采用界面聚合法制备，制备时将TDI及催化剂DBTDL加入到40℃的石蜡中混合均匀后滴加到w(PIP)＝0.01、w(OP)＝0.02的60℃水相溶液中,TDI与石蜡的质量比为1：5，催化剂DBTDL 1滴,油相与水相的质量比为3：100,用高剪切混合乳化仪以5000r/min的速率乳化1min，在600r/min的转速下恒温反应1h,过滤、水洗、真空干燥。在采用界面聚合法制备相变微胶囊的过程中，石蜡与水互不相溶,在高速剪切作用下发生乳化作用，形成水包油型乳状液。TDI和PIP分别扩散至界面处发生聚合反应，生成聚脲结构的壁材将石蜡包覆起来，形成石蜡胶囊，该石蜡胶囊耐酸碱性较好，对w＝0.40的NaOH水溶液和w＝0.60的H 2SO4水溶液稳定。将石蜡胶囊放置在助推油中，助推油可采用高级脂肪酸甘油酯，便于石蜡胶囊在注浆过程中随着助推油流入岩体裂隙中。第三步，将微生物胶囊和水混合，得到第二混合物，将微生物胶囊和水混合，水能够让微生物胶囊的外膜水解，在到达指定位置后能够让微生物从胶囊中出来，诱导生成碳酸钙沉淀，同时也便于将微生物胶囊注入岩体裂隙中，第二混合物不加热，利用高寒地区的低温环境抑制微生物活性，避免微生物在未注浆时就过度繁殖，消耗营养液，同时能够避免微生物提前达到繁殖和生长高峰期，降低注浆完成后生长和繁殖速率，从而导致碳酸钙沉淀量减少的情况。第四步，将第一混合物加热，让第一混合物的温度保持在35-40℃；给第一混合物加热，能够让石蜡胶囊和助推油提前储存热量，而将温度保持在35℃-40℃，能够避免微生物胶囊温度过高导致包覆膜33破裂，同时，也能够防止温度过高导致微生物胶囊提前达到繁殖高峰期。第五步，将第二混合物通过注浆装置连续注入岩体裂隙中，同时，将第一混合物通过注浆装置间歇注入岩体裂隙中。由于第一混合物提前进行了储热，进入岩体裂隙的混合物遇到较冷的岩体温度降低至一定程度时，石蜡胶囊发生液-固相变，释放热量，以达到提高裂隙温度的作用，从而为微生物的生长和繁殖提供合适的温度条件，克服高寒地区抑制微生物技术偏见，同时微生物生长过程中高寒地区白天温度升高，岩体升温，石蜡胶囊能够通过发生固-液相变实现储能，夜间温度降低石蜡胶囊再发生液-固相变放热，从而让裂隙内的温度全天都保持在适合微生物生长的范围，为微生物提供良好的环境，克服高寒地区昼夜温差大的极端天气情况，加快微生物诱导生成碳酸钙沉淀的速率，实现高寒地区的岩体防渗。第一混合物被间歇性注入到岩体裂隙中，在微生物胶囊的外壁分解后，利用水的疏油性，第一混合物进入至裂隙中后能够推动微生物胶囊向裂隙深处移动，扩大固化防渗范围。
实施例2
如图1-7所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，所述注浆装置包括料仓，所述料仓内设置有隔板，所述隔板将料仓分为第一储液箱1和第二箱体2，所述第二箱体2内设置有加热装置和第二储液箱3，所述第二混合物加入在第一储液箱1内，所述第一混合物加入在第二储液箱3内，所述料仓上设有与第一储液箱1连通的第一进料口和第一出液口4，在所述料仓上设有与第二储液箱3连通的第二进料口和第二出液口5，与所述第二出液口5连通设置有间歇供液装置，所述间歇供液装置能够间歇定量的供给石蜡胶囊和助推油，与所述第一出液口4和间歇供液装置连通设置有注浆管6。所述间歇定量包括三通组件，所述三通组件的第一通道7与所述第一储液箱1连通，所述三通组件的第二通道8与所述注浆管6连通，与所述三通组件的第三通道9连通设置有定量管10，所述定量管10内设置有柱塞11，所述定量管10远离三通组件的一端设置有伸缩组件12，所述伸缩组件12的伸缩部与所述柱塞11连通，所述柱塞11向着远离三通组件的方向移动时三通组件能够将第二储液箱3与定量管10连通，所述柱塞11向着靠近所述三通组件方向移动时所述三通组件能够将定量管10与注浆管6连通。所述三通组件包括壳体13，第一单向阀14、第二单向阀15，所述第一通道7、第二通道8、第三通道9设置于所述壳体13上，并且所述第一通道7、第二通道8、第三通道9相互连通，所述第一单向阀14组件设置于所述第一通道7中，所述第二单向阀15设置于所述第二通道8中，所述柱塞11向着远离三通组件的方向移动时第一单向阀14能够打开将第二储液箱3与定量管10连通，所述柱塞11向着靠近所述三通组件方向移动时所述第二单向阀15能够打开将定量管10与注浆管6连通。所述加热装置包括发热元件16、设置于发热元件16顶部的容纳腔17，所述发热元件16设置于所述第二箱体2内，所述第二储液箱3设置于容纳腔17内，并且所述第二储液箱3与容纳腔17之间填充有导热油，第二储液箱3能够部分的浸入在导热油中，所述第二箱体2的内壁设置有真空隔热层18，所述真空隔热层18能够阻断热量的散失。
优选的，真空隔热层18包括第一真空隔热层35和第二真空隔热层36，第一真空隔热层35位于第一储液箱和第二储液箱3之间的第二箱体2的侧壁，并且与第一真空隔热层35连通设置有真空泵和电磁阀，真空泵用于抽取第一真空隔热层35的空气，电磁用于通断第一真空隔热层35与外界的连通。通过电磁阀和真空泵配合来改变第一真空隔热层35的真空度，让第二箱体2和第一储液箱1实现热传导，使第一储液箱1的第二混合物保持在5℃左右，以防止第一混合物结冰。第二真空隔36热层为常真空状态能够防止第二箱体的热量散失。
实施例3
如图1-7所示，本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，在所述S3和S4之间还包括步骤S35，所述步骤S35为使用搅拌装置搅拌所述第一储液箱1内的水和微生物胶囊使其混合均匀，使用搅拌装置搅拌所述第二储液箱3内的助推油和石蜡胶囊使其混合均匀；其中，搅拌装置包括驱动电机19、中心轴20，所述中心轴20贯穿第一储液箱1和第二储液箱3，所述驱动电机19与所述中心轴20连通，位于所述第一储液箱1和第二储液箱3的中心轴20上设有多个搅拌片21，并且搅拌片21上设置有通孔22。步骤S5中第一混合物在开始注浆至总注浆量的1/3时，第一混合物的注浆速率为V，在注浆量为总注浆量的1/3至总注浆量的2/3时，第一混合物注浆速率为2/3V，在注浆量为总注浆量的2/3至完成注浆时，第一混合物注浆速率为V。
实施例4
如图1-7所示，本实施例与实施例5基本相同，不同之处在于，所述微生物胶囊包括胶囊内膜23，且在胶囊内膜23内部由外向内依次设有微生物保护膜24以及聚乙烯醇膜25，在聚乙烯醇膜25内部填充有氯化钙26，在微生物保护膜24与聚乙烯醇膜25之间填充有微生物培养基27，在胶囊内膜23与微生物保护膜24之间填充有碱性脱脂剂28，包裹胶囊内膜23的胶囊外膜30，在所述胶囊外膜30与胶囊内膜23之间还设有发泡剂外膜31，发泡剂外膜31内填充有发泡剂。所述微生物培养基27包括嗜碱芽孢杆菌菌种、大孔吸附树脂颗粒以及菌种营养液。所述石蜡胶囊包括包覆膜33及设置于包覆膜33内的石蜡34。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在岩体裂隙上确定注浆孔位，并进行钻孔形成注浆孔；
S2、将石蜡胶囊和助推油混合，得到第一混合物；
S3、将微生物胶囊和水混合，得到第二混合物；
S4、将第一混合物加热，让第一混合物的温度保持在35-40℃；
S5、将第二混合物通过注浆装置连续的注入岩体裂隙中，同时，将第一混合物通过注浆装置间歇注入岩体裂隙中。
2.根据权利要求1所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，所述注浆装置包括料仓，所述料仓内设置有隔板，所述隔板将料仓分为第一储液箱(1)和第二箱体(2)，所述第二箱体(2)内设置有加热装置和第二储液箱(3)，所述第一混合物加入在第二储液箱(3)内，所述第二混合物加入在第一储液箱(1)内，所述料仓上设有与第一储液箱(1)连通的第一进料口和第一出液口(4)，在所述料仓上设有与第二储液箱(3)连通的第二进料口和第二出液口(5)，所述第二出液口(5)连通设置有间歇供液装置，所述间歇供液装置能够间歇定量的供给石蜡胶囊和助推油，所述第一出液口(4)和间歇供液装置连通设置有注浆管(6)。
3.根据权利要求2所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，所述间歇定量包括三通组件，所述三通组件的第一通道(7)与所述第二储液箱(3)连通，所述三通组件的第二通道(8)与所述注浆管(6)连通，与所述三通组件的第三通道(9)连通设置有定量管(10)，所述定量管(10)内设置有柱塞(11)，所述定量管(10)远离三通组件的一端设置有伸缩组件(12)，所述伸缩组件(12)的伸缩部与所述柱塞(11)连通，所述柱塞(11)向着远离三通组件的方向移动时三通组件能够将第二储液箱(3)与定量管(10)连通，所述柱塞(11)向着靠近所述三通组件方向移动时所述三通组件能够将定量管(10)与注浆管(6)连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，所述三通组件包括壳体(13)，第一单向阀(14)、第二单向阀(15)，所述第一通道(7)、第二通道(8)、第三通道(9)设置于所述壳体(13)上，并且所述第一通道(7)、第二通道(8)、第三通道(9)相互连通，所述第一单向阀(14)组件设置于所述第一通道(7)中，所述第二单向阀(15)设置于所述第二通道(8)中，所述柱塞(11)向着远离三通组件的方向移动时第一单向阀(14)能够打开将第二储液箱(3)与定量管(10)连通，所述柱塞(11)向着靠近所述三通组件方向移动时所述第二单向阀(15)能够打开将定量管(10)与注浆管(6)连通。
5.根据权利要求2所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，所述加热装置包括发热元件(16)、设置于发热元件(16)顶部的容纳腔(17)，所述发热元件(16)设置于所述第二箱体(2)内，所述第二储液箱(3)设置于容纳腔(17)内，并且所述第二储液箱(3)与容纳腔(17)之间填充有导热油，第二储液箱(3)能够部分的浸入在导热油中，所述第二箱体(2)的内壁设置有真空隔热层(18)，所述真空隔热层(18)能够阻断热量的散失，所述真空隔热层包括第一真空隔热层(35)和第二真空隔热层(36)，所述第一真空隔热层(35)位于第一储液箱(1)和第二储液箱(3)之间的第二箱体(2)的侧壁，与第一真空隔热层(35)连通设置有真空泵和电磁阀，所述真空泵用于抽取第一真空隔热层(35)的空气，所述电磁阀用于将第一真空隔热层(35)与外界的连通。
6.根据权利要求2所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，在所述S3和S4之间还包括步骤S35，所述步骤S35为使用搅拌装置搅拌所述第一储液箱(1)内的水和微生物胶囊使其混合均匀，使用搅拌装置搅拌所述第二储液箱(3)内的助推油和石蜡胶囊使其混合均匀；其中，搅拌装置包括驱动电机(19)、中心轴(20)，所述中心轴(20)贯穿第一储液箱(1)和第二储液箱(3)，所述驱动电机(19)与所述中心轴(20)连通，位于所述第一储液箱(1)和第二储液箱(3)的中心轴(20)上设有多个搅拌片(21)，并且搅拌片(21)上设置有通孔(22)。
7.根据权利要求1所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，所述微生物胶囊包括胶囊内膜(23)，且在胶囊内膜(23)内部由外向内依次设有微生物保护膜(24)以及聚乙烯醇膜(25)，在聚乙烯醇膜(25)内部填充有氯化钙(26)，在微生物保护膜(24)与聚乙烯醇膜(25)之间填充有微生物培养基(27)，在胶囊内膜(23)与微生物保护膜(24)之间填充有碱性脱脂剂(28)，包裹胶囊内膜(23)的胶囊外膜(30)，在所述胶囊外膜(30)与胶囊内膜(23)之间还设有发泡剂外膜(31)，发泡剂外膜(31)内填充有发泡剂。
8.根据权利要求1所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，所述微生物培养基(27)包括嗜碱芽孢杆菌菌种、大孔吸附树脂颗粒以及菌种营养液。
9.根据权利要求1所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，所述石蜡胶囊包括包覆膜(33)及设置于包覆膜(33)内的石蜡(34)。
10.根据权利要求1所述的一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法，其特征在于，步骤S5中第一混合物在开始注浆至总注浆量的1/3时，第一混合物的注浆速率为V，在注浆量为总注浆量的1/3至总注浆量的2/3时，第一混合物注浆速率为2/3V，在注浆量为总注浆量的2/3至完成注浆时，第一混合物注浆速率为V。
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| CN202011269904.6A CN112324465A (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 一种用于裂隙岩体防渗的相变微生物胶囊注浆方法 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN113622963A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-11-09 | 海南大学 | 一种管幕与微生物土联合支护结构及其施工方法 |
| CN114635678A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-06-17 | 东北大学 | 一种微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法 |
| CN114657971A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-24 | 东南大学 | 一种微生物微胶囊及其制备方法和固化软土地基的应用 |
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2020
- 2020-11-13 CN CN202011269904.6A patent/CN112324465A/zh active Pending
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