CN113774897A - 一种MICP低pH值混合注浆固化砂土的方法 - Google Patents

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Abstract

一种MICP低pH值混合注浆固化砂土的方法，采用0.9‑1.1mol/L的稀盐酸加入到菌液中，使pH值至4.8‑5.2，再加入摩尔浓度为1.9‑2.1mol/L的与菌液等量的胶结液混合均匀，使pH值至3.8‑4.2，制得混合低pH值溶液，以该低pH值混合溶液向砂土注浆；使得混合溶液在试样中分布均匀后再生成碳酸钙沉淀，延缓碳酸钙的生成时间，解决钙离子絮凝堵塞注浆口的问题，以此达到碳酸钙沉淀的均匀分布，最终获得强度更高、加固效果更为均匀的试样；本发明操作简便，材料易得，改善碳酸钙分布不均匀性效果明显，为MICP技术更为高效地处理砂土提供了新思路。

Description

一种MICP低pH值混合注浆固化砂土的方法
技术领域
本发明属于环境岩土工程技术领域，特别涉及一种MICP低pH值混合注浆固化砂土的方法。
背景技术
微生物诱导碳酸钙沉淀技术是近几年来新兴的一种土体加固技术，该技术主要借助于土体中含有高活性酶的细菌的新陈代谢活动产物处理软弱土体，改善土体的强度、变形特性及抗液化性能等，以更好的满足实际工程需要。但目前被广泛采用的分步注浆方法操作过程繁琐，菌液和胶结液利用率低，加固周期长，并且用该方法对土体进行固化后出现碳酸钙分布不均匀的问题，导致加固后的土体强度、变形能力等不能满足要求，尤其是在进行大范围土体加固时，这种不均匀现象会显著影响加固效果。
发明内容
为了克服上述土体固化技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种MICP低pH值混合注浆固化砂土的方法，通过调节溶液pH值的方式延缓碳酸钙的生成时间，使得混合溶液在土体中分布均匀后再生成碳酸钙沉淀，提高微生物注浆效率，达到均匀的加固效果；具有操作简便，材料易得，改善碳酸钙分布不均匀性效果明显的特点，为MICP技术更为高效地处理砂土提供了新思路。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种MICP低pH值混合注浆固化砂土的方法，具体包括以下步骤：
1)将摩尔浓度为0.9-1.1mol/L的稀盐酸加入到菌液中，使pH值至4.8-5.2，再加入摩尔浓度为1.9-2.1mol/L且与菌液等量的胶结液混合均匀，使pH值至3.8-4.2，制得混合溶液，待用；
2)将第1)步中制得的混合溶液，以9-11ml/min的流速从上端注入砂土，当有浆液从砂土下端流出，停止注入，静置5-7h，让混合溶液在砂土中充分扩散并完全反应，使碳酸钙生成时间滞后30-35min；
3)重复第1)-2)步8-10次。
所述第1)步中菌液采用巴士芽孢杆菌液。
所述第1)步中的胶结液为等浓度等体积的尿素与氯化钙混合液。
所述第1)步中通过灭菌后的移液枪将稀盐酸加入到菌液中。
所述第2)步注入的混合溶液体积不低于第1)步所述砂土的一倍孔隙体积。
所述第2)步流速通过蠕动泵控制。
相对于现有技术，本发明有益效果如下：
目前，现有技术多采用MICP分步注浆方法固化砂土，对于低pH值混合注浆固化砂土的方法还未有人提出。低pH值混合注浆方法较传统的分步注浆方法能够显著提高注浆效率，缩短加固周期，改善碳酸钙分布均匀性，取得更为良好的固化效果。本发明采用低pH值混合注浆固化砂土，首先调节菌液的pH值至4.8-5.2，再加入尿素和氯化钙的混合溶液继续调节pH值至3.8-4.2，通过混合注浆方法进行注浆固化，可以延缓碳酸钙的生成时间，解决钙离子絮凝堵塞注浆口的问题，以此达到碳酸钙沉淀的均匀分布，最终获得加固效果更为均匀的土体。同时，采用低pH值混合注浆方法可大大减少注浆次数便能达到预期强度，显著提高MICP固化砂土的效率，为MICP技术更为高效地固化砂土提供了新思路。
附图说明
图1为本发明的试验效果图，其中：图1(a)为本发明低pH混合注浆试样的破坏形态，图1(b)为分步注浆试样的破坏形态。
图2为本发明砂土加固后，砂土内上下部碳酸钙分布图，其中：图2(a)为本发明低pH混合注浆砂土内上下部碳酸钙分布对比，图2(b)为分步注浆砂土上下部碳酸钙分布对比。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明进一步详细说明。
实施例1
一种MICP低pH值混合溶液注浆固化砂土的方法，具体包括以下步骤：
1)将摩尔浓度为0.9mol/L的稀盐酸通过灭菌后的移液枪加入到菌液中，使pH值至4.8，再加入摩尔浓度为1.9mol/L且与菌液等量的胶结液混合均匀，使pH值至3.8，制得混合溶液，待用；
2)将第1)步中制得的混合溶液，通过蠕动泵以9ml/min的流速从上端注入砂土，当有浆液从砂土下端流出，停止注入，静置5h，让混合溶液在砂土中充分扩散并完全反应，使碳酸钙生成时间滞后30min；
3)重复第1)-2)步8次；
所述第1)步中菌液采用巴士芽孢杆菌液；
所述第1)步中的胶结液为等浓度等体积的尿素与氯化钙混合液；
所述第2)步注入的混合溶液体积不低于第1)步所述砂土的一倍孔隙体积。
对MICP低pH值混合溶液注浆固化后砂土进行无侧限抗压强度试验，测得无侧限抗压强度为2.82MPa，较分步注浆方式固化试样的无侧限抗压强度提高594％；低pH值混合注浆固化砂土上下部碳酸钙含量分别为试样质量的7.53％与7.03％，而分步注浆方式固化土体上下部碳酸钙含量分别为6.94％与3.34％，低pH值混合注浆方式固化土体的碳酸钙含量较分步注浆方式固化土体上部提高了8.50％，下部提高了110.48％。
实施例2
一种MICP低pH值混合溶液注浆固化砂土的方法，具体包括以下步骤：
1)将摩尔浓度为1.0mol/L的稀盐酸通过灭菌后的移液枪加入到菌液中，使pH值至5.0，再加入摩尔浓度为2mol/L且与菌液等量的胶结液混合均匀，调节pH值至4.0，制得混合溶液，待用；
2)将第1)步中制得的混合溶液，通过蠕动泵以10ml/min的流速从上端注入砂土，当有浆液从砂土下端流出，停止注入，静置6h，让混合溶液在砂土中充分扩散并完全反应，使碳酸钙生成时间滞后33min；
3)重复第1)-2)步9次；
所述第1)步中菌液采用巴士芽孢杆菌液；
所述第1)步中的胶结液为等浓度等体积的尿素与氯化钙混合液；
所述第2)步注入的混合溶液体积不低于第1)步所述砂土的一倍孔隙体积。
对MICP低pH值混合溶液注浆固化后砂土进行无侧限抗压强度试验，测得无侧限抗压强度为2.95MPa，较分步注浆方式固化土体的无侧限抗压强度提高602％；低pH值混合注浆固化砂土上下部碳酸钙含量分别为试样质量的9.38％与9.24％，而分步注浆方式固化土体上下部碳酸钙含量分别为8.12％与3.92％，低pH值混合注浆方式固化土体的碳酸钙含量较分步注浆方式固化土体上部提高了15.51％，下部提高了135％。
实施例3
一种MICP低pH值混合溶液注浆固化砂土的方法，具体包括以下步骤：
1)将摩尔浓度为1.1mol/L的稀盐酸通过灭菌后的移液枪加入到菌液中，使pH值至5.2，再加入摩尔浓度为2.1mol/L且与菌液等量的胶结液混合均匀，调节pH值至4.2，制得混合溶液，待用；
2)将第1)步中制得的混合溶液，通过蠕动泵以11ml/min的流速从上端注入砂土，当有浆液从砂土下端流出，停止注入，静置7h，让混合溶液在砂土中充分扩散并完全反应，使碳酸钙生成时间滞后35min；
3)重复第1)-2)步10次；
所述第1)步中菌液采用巴士芽孢杆菌液；
所述第1)步中的胶结液为等浓度等体积的尿素与氯化钙混合液；
所述第2)步注入的混合溶液体积不低于第1)步所述砂土的一倍孔隙体积。
对MICP低pH值混合溶液注浆固化后砂土进行无侧限抗压强度试验，测得无侧限抗压强度为3.12MPa，较分步注浆方式固化土体的无侧限抗压强度提高614％；低pH值混合注浆固化砂土上下部碳酸钙含量分别为试样质量的10.71％与10.58％，而分步注浆方式固化土体上下部碳酸钙含量分别为9.07％与4.03％，低pH值混合注浆方式固化土体的碳酸钙含量较分步注浆方式固化土体上部提高了18.08％，下部提高了162％。
参见图1，显示低pH值混合注浆固化后的试样破坏为整体破坏，分步注浆方式固化试样为局部破坏；参见图2，砂土经低PH混合注浆方式加固后较分布注浆方式加固后，试样上下部碳酸钙分布更均匀，通过试验得出，低pH值混合注浆固化土体较分步注浆固化土体强度更高，碳酸钙分步更加均匀。

Claims (9)

1.一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将摩尔浓度为0.9-1.1mol/L的稀盐酸加入到菌液中，使pH值至4.8-5.2，再加入摩尔浓度为1.9-2.1mol/L且与菌液等量的胶结液混合均匀，使pH值至3.8-4.2，制得混合溶液，待用；
2)将第1)步中制得的混合溶液，以9-11ml/min的流速从上端注入砂土，当有浆液从砂土下端流出，停止注入，静置5-7h，让混合溶液在砂土中充分扩散并完全反应，使碳酸钙生成时间滞后30-35min；
3)重复第1)-2)步8-10次。
2.根据权利要求1所述的一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，所述第1)步中菌液采用巴士芽孢杆菌液。
3.根据权利要求1所述的一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，所述第1)步中的胶结液为等浓度等体积的尿素与氯化钙混合液。
4.根据权利要求1所述的一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，所述第1)步中通过灭菌后的移液枪将稀盐酸加入到菌液中。
5.根据权利要求1所述的一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，所述第2)步注入的混合溶液体积不低于第1)步所述砂土的一倍孔隙体积。
6.根据权利要求1所述的一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，所述第2)步流速通过蠕动泵控制。
7.根据权利要求1所述的一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将摩尔浓度为0.9mol/L的稀盐酸通过灭菌后的移液枪加入到菌液中，使pH值至4.8，再加入摩尔浓度为1.9mol/L且与菌液等量的胶结液混合均匀，使pH值至3.8，制得混合溶液，待用；
2)将第1)步中制得的混合溶液，通过蠕动泵以9ml/min的流速从上端注入砂土，当有浆液从砂土下端流出，停止注入，静置5h，让混合溶液在砂土中充分扩散并完全反应，使碳酸钙生成时间滞后30min；
3)重复第1)-2)步8次；
所述第1)步中菌液采用巴士芽孢杆菌液；
所述第1)步中的胶结液为等浓度等体积的尿素与氯化钙混合液；
所述第2)步注入的混合溶液体积不低于第1)步所述砂土的一倍孔隙体积。
8.根据权利要求1所述的一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将摩尔浓度为1.0mol/L的稀盐酸通过灭菌后的移液枪加入到菌液中，使pH值至5.0，再加入摩尔浓度为2mol/L且与菌液等量的胶结液混合均匀，调节pH值至4.0，制得混合溶液，待用；
2)将第1)步中制得的混合溶液，通过蠕动泵以10ml/min的流速从上端注入砂土，当有浆液从砂土下端流出，停止注入，静置6h，让混合溶液在砂土中充分扩散并完全反应，使碳酸钙生成时间滞后33min；
3)重复第1)-2)步9次；
所述第1)步中菌液采用巴士芽孢杆菌液；
所述第1)步中的胶结液为等浓度等体积的尿素与氯化钙混合液；
所述第2)步注入的混合溶液体积不低于第1)步所述砂土的一倍孔隙体积。
9.根据权利要求1所述的一种低pH值混合注浆固化砂土的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将摩尔浓度为1.1mol/L的稀盐酸通过灭菌后的移液枪加入到菌液中，使pH值至5.2，再加入摩尔浓度为2.1mol/L且与菌液等量的胶结液混合均匀，调节pH值至4.2，制得混合溶液，待用；
2)将第1)步中制得的混合溶液，通过蠕动泵以11ml/min的流速从上端注入砂土，当有浆液从砂土下端流出，停止注入，静置7h，让混合溶液在砂土中充分扩散并完全反应，使碳酸钙生成时间滞后35min；
3)重复第1)-2)步10次；
所述第1)步中菌液采用巴士芽孢杆菌液；
所述第1)步中的胶结液为等浓度等体积的尿素与氯化钙混合液；
所述第2)步注入的混合溶液体积不低于第1)步所述砂土的一倍孔隙体积。
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