一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法与流程

本发明涉及一种可液化地基处理的方法，具体涉及一种利用一种硅酸盐矿物分解菌加固治理可液化地基的操作方法，属于地基处理技术领域。

背景技术：

饱和砂土或粉土主要有硅酸盐原生矿物组成，土颗粒间缺少黏聚力，松散砂土、粉土，在振动荷载作用下，土中孔隙水压力增高，有效应力下降，当有效应力下降至零或孔隙水压力增加至总应力时，土颗粒处于悬浮状态，地基土呈现液体状态从而丧失支撑作用，完全丧失抗剪切强度，在地震荷载作用下地基的液化会造成建筑物的严重破坏，因此可液化地基的抗液化处理是地基处理领域面临的重要问题。

现有技术一的技术方案

换土法，将可液化土层挖走，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土及其他性能稳定的材料，并夯实至要求的密实度或直接用强夯法，利用动力固结与冲击加密提高土体密实程度，增强其抗液化性能。

现有技术一的缺点

换填材料消耗量大，若难以就地取材将导致性价比低下，施工对周边环境影响巨大，甚至可能造成周边建筑破坏。

现有技术二的技术方案

水泥、化学注浆，使用水泥或其他化学材料作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机或注浆机械将固化剂拌入或注入待处理地基，固化剂将松散的可液化土颗粒胶结成整体，使其具备足够的黏结力和抗剪强度，解决地基液化问题。

现有技术二的缺点

水泥材料消耗量大，水泥生产本身是高耗能、高排放的过程，而化学注浆的固化剂通常具有高残留、难降解性，当场地二次利用时难以清除，不利于环境保护和可持续发展。

现有技术三的技术方案

利用微生物气泡处理可液化砂土地基，向土体注入反硝化细菌菌液，置换孔隙水，细菌在孔隙中进行反硝化作用产生惰性气体氮气和二氧化碳。生物代谢产生的氮气在孔隙中，可有效降低土体饱和度，增加土体抗剪强度，同时微生物反应促进碳酸钙沉淀胶结土体，可有效提高土颗粒之间黏聚力，增加抗剪强度，并可填充土体孔隙，增加土体密实度，提高土体抗液化能力。

现有技术三的缺点

微生物反硝化作用产生的气泡会随地下水的流动而流失，砂土抗液化的长期有效性难以保证；且加固过程存在有害亚硝酸盐副产物产生，对环境有一定影响。

现有技术四的技术方案

将产脲酶微生物菌液、含钙盐与尿素的胶结溶液，先后注入或拌入地基土内，微生物诱导析出具有胶凝作用的碳酸钙结晶，胶结松散土颗粒，提高土体剪强度，改善可液化土的抗液化特性。

现有技术四的缺点

微生物产生的脲酶分解尿素，会有氨气等有害副产物产生，对环境有不利影响，且注浆生成的碳酸钙难以均匀分布，处理后的地基均匀性差，土粒间的碳酸钙胶结是脆性胶结，受力破坏后的强度损失不可逆。

技术实现要素：

技术问题：现有化学胶结处理可液化地基技术，存在大量非天然物质永久残留在地基中，对环境有不利；微生物胶结固土技术与减饱和技术处理可液化地基时，亚硝酸盐和氨气等有害副产物难以处理。本发明的目的是利用特定的矿物分解菌对硅酸盐矿物的生物风化作用，配合使用定期的矿物分解活性激发措施，加快原生无黏性的硅酸盐矿物分解转化为次生黏土矿物，增加可液化地基土的黏性与粒间约束力，提高土体抗液化能力的同时，实现地基无人造胶结物永久残留。

技术方案

本发明的原理为：可液化土中常含有云母、长石等硅酸盐矿物，向可液化地基中引入并定向诱导培养硅酸盐矿物分解菌群，利用硅酸矿物分解菌加快难以自然风化的硅酸盐矿物转化为黏土矿物的进程，可以提高可液化土中黏土矿物含量以及非黏土矿物颗粒的表面粗糙度，进而提高土体的黏聚力与内摩擦角，改善可液化土体的抗液化能力。硅酸盐矿物分解菌会产生荚膜多糖和小分子有机酸，与土壤矿物形成复合体，复合体中的荚膜多糖强烈地络合有机酸，形成一个高浓度的有机酸区，腐蚀分解硅酸盐矿物，获取硅酸盐矿物中的营养元素来维持微生物自身的生命活动。由于微生物在繁衍过程中对环境酸碱度的影响和氧化还原反应，促进了土壤的演化，将无黏性的原生矿物转变成有黏性的次生矿物(如长石转变成伊利石，云母转变成蒙脱石等)，这种转化会提高可液化土中黏粒的含量，提高土的塑性指数，增强地基抗液化能力；硅酸矿物分解菌还能分泌大量黏性的胞外多糖，其具有良好的絮凝性能，能胶结土壤颗粒成为水稳定团聚体，增加砂土地基密实度和土体抗剪强度；硅酸矿物分解菌使原本表面光滑的硅酸盐矿物颗粒表面产生蚀坑，增加土颗粒表面的粗糙度，提高土颗粒的表面摩阻力，进而提高土体内摩擦角，土体能具备更强的抗液化能力。定期向可液化地基注入混合了空气微气泡的矿物分解菌活性激发液，能配合硅酸矿物分解菌的代谢发展周期，在特定的时机由微气泡直接补氧与酒石酸间接补氧相结合，诱导硅酸矿物分解菌后期有氧代谢，酒石酸诱导维持硅酸矿物分解菌高活性的有机酸环境，使地基中的硅酸矿物分解菌长期高效发挥作用，显著提升地基的长效抗液化能力。

一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于该方法步骤为：

a.通过预先打入可液化地基1中的注浆管2，将硅酸盐矿物分解菌液3注入可液化地基1中，注入硅酸盐矿物分解菌液的体积为待处理区域可液化地基土体孔隙体积的0.6～1倍；

b.静置15～30d；

c.开启阀门二4和阀门三6，利用气液混合泵7将矿物分解菌活性激发液5与空气按气液体积比0.8∶9.2混合后，通过注浆管2注入可液化地基1中，注入矿物分解菌活性激发液5的体积为待处理区域可液化地基土体孔隙体积的0.4～0.8倍，静置15～30d；

d.重复c步骤2～4次，完成施工。

所述的一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于步骤a中硅酸盐矿物分解菌液3由硅酸盐矿物分解菌与营养液组成，其中硅酸盐矿物分解菌是凝结芽孢杆菌、高地芽孢杆菌、伯克霍尔德菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、土壤芽胞杆菌和假单胞菌中的一种或多种，营养液组分为：蔗糖5～15g/l，na2hpo42～6g/l，mgso4·7h2o0.5～1.5g/l，caco30.2～0.6g/l，fecl3·6h2o5～15mg/l，余量为水。

所述的一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于步骤c中矿物分解菌活性激发液5的组分为：酒石酸0.7～1.0g/l，蔗糖5～15g/l，na2hpo42～6g/l，mgso47h2o0.5～1.5g/l，fecl36h2o5～15mg/l，余量为水。

本发明的有益效果：(1)利用微生物代谢过程提高地基抗液化性，无有害副产物产生，地基中无人工永久残留物，具有显著的环保低消耗优势；(2)地基的抗液化能力改善具有长期有效性和稳定性，不但不受地下水运移影响而流失或衰减，而且能随硅酸盐矿物分解菌作用时间的延续而持续增强。

附图说明

图1一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法示意图

附图标记：1-可液化地基；2-注浆管；3-硅酸盐矿物分解菌液；4-阀门一；5-矿物分解菌活性激发液；6-阀门二；7-气液混合泵；8-阀门三；9-空气过滤器；10-管道。

具体实施方式

实施例1

在本例中，一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法用于处理饱和细砂地基，该方法包括以下步骤：

a.通过预先打入可液化地基1中的注浆管2，将硅酸盐矿物分解菌液3注入可液化地基1中，注入硅酸盐矿物分解菌液的体积为待处理区域可液化地基土体孔隙体积的0.6倍；

b.静置30d；

c.开启阀门二4和阀门三6，利用气液混合泵7将矿物分解菌活性激发液5与空气按气液体积比0.8∶9.2混合后，通过注浆管2注入可液化地基1中，注入矿物分解菌活性激发液5的体积为待处理区域可液化地基土体孔隙体积的0.8倍，静置30d；

d.重复c步骤4次，完成施工。

所述的一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于步骤a中硅酸盐矿物分解菌液3由硅酸盐矿物分解菌与营养液组成，其中硅酸盐矿物分解菌是凝结芽孢杆菌、高地芽孢杆菌、伯克霍尔德菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、土壤芽胞杆菌和假单胞菌中的一种或多种，营养液组分为：蔗糖15g/l，na2hpo46g/l，mgso4·7h2o1.5g/l，caco30.6g/l，fecl3·6h2o15mg/l，余量为水。

所述的一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于步骤c中矿物分解菌活性激发液5的组分为：酒石酸1.0g/l，蔗糖15g/l，na2hpo46g/l，mgso47h2o1.5g/l，fecl36h2o15mg/l，余量为水。

实施例2

在本例中，一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法用于处理饱和粉砂地基，该方法包括以下步骤：

a.通过预先打入可液化地基1中的注浆管2，将硅酸盐矿物分解菌液3注入可液化地基1中，注入硅酸盐矿物分解菌液的体积为待处理区域可液化地基土体孔隙体积的0.8倍；

b.静置23d；

c.开启阀门二4和阀门三6，利用气液混合泵7将矿物分解菌活性激发液5与空气按气液体积比0.8∶9.2混合后，通过注浆管2注入可液化地基1中，注入矿物分解菌活性激发液5的体积为待处理区域可液化地基土体孔隙体积的0.6倍，静置23d；

d.重复c步骤3次，完成施工。

所述的一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于步骤a中硅酸盐矿物分解菌液3由硅酸盐矿物分解菌与营养液组成，其中硅酸盐矿物分解菌是凝结芽孢杆菌、高地芽孢杆菌、伯克霍尔德菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、土壤芽胞杆菌和假单胞菌中的一种或多种，营养液组分为：蔗糖10g/l，na2hpo44g/l，mgso4·7h2o1g/l，caco30.4g/l，fecl3·6h2o10mg/l，余量为水。

所述的一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于步骤c中矿物分解菌活性激发液5的组分为：酒石酸0.85g/l，蔗糖10g/l，na2hpo44g/l，mgso47h2o1g/l，fecl36h2o10mg/l，余量为水。

实施例3

在本例中，一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法用于处理饱和粉土地基，该方法包括以下步骤：

a.通过预先打入可液化地基1中的注浆管2，将硅酸盐矿物分解菌液3注入可液化地基1中，注入硅酸盐矿物分解菌液的体积为待处理区域可液化地基土体孔隙体积的1倍；

b.静置15d；

c.开启阀门二4和阀门三6，利用气液混合泵7将矿物分解菌活性激发液5与空气按气液体积比0.8∶9.2混合后，通过注浆管2注入可液化地基1中，注入矿物分解菌活性激发液5的体积为待处理区域可液化地基土体孔隙体积的0.4倍，静置15d；

d.重复c步骤2次，完成施工。

所述的一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于步骤a中硅酸盐矿物分解菌液3由硅酸盐矿物分解菌与营养液组成，其中硅酸盐矿物分解菌是凝结芽孢杆菌、高地芽孢杆菌、伯克霍尔德菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、土壤芽胞杆菌和假单胞菌中的一种或多种，营养液组分为：蔗糖5g/l，na2hpo42g/l，mgso4·7h2o0.5g/l，caco30.2g/l，fecl3·6h2o5mg/l，余量为水。

所述的一种硅酸盐矿物分解菌提高地基抗液化能力的方法，其特征在于步骤c中矿物分解菌活性激发液5的组分为：酒石酸0.7g/l，蔗糖5g/l，na2hpo42g/l，mgso47h2o0.5g/l，fecl36h2o5mg/l，余量为水。