一种微生物胶凝加固黄土试样的试验装置的制作方法

本实用新型属于黄土加固领域，特别涉及一种微生物胶凝加固黄土试样的试验装置。

背景技术：

中国是世界上黄土分布最广、厚度最大的国家。黄土所具有的大孔隙结构，使得其在天然状态下浸水后结构发生破坏，强度明显降低，同时还伴有大量变形。黄土的湿陷性和较强的透水性往往会对黄土地区的工程建设造成很大的危害。

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程。近年来，随着微生物学、地球化学、土木工程等学科间的交叉研究的不断发展，MICP逐步应用于各相关领域，如污水处理、钙质石材修复、软土地基强度与稳定性的改善等，相比于会对环境产生污染的化学灌浆，其具有环境友好性且微生物灌浆加固技术具有扰动小、工期短、加固效果明显和低耗能等优势。目前微生物诱导碳酸钙沉淀研究主要以胶结砂子，加固砂土为主，对加固黄土的研究较少。研究表明利用微生物胶凝加固黄土可以明显提高黄土的无侧限抗压强度、降低黄土的渗透性。所以微生物胶凝加固黄土具有广阔的前景。

现有的装置主要以加固砂、砂土居多，对微生物胶凝加固黄土会出现的入渗难、边壁效应等问题不能很好地解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种微生物胶凝加固黄土试样的试验装置，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种微生物胶凝加固黄土试样的试验装置，包括供液装置、蠕动泵、胶结装置、废液收集瓶和抽真空装置；供液装置通过管道连接试验箱体，试验箱体通过管道连接废液收集瓶，废液收集瓶通过管道连接抽真空装置；供液装置和试验箱体之间的管道上设置有蠕动泵；

胶结装置包括试验箱体、透水石、滤纸、试验箱体上盖和卡口塞；试验箱体上盖设置在试验箱体上端开口处，试验箱体内设置有黄土试样，黄土试样的上下表面均设置有滤纸；黄土试样的上表面的滤纸上设置有一层透水石，黄土试样下表面的滤纸下方设置有卡口塞，卡口塞内设置有透水石；试验箱体上盖为透气盖。

进一步的，黄土试样、滤纸、透水石和卡口塞形成的圆柱外侧设置有一周橡皮膜，橡胶模的内表面涂一层凡士林；卡口塞为中空且下部有出水口的塑料卡口塞。

进一步的，供液装置包括两个供液瓶，一个供液瓶内装有菌液，另一个供液瓶内装有胶结液；两个供液瓶分别通过管道连接到蠕动泵，两个供液瓶出口处的管道上均设置有阀门；两个供液瓶上均设置有刻度。

进一步的，试验箱体上盖上设置有孔，蠕动泵出口的管道穿过试验箱体上盖上的孔进入试验箱体，管道位于试验箱体内的部分设置有喷头，喷头位于黄土试样的正上方。

进一步的，试验箱体底部底部开口，卡口塞出水口通过此开口露出，出水口与废液收集瓶顶板之间通过管道连接，且管道上设置有阀门；废液收集瓶为密封瓶，废液收集瓶上设置有压力表。

进一步的，废液收集瓶顶板上还设置有出口，出口通过管道连接抽真空装置，且管道上设置有阀门；废液收集瓶的底部设置有出水管，出水管上设置有阀门。

进一步的，试验箱体为有机玻璃箱体，下部有支座腿。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型所述的一种微生物胶凝加固黄土试样的试验装置，采用分步灌浆、橡皮膜包裹的约束作用和抽真空加速溶液渗流的方式，减少了灌浆过程中边壁效应的影响，解决了溶液在黄土土样中渗流过慢的问题，实现了菌液和胶结液的自动供给、用量和灌浆速度的控制。在试验中各参数能够有效控制，便于试验变量研究，且可以自由装样和卸样。

本实用新型仪器设备简单、试验材料易得，操作方法通俗易懂，绿色环保；设备易于制作，微生物胶凝加固黄土效果明显，为室内黄土试样加固提供了新思路。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为卡口塞的示意图,其中(a)为卡口塞的俯视图，(b)为卡口塞的正视图；

其中：1、供液瓶；2、阀门；3、连接管；4、蠕动泵；5、喷头；6、试验箱体上盖；7、试验箱体；8、橡皮膜；9、透水石；10、滤纸；12、卡口塞；13、压力表；14、废液收集瓶；15、抽真空装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

一种微生物胶凝加固黄土试样的试验装置，包括供液装置1、蠕动泵4、胶结装置、废液收集瓶14和抽真空装置15；供液装置1通过管道连接试验箱体7，试验箱体7通过管道连接废液收集瓶14，废液收集瓶14通过管道连接抽真空装置15；供液装置1和试验箱体7之间的管道上设置有蠕动泵4；

胶结装置包括试验箱体7、透水石9、滤纸10、试验箱体上盖6和卡口塞12；试验箱体上盖6设置在试验箱体7上端开口处，试验箱体7内设置有黄土试样，黄土试样的上下表面均设置有滤纸10；黄土试样的上表面的滤纸10上设置有一层透水石9，黄土试样下表面的滤纸10下方设置有卡口塞12，卡口塞12内设置有透水石9；试验箱体上盖6为透气盖。

黄土试样、滤纸10、透水石9和卡口塞12形成的圆柱外侧设置有一周橡皮膜8，橡胶模的内表面涂一层凡士林；卡口塞12为中空且下部有出水口的塑料卡口塞。

供液装置1包括两个供液瓶，一个供液瓶内装有菌液，另一个供液瓶内装有胶结液；两个供液瓶分别通过管道连接到蠕动泵4，两个供液瓶出口处的管道上均设置有阀门2；两个供液瓶上均设置有刻度。

试验箱体上盖6上设置有孔，蠕动泵4出口的管道穿过试验箱体上盖6上的孔进入试验箱体7，管道位于试验箱体7内的部分设置有喷头5，喷头位于黄土试样的正上方。

试验箱体7底部开口，卡口塞12出水口通过此开口露出，出水口与废液收集瓶14顶板之间通过管道连接，且管道上设置有阀门2；废液收集瓶14为密封瓶，废液收集瓶14上设置有压力表13。

废液收集瓶14顶板上还设置有出口，出口通过管道连接抽真空装置15，且管道上设置有阀门2；废液收集瓶14的底部设置有出水管，出水管上设置有阀门2。

试验箱体为有机玻璃箱体，下部有支座腿。

一种微生物胶凝加固黄土试样的试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)在待加固黄土试样的上下表面均放置一层滤纸和一个透水石，其中黄土试样下部的透水石放置在卡口塞内，且卡口塞和透水石齐平，按照土工试验的方法将黄土试样、透水石、卡口塞装入橡皮膜内；

2)将1)中的黄土试样放入试验箱体中，盖上试验箱体上盖，将菌液和胶结液供给装置、蠕动泵、废液收集瓶、抽真空装置用连接管组装好；

3)在供液瓶中分别注入菌液和胶结液，此时保持供液瓶出口管道上的阀门处于关闭状态；

4)打开抽真空装置15和连接抽真空装置15管道上的阀门，当压力表13的读数稳定到试验所需压力时，将蠕动泵4和有菌液的供液瓶阀门、卡口塞12出口上的阀门打开，调节菌液流速处于所需值并处于稳定状态，使菌液流入黄土试样中，当流入试样的菌液量达到所需时,关闭有菌液的供液瓶阀门和蠕动泵4，当黄土试样上表面的菌液全部流入土体时，再关闭抽真空装置15和卡口塞12出口上的阀门、连接抽真空装置15管道上的阀门，使菌液在黄土试样中静置两小时；

5)再次打开抽真空装置15和连接抽真空装置15管道上的阀门，当压力表13的读数稳定到试验所需压力时，将有胶结液的供液瓶阀门、卡口塞12出口上的阀门和蠕动泵4打开，调节胶结液流速处于所需值并处于稳定状态，当胶结液进入黄土试样的体积与步骤4)中所用菌液体积相等时,关闭有胶结液的供液瓶阀门和蠕动泵4，当黄土试样上表面的胶结液全部流入土体时，关闭抽真空装置15和卡口塞12出口上的阀门、连接抽真空装置15管道上的阀门，使胶结液在黄土试样静置6个小时；

6)重复步骤4)步骤5)6-7次；

7)黄土试样胶结完成后，打开试验箱体上盖6，取出土样，养护两天后，进行相关性能测试。

实施例1：

为了进一步理解本实用新型内容及功效，举一实例，并配合附图详细说明一种微生物胶凝加固黄土的试样装置的试验方法的操作步骤：

1)待加固黄土试样为直径39.1mm,高80mm的圆柱样，在待加固黄土试样的上下表面均放置一层滤纸和一个透水石，其中黄土试样下部的透水石放置在卡口塞内，且卡口塞和透水石齐平，按照土工试验的方法将黄土试样、透水石、卡口塞装入橡皮膜内；

2)将1)中的黄土试样放入试验箱体中，盖上试验箱体上盖，将菌液和胶结液供给装置、蠕动泵、废液收集瓶、抽真空装置用连接管组装好；

3)在供液瓶中分别注入菌液和胶结液，此时保持供液瓶出口管道上的阀门处于关闭状态；

4)打开抽真空装置15和连接抽真空装置15管道上的阀门，当压力表13的读数稳定到试验所需压力时，将蠕动泵4和有菌液的供液瓶阀门、试验箱体7出口上的阀门打开，调节菌液流速为5mL/min并处于稳定状态，使15mL菌液流入黄土试样中，当流入试样的菌液达到15mL时,先关闭菌液供液瓶的阀门和蠕动泵4，当黄土试样上表面的菌液全部流入土体时，再关闭抽真空装置15和卡口塞12出口上的阀门、连接抽真空装置15管道上的阀门，使菌液在黄土试样中静置两小时；

5)再次打开抽真空装置15和连接抽真空装置15管道上的阀门，当压力表13的读数稳定到试验所需压力时，将胶结液供液瓶的阀门、卡口塞12出口上的阀门和蠕动泵4打开，调节胶结液流速为5mL/min并处于稳定状态，当胶结液进入黄土试样的体积与步骤4)中所用菌液体积相等时,即15mL时，关闭胶结液供液瓶的阀门和蠕动泵4，当黄土试样上表面的胶结液全部流入土体时，关闭抽真空装置15和卡口塞12出口上的阀门、连接抽真空装置15管道上的阀门，使胶结液在黄土试样静置6个小时；

6)重复步骤4)步骤5)6-7次；

7)黄土试样胶结完成后，打开试验箱体上盖6，取出土样，养护两天后，进行相关性能测试。

尽管以上结合附图对本实用新型的实例进行了详细说明，但本实用新型并不局限于上述具体的实施方式，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围。