本發(fā)明涉及微生物加固砂柱灌漿領(lǐng)域，尤其是一種微生物加固砂柱灌漿裝置及其試驗方法。

背景技術(shù)：

砂土液化現(xiàn)象是造成水利工程和土木建筑工程傾斜和倒塌的一個重要原因，影響砂土液化的因素有滲流條件、顆粒組成、松密程度、形成地質(zhì)年代，受力狀況等等。飽和砂土砂化現(xiàn)象是排水條件不利的情況下松散的砂土骨架由于振動作用造成松馳；粒間應力逐漸轉(zhuǎn)給孔隙水，使孔隙水壓力不斷升高而帶來的后果。因此，要防止砂土產(chǎn)生液化，其根本途徑是消除液化產(chǎn)生的條件，最重要的措施是提高砂土的密度，改變砂土的應力—應變條件和盡量消除發(fā)展的孔隙水壓力，預防砂土液化的主要措施有：振沖法、排滲法、強夯法，爆炸振密法等等。21 世紀以來，學科交叉的逐漸發(fā)展在處理一些前沿問題上展現(xiàn)出了強大的競爭力，其中，微生物灌漿加固技術(shù)是最新發(fā)展起來的一種新型砂土地基加固方法，由于自然環(huán)境中存在著大量的微生物，這些微生物的活動對砂土的物理、力學性質(zhì)有一定的影響，故該方法主要利用微生物可以在多孔介質(zhì)中生長、運移和繁殖等特性進行砂土改性。從微生物反應原理的角度來說，相對傳統(tǒng)的地基加固技術(shù)，微生物灌漿加固技術(shù)是利用一項微生物成礦學的最新進展，即微生物誘導碳酸鈣結(jié)晶技術(shù)，通過向松散砂土地基中低壓傳輸微生物以及營養(yǎng)鹽，最終在砂土孔隙中快速析出碳酸鈣膠凝結(jié)晶，改善地基力學性能。從實際應用的角度來說，微生物加固技術(shù)的應用領(lǐng)域包括巖土體加固、防滲，砂土液化防治，土體抗侵蝕，污染土治理等。該方法不僅是全新的理論突破和技術(shù)創(chuàng)新，而且對生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展將帶來深遠的影響。松砂邊坡在降雨或地下水位上升過程中易發(fā)生“靜態(tài)”液化，這些都易造成路基沉陷、滑坡、地下管道及隧道的上浮等與液化相關(guān)的工程災害。微生物灌漿加固技術(shù)具有擾動小、工期短、加固效果明顯和低耗能等優(yōu)勢，是目前地基加固研究的前沿問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微生物加固砂柱灌漿裝置及其試驗方法，可以解決試驗室微生物加固砂柱灌漿的問題，整個灌漿過程實現(xiàn)可視化，減少由于灌漿不均勻?qū)е律爸荒z結(jié)不均勻而使試驗不理想甚至失敗的幾率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種微生物加固砂柱灌漿裝置，包括恒壓漏斗，恒壓漏斗通過灌漿軟管與灌漿噴頭連通，在灌漿過程中灌漿噴頭與玻璃套筒上端連通；

灌漿噴頭中，進液管與噴盤體連通，噴盤體上安裝有出水孔調(diào)節(jié)開關(guān)，噴盤體上均勻布設(shè)有多個出水孔；

玻璃套筒的筒壁上均勻布設(shè)有多個套筒壁孔，中空的套筒蓋與玻璃套筒的兩端相配合，套筒蓋上均勻布設(shè)有多個套筒蓋孔，中空的卡口塞與玻璃套筒下端相配合，卡口塞中部開設(shè)有出液孔，出液孔上連接有出液管；

橡膠套與玻璃套筒相配合。

透水石與玻璃套筒兩端相配合。

恒壓漏斗中，漏斗筒體的上端和下端分別安裝有漏斗上塞和漏斗下塞，漏斗筒體側(cè)面的氣壓平衡管一端與漏斗筒體上部連通，氣壓平衡管另一端與出液口連通，出液口上設(shè)置有出液口控制開關(guān)。

一種利用上述微生物加固砂柱灌漿裝置進行灌漿試驗的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：將透水石放置在卡口塞上，并將透水石上表面按入卡口塞使其平面水平，再將卡口塞卡在玻璃套筒下端部；

步驟2：將橡膠套套在玻璃套筒外側(cè)，使玻璃套筒上的所有套筒蓋孔都被遮蓋；

步驟3：向玻璃套筒內(nèi)注入砂樣，注入砂樣完成后，將透水石放置在砂樣上，使透水石上表面與玻璃套筒上端面重合，之后用硅橡膠將灌漿噴頭與玻璃套筒相接觸的地方粘接，關(guān)閉恒壓漏斗的出液口控制開關(guān)，將出液口通過軟管與灌漿噴頭相連；

步驟4：灌漿：在恒壓漏斗內(nèi)倒入需要灌漿的液體后，將出液管插入卡口塞上預留的出液孔中，打開出液口控制開關(guān)以及灌漿噴頭的出水孔調(diào)節(jié)開關(guān)進行灌漿；

步驟5：烘干：根據(jù)試驗方案設(shè)計的灌漿循環(huán)次數(shù)進行灌漿結(jié)束以后，將灌漿噴頭與玻璃套筒分離，并取下玻璃套筒兩端的透水石和玻璃套筒下端的卡口塞，割破套在玻璃套筒外側(cè)的橡膠套，若玻璃套筒側(cè)壁沒有大量連續(xù)的砂樣漏出，再在玻璃套筒兩端蓋上套筒蓋后放入烘箱中根據(jù)試驗方案進行烘干，即完成微生物加固砂柱灌漿試驗。

步驟4中，為了避免溶液混合對試驗結(jié)果的影響，在一種液體灌注完成之后，更換另一個恒壓漏斗盛裝接下來需要灌漿的液體再進行灌漿。

本發(fā)明提供的微生物加固砂柱灌漿裝置及其試驗方法，有益效果如下：

1、可以在灌漿過程中控制灌漿的壓力、流速等，整個灌漿過程實現(xiàn)可視化，因此可以觀察在灌漿過程中砂樣的物理變化。

2、灌漿噴頭均勻分布的出水孔可使整個砂柱灌漿面上被均勻灌漿，減少由于灌漿不均勻?qū)е律爸荒z結(jié)不均勻而使試驗不理想甚至失敗的幾率。

3、盛裝砂樣的套筒采用有孔的玻璃套筒，套筒壁孔可以在砂樣進行烘干時使砂樣均勻受熱、均勻排出砂柱中的水汽，利用一個部件即可實現(xiàn)灌漿和烘干雙重功能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置中恒壓漏斗的示意圖；

圖3為本發(fā)明裝置中灌漿噴頭的主視圖；

圖4為本發(fā)明裝置中灌漿噴頭的仰視圖；

圖5為本發(fā)明裝置中玻璃套筒的示意圖；

圖6為本發(fā)明裝置中橡膠套的示意圖；

圖7為本發(fā)明橡膠套套在玻璃套筒外側(cè)的示意圖；

圖8為本發(fā)明裝置所用套筒蓋的仰視圖；

圖9為本發(fā)明裝置所用套筒蓋的剖視圖；

圖10為本發(fā)明裝置所用卡口塞的仰視圖；

圖11為本發(fā)明裝置所用卡口塞的剖視圖；

圖12為本發(fā)明裝置所用透水石的示意圖。

具體實施方式

實施例一

如圖1-12所示，一種微生物加固砂柱灌漿裝置，包括恒壓漏斗，恒壓漏斗通過灌漿軟管與灌漿噴頭16連通，灌漿噴頭16與玻璃套筒9上端連通；

灌漿噴頭16中，進液管16-1與噴盤體16-2連通，噴盤體16-2上安裝有出水孔調(diào)節(jié)開關(guān)8，噴盤體16-2上均勻布設(shè)有多個出水孔7，出水孔7孔徑為1毫米，按噴頭直徑方向均勻的分布在噴頭的噴面上；

玻璃套筒9的筒壁上均勻布設(shè)有多個套筒壁孔10，套筒壁孔10的孔徑為0.5毫米，中空的套筒蓋12與玻璃套筒的兩端相配合，套筒蓋12上均勻布設(shè)有多個套筒蓋孔13，中空的卡口塞14與玻璃套筒9下端相配合，卡口塞14中部開設(shè)有出液孔，出液孔上連接有出液管17，出液孔的孔徑為10毫米；

橡膠套11與玻璃套筒9相配合。

透水石15與玻璃套筒9兩端相配合。

恒壓漏斗中，漏斗筒體的上端和下端分別安裝有漏斗上塞1和漏斗下塞6，漏斗筒體側(cè)面的氣壓平衡管3一端與漏斗筒體上部連通，氣壓平衡管3另一端與出液口5連通，出液口5上設(shè)置有出液口控制開關(guān)4。

恒壓漏斗a的漏斗筒體上設(shè)置有刻度線2，方便對盛裝液體的體積和灌漿過程中所剩液體的量進行觀測。

套筒蓋12由金屬材質(zhì)制成，套筒蓋孔13孔徑為2毫米。

卡口塞14位橡膠卡口塞。

實施例二

一種利用上述微生物加固砂柱灌漿裝置進行灌漿試驗的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：將透水石15放置在卡口塞14上，并將透水石15上表面按入卡口塞14使其平面水平，再將卡口塞14卡在玻璃套筒9下端部；

步驟2：將橡膠套11套在玻璃套筒9外側(cè)，使玻璃套筒9上的所有套筒蓋孔13都被遮蓋，以免砂樣和灌漿液體從套筒壁孔10中漏出，影響試驗效果；

步驟3：向玻璃套筒9內(nèi)注入砂樣，注入砂樣完成后，將透水石15放置在砂樣上，使透水石15上表面與玻璃套筒9上端面重合，之后用硅橡膠將灌漿噴頭16與玻璃套筒9相接觸的地方粘接，關(guān)閉恒壓漏斗的出液口控制開關(guān)4，將出液口5通過軟管與灌漿噴頭16相連；

步驟4：灌漿：在恒壓漏斗內(nèi)倒入需要灌漿的液體后，將出液管17插入卡口塞14上預留的出液孔中，打開出液口控制開關(guān)4以及灌漿噴頭16的出水孔調(diào)節(jié)開關(guān)8進行灌漿；

步驟5：烘干：根據(jù)試驗方案設(shè)計的灌漿循環(huán)次數(shù)進行灌漿結(jié)束以后，將灌漿噴頭16與玻璃套筒9分離，并取下玻璃套筒9兩端的透水石15和玻璃套筒9下端的卡口塞14，割破套在玻璃套筒9外側(cè)的橡膠套11，若玻璃套筒9側(cè)壁沒有大量連續(xù)的砂樣漏出，再在玻璃套筒9兩端蓋上套筒蓋12（以免在烘干過程中未膠結(jié)的砂樣從玻璃套筒9兩端）漏出后放入烘箱中根據(jù)試驗方案進行烘干，即完成微生物加固砂柱灌漿試驗。

步驟4中，為了避免溶液混合對試驗結(jié)果的影響，在一種液體灌注完成之后，更換另一個恒壓漏斗盛裝接下來需要灌漿的液體再進行灌漿。

恒壓漏斗在灌漿過程中可以保持漏斗內(nèi)部的氣壓恒定和提供一個封閉的內(nèi)部環(huán)境。