[发明专利]一种微生物-电渗联合加固粘土的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加固粘土的装置及方法。

背景技术

微生物加固沙土的技术是由科学家Jason T.Dejong于2006年提出的，其所用的细菌为Bacillus pasteuru（以下简称巴氏芽孢杆菌）。此菌种是一种能够有氧呼吸的菌种，若在湿润的沙土中用尿素和溶有钙质的液体培养，能够在土颗粒间产生代谢产物碳酸钙，碳酸钙在土颗粒间粘固，从而提高了沙土的抗剪能力。但这方法只应用于沙土，在其他土壤或项目中不能实现，具有局限性。Reuss最早于1809年发现了粘土中的电渗现象，Casagrande于1939年首次将电渗法应用到土木工程中。之后各国学者在电渗机理和应用方面开展了一些研究工作。电渗是通过对土体施加直流电场，由于细粒土通常都带负电荷，导致孔隙水中存在与其平衡的水化阳离子，在电场作用下水化阳离子向负极移动，并带动水分子一起移动从而实现排水。电渗法的施工荷载小，排水速度主要取决于电力渗透性能而非土体的水力渗透性能，可以快速排出土中的自由水和部分弱结合水，因此只适合于渗透系数低的淤泥、淤泥质粘土以及污泥的排水等。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种能够更均匀、更好的处理粘土、淤泥的加固问题，而造价不多，性价比高的微生物-电渗联合加固粘土的装置及方法。

技术方案：为了实现本发明的目的，本发明公开一种微生物-电渗联合加固粘土的装置，包括培养皿、营养液器皿、直流电源、微生物-电渗装置、温度计以及降温装置；直流电源的正极通过导线与微生物-电渗装置的阳极相连；直流电源的负极通过导线与微生物-电渗装置的阴极相连；降温装置包括冷却室、压缩机、出水管和回水管；微生物-电渗装置的阳极包括碳棒和口字形钢板的间或排列，碳棒为空心的。

本发明还公开了这种微生物-电渗联合加固粘土的方法，包括以下步骤：

（a）将微生物-电渗装置的阴、阳极分别埋入需要处理的土的两侧，将温度计以阴极3至4个碳棒为间距，插入处理土中心线，并将降温装置的水管围绕温度计埋入土中；将直流电源的正极通过导线与微生物-电渗装置的阳极相连；将直流电源的负极通过导线与微生物-电渗装置的阴极相连；将放置培养皿、营养液器皿靠近微生物-电渗装置放置；

（b）培养皿装入巴氏芽孢杆菌，营养液器皿装入溶有钙盐的尿素；进行菌种培养；将混有菌群、溶有钙盐的尿素营养液注入电渗装置及土壤中；

（c）直流电源通电进行电渗，电渗的同时继续注入菌种和营养液；与此同时，若温度计的温度达到50℃以上，启动降温装置，实施降温。

其中（b）步骤中菌种培养时间为2至5小时。（c）步骤中微生物-电渗装置的电极单位电压为0.5至2V/cm；电渗施工时间为3至4天。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点在于充分发挥了电渗技术的优点，土体未加固时，空隙率较高，通过微生物粘固技术产生钙沉淀粘固土颗粒间隙，同时进行电渗，排出自由水和弱结合水，从而可以更有效的提高土体加固效果，加固效果要大幅优于单纯的微生物粘固法或电渗法；电渗过程中会在阳极和阴极产生气泡从而增加界面电阻，提高了土壤温度，从而提高细菌代谢酶的活性，促进钙沉淀的产生，提高加固效果；在单纯的微生物粘固法基础上增加的工序不多，可充分利用已有的技术、工序，是性价比很高的软土处理方法；装置及方法可以在湿润土壤中进行，不受雨水等天气变化的影响。

附图说明

图1为本发明的微生物-电渗联合加固粘土的装置。

具体实施方式

下面结合图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的微生物-电渗联合加固粘土的装置包括包括培养皿1、营养液器皿2、直流电源3、微生物-电渗装置4、温度计5以及降温装置6；直流电源3的正极通过导线与微生物-电渗装置4的阳极相连；直流电源3的负极通过导线与微生物-电渗装置4的阴极相连；降温装置6包括冷却室、压缩机、出水管和回水管；温度计5置于微生物-电渗装置4的阴阳极碳棒的中线上；降温装置6的出水管和回水管曲折布置于微生物-电渗装置4的阴阳极碳棒之间，并且与碳棒连线平行且长度相等；微生物-电渗装置4的阳极包括碳棒42和口字形钢板41间或排列，碳棒42为空心的，而阴极碳棒没有规定形态。使用该装置进行粘土加固工程时，包括以下步骤：