[发明专利]一种引入脲酶抑制剂的微生物诱导矿化加固土体灌浆方法

说明书

本发明属于土体加固技术领域，公开了一种引入脲酶抑制剂的微生物诱导矿化加固土体灌浆方法。该方法将产脲酶菌液与待固化土体充分混合，静置直至完成产脲酶菌液在待固化土体的颗粒表面的附着；然后，将脲酶抑制剂加入胶结液中，充分搅拌溶解后进行灌浆；其中，胶结液为氯化钙和尿素混合液，脲酶抑制剂为脲酶的竞争性抑制剂，脲酶抑制剂掺量远低于胶结液中尿素质量含量，以不影响尿素水解的最终结果为准。本发明利用脲酶的竞争性抑制剂与尿素争夺脲酶活性部位，降低脲酶分解尿素的效率，从而在灌浆初期有效延缓尿素水解的进程，减少灌浆初期局部阻塞，简化灌浆过程，固化效果均匀。

技术领域

本发明属于土体加固技术领域，涉及一种引入脲酶抑制剂的微生物诱导矿化加固土体灌浆方法，更具体地，涉及一种利用微生物诱导矿化从而提高土体强度的新型地基处理方法，能够在简化灌浆过程的同时改善固化效果均匀性。

背景技术

微生物诱导碳酸钙的生成固化土体(MICP)的方法是一种新型的地基处理技术。它是利用土体中已有的某种微生物的新陈代谢产生的CO₂在碱性环境下与胶结液中的Ca²⁺结合形成碳酸钙沉积，在土颗粒间起到填充和胶结的作用，从而达到固化土体的目的。从其作用原理可以看出，MICP技术相较于传统的化学灌浆和水泥灌浆等技术，有着清洁环保、低能耗、低污染、对土体扰动小等诸多显著的优势，因此越来越多的涉及新型地基处理技术研究及新材料开发相关领域的专家学者开始探究MICP这一新兴技术。

MICP的过程依赖于微生物自身的新陈代谢，因此不同代谢类型的微生物所涉及的MICP固化原理不尽相同，目前普遍采用基于尿素水解的MICP技术。尽管MICP技术的应用前景已得到广泛的认同，在实际操作中仍有一些亟待解决的技术难点。其中一个限制该固化技术向大规模应用推广的原因就是为了实现更好的固化效果，胶结液必须保持低浓度低速率持续注入，这无疑会增加施工的难度和成本。另外，由于反应过程较为迅速，很容易在胶结液首先接触菌液的部位发生反应生成大量碳酸钙沉积导致局部阻塞，使得胶结液无法继续渗透到更广泛的土体中完成固化，从而导致整体的固化效果不均匀。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种引入脲酶抑制剂的微生物诱导矿化加固土体灌浆方法，其目的在于，利用脲酶的竞争性抑制剂与尿素争夺脲酶活性部位，降低脲酶分解尿素的效率，从而在灌浆初期有效延缓尿素水解的进程，由此解决MICP过程中通常存在的，待固化土体首先接触胶结液的部分迅速发生反应，产生大量碳酸钙沉积因而导致局部阻塞影响整体固化效果的技术问题，简化灌浆过程，固化效果均匀。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种引入脲酶抑制剂的微生物诱导矿化加固土体灌浆方法，将产脲酶菌液与待固化土体充分混合，静置直至完成产脲酶菌液在待固化土体的颗粒表面的附着；然后，将脲酶抑制剂加入胶结液中，充分搅拌溶解后进行灌浆；

其中，胶结液为氯化钙和尿素混合液，脲酶抑制剂为脲酶的竞争性抑制剂，脲酶抑制剂掺量远低于胶结液中尿素质量含量，以不影响尿素水解的最终结果为准。

进一步地，脲酶抑制剂为竞争性慢结合脲酶抑制剂。

进一步地，脲酶抑制剂为磷酸或硫代磷酸的酰胺或酯基团，优选为NBPT。

进一步地，脲酶抑制剂的添加量占胶结液中尿素质量的0.05％～0.5％。

进一步地，脲酶抑制剂的添加量占胶结液中尿素质量的0.1％～0.5％。

进一步地，胶结液中氯化钙和尿素物质的量比为1:1，胶结液中氯化钙和尿素的浓度均为0.5～2mol/L。

进一步地，产脲酶菌液的菌种为巴氏芽孢杆菌。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：