本技术属于边坡治理技术领域,提出了一种利用微生物矿化技术的边坡加固装置和方法。该装置包括支架、注液组件、测温组件和接收组件。注液组件由控制器和注液件构成,负责输送菌液和胶结液;测温组件监测温度,以调节菌液和胶结液流量,保持微生物在适宜温度下工作,提升矿化效果和土壤加固效果。
背景技术
基于微生物矿化(Microbial Induced Carbonate Precipitation,MICP)的边坡加固技术主要利用特定微生物在适宜条件下促进碳酸钙沉淀,从而增强土壤颗粒之间的粘结力,提高土体的稳定性。常用的微生物主要包括尿素分解菌(如芽孢杆菌属Bacillus和假单胞菌属Pseudomonas),这些微生物能够通过代谢过程将尿素水解成氨和二氧化碳。
尿素水解产生的氨会溶于水形成铵离子,使溶液的pH值升高,使得胞外溶液中OH-离子浓度增加。在高pH值环境下,的水解平衡向产生的方向移动,溶液中浓度增大。同时,细胞外带负电荷的离子基团(如羟基、氨基等)吸附溶液中的Ca2+
、Mg2+
离子;这些离子与结合,在土体颗粒表面发生矿化沉积,形成碳酸钙CaCO3
。随着碳酸钙CaCO3
的不断沉积,边坡土体颗粒间的孔隙被填充,土体由松散状态变为整体结构,这不仅提高了土体的力学性能,还显著降低了其渗透性。
现有技术中,通常采用灌浆方式将菌液和胶结液进行持续注入土壤,这类方式存在一些局限。具体而言,在实际应用中,菌液和胶结液的注入量、速度以及分布状况可能受到多种因素的影响;因此,需要进行注入参数的实时调节,以确保菌液和胶结液有效作用。特别是边坡进行菌液和胶结液注入时,由于边坡的特殊地形结构,导致菌液和胶结液难以均匀有效作用,对菌液和胶结液注入参数的实时调节提出了新的挑战。而现有菌液持续注入的方式,往往难以实现对菌液和胶结液注入参数的实时调整与优化,从而在一定程度上限制了其应用效果。
综上所述,如何解决现有菌液持续注入时难以对菌液和胶结液注入参数实时调节,导致边坡加固效果不佳的问题已经成为目前本领域亟需解决的难题,因此,有必要提出一种基于微生物矿化的边坡加固装置与方法。
实现思路