作者:张小琦   来源:   发布时间:2026-05-25   Tag:   点击:
一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法

 :本申请涉及环境岩土工程技术领域,具体公开了一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,所述微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的制备步骤为:(1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,进行密实处理,形成纤维-土体骨架;(2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,得初步固化土体;(3)将初步固化土体进行养护,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆终止后,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。本申请制备的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土性能表现优异,其力学强度、水稳定性及耐久性均达到理想效果,抗压能力显著提升,抗崩解性能大幅改善,经干湿循环后仍能保持良好的力学稳定性。

 

权利要求书

1.一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,形成纤维-土体骨架;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,得初步固化土体;

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度>85%进行养护,监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,补浆终止后,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

2.根据权利要求1中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述步骤(1)中改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维粉碎、过筛,清洗,60-80℃干燥2-4h后,浸入NaOH溶液中,控制固液质量比为1-2:15-20,在25-40℃条件下恒温搅拌处理1-2h,经过滤、洗涤、干燥,得改性黄麻纤维。

3.根据权利要求1中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述步骤(1)中改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3-0.5wt%。

4.根据权利要求1中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述步骤(2)中复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL-1.5×107CFU/mL的复合菌、0.5-1.0wt%的海藻酸钠及0.5-1.2M尿素的混合液,调节pH值至7.5±0.3。

5.根据权利要求4中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述复合菌由有效活菌数比为10-12:3-5:1-3的巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成。

6.根据权利要求1中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述步骤(2)中胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3-0.8M CaCl20.5-1.0M尿素的混合液。

7.根据权利要求1中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述步骤(2)中复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5-8:3-7:10-15

8.根据权利要求1中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述步骤(2)中复合菌液与胶结液的注浆压力均控制为0.2-0.4MPa,两次注浆间隔时间为45-50h。

9.根据权利要求1中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述步骤(3)中补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续24h以上。

10.根据权利要求1中所述的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,其特征在于,所述步骤(3)中复合菌液与胶结液的质量比为5-8:6-10

 

技术领域

本申请涉及环境岩土工程技术领域,更具体地说,它涉及一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法。

 

背景技术

花岗岩残积土在我国南方丘陵及沿海地区分布广泛,因其成因特殊,具有孔隙比大、抗剪强度低、遇水易软化等特性,是公路、铁路及建筑工程中地基处理与边坡支护的关键对象,其固化质量直接决定工程结构的长期稳定性与安全性。然而当前主流加固技术存在显著短板,难以实现高效、协同且生态兼容的加固目标。单一微生物加固法凭借环境友好优势备受关注,但花岗岩残积土普遍呈低pH值(<6.5)酸性环境,会抑制微生物代谢活性,导致矿化效率不足40%,生成的胶结产物量少且分布不均,无法满足工程对地基承载力的要求;传统纤维加筋技术中,PP纤维等常用材料表面光滑且呈化学惰性,无法为微生物提供附着位点与生长载体,加筋增强与微生物矿化作用相互割裂,难以形成“力学支撑-矿化胶结”协同效应;化学固化剂虽能快速提升土壤强度,但会改变土壤理化结构、杀灭土著微生物,破坏土壤生态平衡,明显不符合《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中生态保护的核心要求。上述缺陷严重制约了现有技术在花岗岩残积土加固工程中的推广应用,因此,研发适配酸性环境、可实现协同加固且符合生态标准的技术,成为当前岩土工程领域的迫切需求。

 

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题,本申请提供了一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法。

本申请提供了一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,采用以下技术方案:

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,形成纤维-土体骨架;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,得初步固化土体;

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度>85%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入步骤(2)所述的复合菌液与胶结液,补浆终止后,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

优选的,所述步骤(1)中改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维粉碎、过筛,清洗,60-80℃干燥2-4h后,浸入质量分数为8-12%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1-2:15-20,在25-40℃条件下恒温搅拌处理1-2h,经过滤、洗涤、干燥,得改性黄麻纤维。

优选的,所述步骤(1)中改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3-0.5wt%。

优选的,所述步骤(2)中复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL-1.5×107CFU/mL的复合菌、0.5-1.0wt%的海藻酸钠及0.5-1.2M尿素的混合液,调节pH值至7.5±0.3。

优选的,所述复合菌由有效活菌数比为10-12:3-5:1-3的巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成。

优选的,所述步骤(2)中胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3-0.8MCaCl20.5-1.0M尿素的混合液。

优选的,所述步骤(2)中复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5-8:3-7:10-15

优选的,所述步骤(2)中复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.2-0.4MPa,两次注浆间隔时间为45-50h。

优选的,所述步骤(3)中补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续24h以上。

优选的,所述步骤(3)中复合菌液与胶结液的质量比为5-8:6-10

综上所述,本申请具有以下有益效果:

本申请通过将改性黄麻纤维与复合微生物体系协同应用,搭配真空预压、分阶段注浆及自动补浆的组合工艺,使得花岗岩残积土的固化效果实现全方位提升,有效克服了传统固化方式力学性能不足、水稳定性差的缺陷。通过NaOH溶液改性处理黄麻纤维,去除纤维表面杂质并增加活性基团,使得纤维与土体颗粒、微生物胶结产物的界面黏结力显著增强,形成稳固的纤维-土体交织骨架,成功抑制土体受力时的裂缝扩展,提升整体抗剪与抗压性能。

通过复配巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌,利用各菌株的协同代谢作用,搭配菌液中尿素作为底物、海藻酸钠作为稳定剂,使得微生物能持续高效生成胶结产物,填充土体孔隙并胶结骨架颗粒,进一步密实土体结构。通过设定电阻率触发的自动补浆机制,根据土体固化进程精准补充菌液与胶结液,使得土体固化均匀性大幅提高,避免局部固化不充分的问题,显著增强抗崩解能力与水稳定性。

通过优化真空预压参数、注浆间隔及补浆比例,使得纤维增强与微生物胶结的协同效应最大化,既发挥纤维的抗拉增韧作用,又借助微生物胶结的填隙加固效果,使得固化土在干湿循环等复杂环境下仍能保持良好力学稳定性,满足长期工程应用需求。同时,通过采用天然黄麻纤维与环保微生物体系,避免传统化学固化剂的污染问题,使得固化过程绿色环保、操作可控,适用于各类花岗岩残积土工程处理场景,具有广泛的实用价值与推广前景。

 

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例和对比例中所用天然黄麻纤维购自肥城市汶阳油麻加工厂;巴氏芽孢杆菌(货号:B80469)、胶质芽孢杆菌(货号:B82482)和巨大芽孢杆菌(货号:B81563)均购自宁波明舟生物科技有限公司。

实施例1-3提供了一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法。

实施例1

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-70kPa,持续时间为24h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度20mm,筛选直径0.1mm的纤维,用去离子水超声清洗10min后,超声功率为100W,超声频率为40kHz,于60℃干燥2h,浸入质量分数为8%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1:15,在25℃条件下,以搅拌转速为200rpm,恒温搅拌处理1h,经过滤、去离子水洗涤3次、50℃干燥2h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.2MPa,两次注浆间隔时间为45h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL的复合菌、0.5wt%的海藻酸钠及0.5M尿素的混合液,调节pH值至7.2,复合菌由有效活菌数比为10:3:1的巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3M CaCl20.5M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5:3:10

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,控制复合菌液与胶结液的质量比为5:6,复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.4MPa,两次注浆间隔时间为45h,补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续30h,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

实施例2

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-75kPa,持续时间为36h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.4wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度25mm,筛选直径0.2mm的纤维,用去离子水超声清洗15min后,超声功率为150W,超声频率为50kHz,于70℃干燥3h,浸入质量分数为10%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1.5:18,在35℃条件下,以搅拌转速为300rpm,恒温搅拌处理1.5h,经过滤、去离子水洗涤3次、65℃干燥3h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.3MPa,两次注浆间隔时间为48h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1.2×107CFU/mL的复合菌、0.8wt%的海藻酸钠及0.8M尿素的混合液,调节pH值至7.5,复合菌由有效活菌数比为11:4:2的巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.5M CaCl20.8M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为7:5:12

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,控制复合菌液与胶结液的质量比为7:8,复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.6MPa,两次注浆间隔时间为48h,补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续28h,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

实施例3

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-80kPa,持续时间为48h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.5wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度30mm,筛选直径0.3mm的纤维,用去离子水超声清洗20min后,超声功率为200W,超声频率为60kHz,于80℃干燥4h,浸入质量分数为12%的NaOH溶液中,控制固液质量比为2:20,在40℃条件下,以搅拌转速为400rpm,恒温搅拌处理2h,经过滤、去离子水洗涤3次、80℃干燥4h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.4MPa,两次注浆间隔时间为50h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1.5×107CFU/mL的复合菌、1.0wt%的海藻酸钠及1.2M尿素的混合液,调节pH值至7.8,复合菌由有效活菌数比为12:5:3的巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.8M CaCl21.0M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为8:7:15

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,控制复合菌液与胶结液的质量比为8:10,复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.8MPa,两次注浆间隔时间为50h,补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续25h,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

对比例1

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-70kPa,持续时间为24h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度20mm,筛选直径0.1mm的纤维,用去离子水超声清洗10min后,超声功率为100W,超声频率为40kHz,于60℃干燥2h,浸入质量分数为8%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1:15,在25℃条件下,以搅拌转速为200rpm,恒温搅拌处理1h,经过滤、去离子水洗涤3次、50℃干燥2h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.2MPa,两次注浆间隔时间为45h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL的复合菌、0.5wt%的海藻酸钠及0.5M尿素的混合液,调节pH值至7.2,复合菌由有效活菌数比为3:1的胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3M CaCl20.5M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5:3:10

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,控制复合菌液与胶结液的质量比为5:6,复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.4MPa,两次注浆间隔时间为45h,补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续30h,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

对比例2

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-70kPa,持续时间为24h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度20mm,筛选直径0.1mm的纤维,用去离子水超声清洗10min后,超声功率为100W,超声频率为40kHz,于60℃干燥2h,浸入质量分数为8%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1:15,在25℃条件下,以搅拌转速为200rpm,恒温搅拌处理1h,经过滤、去离子水洗涤3次、50℃干燥2h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.2MPa,两次注浆间隔时间为45h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL的复合菌、0.5wt%的海藻酸钠及0.5M尿素的混合液,调节pH值至7.2,复合菌由有效活菌数比为10:1的巴氏芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3M CaCl20.5M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5:3:10

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,控制复合菌液与胶结液的质量比为5:6,复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.4MPa,两次注浆间隔时间为45h,补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续30h,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

对比例3

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-70kPa,持续时间为24h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度20mm,筛选直径0.1mm的纤维,用去离子水超声清洗10min后,超声功率为100W,超声频率为40kHz,于60℃干燥2h,浸入质量分数为8%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1:15,在25℃条件下,以搅拌转速为200rpm,恒温搅拌处理1h,经过滤、去离子水洗涤3次、50℃干燥2h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.2MPa,两次注浆间隔时间为45h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL的复合菌、0.5wt%的海藻酸钠及0.5M尿素的混合液,调节pH值至7.2,复合菌由有效活菌数比为10:3的巴氏芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3M CaCl20.5M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5:3:10

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,控制复合菌液与胶结液的质量比为5:6,复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.4MPa,两次注浆间隔时间为45h,补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续30h,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

对比例4

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-70kPa,持续时间为24h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度20mm,筛选直径0.1mm的纤维,用去离子水超声清洗10min后,超声功率为100W,超声频率为40kHz,于60℃干燥2h,浸入质量分数为8%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1:15,在25℃条件下,以搅拌转速为200rpm,恒温搅拌处理1h,经过滤、去离子水洗涤3次、50℃干燥2h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.2MPa,两次注浆间隔时间为45h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL的复合菌和0.5wt%的海藻酸钠的混合液,调节pH值至7.2,复合菌由有效活菌数比为10:3:1的巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3MCaCl20.5M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5:3:10

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,控制复合菌液与胶结液的质量比为5:6,复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.4MPa,两次注浆间隔时间为45h,补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续24h以上,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

对比例5

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-70kPa,持续时间为24h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度20mm,筛选直径0.1mm的纤维,用去离子水超声清洗10min后,超声功率为100W,超声频率为40kHz,于60℃干燥2h,浸入质量分数为8%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1:15,在25℃条件下,以搅拌转速为200rpm,恒温搅拌处理1h,经过滤、去离子水洗涤3次、50℃干燥2h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.2MPa,两次注浆间隔时间为45h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL的复合菌、0.5wt%的海藻酸钠及0.5M尿素的混合液,调节pH值至7.2,复合菌由有效活菌数比为10:3:1的巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3M CaCl20.5M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5:3:10

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,当电阻率>150Ω·m时触发自动补浆,补浆方式为依次注入复合菌液与胶结液,控制复合菌液与胶结液的质量比为5:3,复合菌液与胶结液的注浆压力控制为0.4MPa,两次注浆间隔时间为45h,补浆终止条件为土体电阻率稳定在200-250Ω·m范围内且持续30h,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

对比例6

一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,包括以下制备步骤:

1)将改性黄麻纤维均匀掺加到花岗岩残积土中,采用真空预压法对掺加改性黄麻纤维的花岗岩残积土进行密实处理,真空预压的压力为-70kPa,持续时间为24h,形成纤维-土体骨架,其中,改性黄麻纤维的掺加量为花岗岩残积土质量的0.3wt%;

其中,改性黄麻纤维的制备方法为:

取天然黄麻纤维裁剪至长度20mm,筛选直径0.1mm的纤维,用去离子水超声清洗10min后,超声功率为100W,超声频率为40kHz,于60℃干燥2h,浸入质量分数为8%的NaOH溶液中,控制固液质量比为1:15,在25℃条件下,以搅拌转速为200rpm,恒温搅拌处理1h,经过滤、去离子水洗涤3次、50℃干燥2h,得改性黄麻纤维;

2)向纤维-土体骨架先注入复合菌液,再注入胶结液,注浆压力均控制为0.2MPa,两次注浆间隔时间为45h,得初步固化土体,其中,复合菌液用无菌去离子水配制而成,包含浓度为1×107CFU/mL的复合菌、0.5wt%的海藻酸钠及0.5M尿素的混合液,调节pH值至7.2,复合菌由有效活菌数比为10:3:1的巴氏芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌组成,胶结液用去离子水配制而成,包括浓度为0.3M CaCl20.5M尿素的混合液,复合菌液、胶结液和纤维-土体骨架的质量比为5:3:10

3)将初步固化土体覆盖透气膜维持土体湿度为90%进行养护,采用电阻率测试仪实时监测土体电阻率,养护至电阻率稳定,且持续24h以上,得微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土。

性能测试

对本申请实施例1-3和对比例1-6制备得到的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土进行性能测试,具体测试项目如下:

无侧限抗压强度:参照国家标准GB/T50123-2019《土工试验方法标准》进行测试;

崩解性:参照行业标准JTG3430-2020《公路土工试验规程》进行测试;

饱和吸水率:参照国家标准GB/T50123-2019《土工试验方法标准》进行测试;

干湿循环后力学保留率:参照行业标准CJJ/T286-2018《土壤固化剂应用技术标准》进行测试;

具体测试项目见表1。

1 实施例1-3和对比例1-6制备的花岗岩残积土的性能测试

  

由表1可知,本申请制备的微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土性能表现优异且稳定性强。其力学强度、水稳定性及耐久性均达到理想效果,抗压能力显著提升,抗崩解性能大幅改善,吸水能力得到有效控制,经干湿循环后仍能保持良好的力学稳定性。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

 

文章摘自国家发明专利,一种微生物-黄麻纤维综合固化花岗岩残积土的方法,发明人:张小琦陈芳陈超李剑党芳康嘉欣赵哲李文阳郭鸿彭浩李力李跃雷李会民王乃虎王阿生王宇君刘景生周欢欢华波,申请号:202512013858.2,申请日:2025.12.29


更多阅读