一种联合固沙的风蚀试验装置的制作方法

本发明属于固沙，具体来说，涉及一种联合固沙的风蚀试验装置。

背景技术：

1、我国近年来发展迅速，对地下矿物资源需求较大。随着地下矿物不断被开采，如石油、可燃冰等，地层留下孔隙，会引发地层沉降、塌陷、失稳等工程病害，将造成较大的安全隐患和经济损失。因此，采用微生物矿化技术向地下矿体采空区注入生化溶液，并形成碳酸钙将石油或可燃冰开采后留下的孔隙充填，从而提高地层的稳定性。然而地下矿体填充涉及不同温度和高压环境，这给工程实施带来较大的困难。

2、生物成岩成矿作用是一种自然现象，它在地球形成的历史起了重要作用，这是近三十年地球化学的研究成果。重新认识生物成岩成矿的作用和地位，对岩土工程技术发展具有重要意义。其原理是通过脲酶不断分解尿素，形成co32-，在带负电荷的水溶液中，与有机质不断螯合环境中的ca2+，诱导出局部的晶体阴离子(co32-)，随着co32-浓度进一步增大，吸引更多的ca2+，直至晶体表面caco3浓度增大到不断核化，最终沉积出caco3颗粒。近年来，该技术在岩土、材料领域被广泛关注，该技术常被用于固化砂土。

3、中国专利cn201610828703.2公开了一种利用微生物制备碳酸钙固化砂土的方法，将砂子倒入瓶中，使其均匀覆盖瓶底，然后倒入胶凝液与培养好的菌液，恒温震荡培养，之后每天定量吸取瓶中部分混合液，再添加等量的胶凝液、均匀加入少量砂子，最后持续数天后得到固化好的砂柱；但该方法通常需要消耗很多的人力物力，且不适合用于控温高压的环境。

技术实现思路

1、针对现有固沙方法通常需要消耗很多的人力物力，且不适合用于控温高压的环境的问题，本发明提供了一种联合固沙的风蚀试验装置。

2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种联合固沙的风蚀试验装置，包括用于放置试样的底座，在底座上设有压力室，压力室外侧设有密封罩，压力室连接压力室排气阀与进气管，通过注入气体给试样提供高压力的围压，进气管上设置有压力表；

4、试样顶部设置有试样帽和控制螺栓；

5、底座下端安装了温控加热装置。

6、进一步地，试样表面包裹橡皮膜。

7、进一步地，试样上端连接有生化灌注液出口端，试样下端连接有生化灌液的注入和控制端。

8、一种联合固沙的风蚀试验方法，包括步骤：

9、s1、按照需要的初始密度制备需要固化的试样，套上橡皮膜，并固定在底座上，同时在试样顶部盖上试样帽；

10、s2、在压力室外侧套上密封罩，拴紧螺栓，保证压力室密封不漏气，降低控制螺栓7控制试样长度；即渗透长度。

11、s3、关闭压力室排气阀，利用进气管注入气体，给试样提供高压力的围压，注入气体的同时，实时观察压力表，控制试验过程中的压力(围压)，达到需要的压力后关闭进气管；

12、s4、打开底座下的温控加热装置，调节使得试验过程中温度恒定；

13、s5、利用生化灌注液注入与控制端，将固化需要的固化液从底部灌注入试样，固化液通过生化灌注液出口端流出，灌注结束后，同时关闭生化灌注液注入与控制端与生化灌注液出口端；

14、s6、上述s5的灌注步骤重复循环多次，达到固化强度。

15、本发明相比现有技术，具有如下有益效果：

16、本发明提供的一种温控高压下生物固化装置，能够模拟不同温度和高压条件，以确保试样能在不同恒定温度和高压的条件下利用生物矿化技术固化成型，这样可以通过固化效果研究工程中地下矿体开采后利用生物技术充填矿体采空区的充填效果，从而提高开采后地下矿体的强度，以防止发生沉降坍塌的危害。

技术特征：

1.一种联合固沙的风蚀试验装置，其特征在于，包括用于放置试样的底座，在底座上设有压力室，压力室外侧设有密封罩，压力室连接压力室排气阀与进气管，通过注入气体给试样提供高压力的围压，进气管上设置有压力表；

2.根据权利要求1所述的一种联合固沙的风蚀试验装置，其特征在于，试样表面包裹橡皮膜。

3.根据权利要求2所述的一种联合固沙的风蚀试验装置，其特征在于，试样上端连接有生化灌注液出口端，试样下端连接有生化灌液的注入和控制端。

4.一种联合固沙的风蚀试验方法，其特征在于，包括步骤：

技术总结
本发明公开一种联合固沙的风蚀试验装置，包括用于放置试样的底座，在底座上设有压力室，压力室外侧设有密封罩，压力室连接压力室排气阀与进气管，通过注入气体给试样提供高压力的围压，进气管上设置有压力表；试样顶部设置有试样帽和控制螺栓；底座下端安装了温控加热装置。本发明能够模拟不同温度和高压条件，以确保试样能在不同恒定温度和高压的条件下利用生物矿化技术固化成型，这样可以通过固化效果研究工程中地下矿体开采后利用生物技术充填矿体采空区的充填效果，从而提高开采后地下矿体的强度，以防止发生沉降坍塌的危害。

技术研发人员：赵加海,缪林昌,吴玉明,谢德江,刘亚兵
受保护的技术使用者：新疆铁道勘察设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16