(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210465335.5 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 西京学院 地址 710123 陕西省西安市长安区西京路1 号 (72)发明人 李刚　陈崇坤　刘伽　刘兴　 韩顺利　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 季海菊 (51)Int.Cl. G01N 15/08(2006.01) G01N 33/24(2006.01) G01N 1/36(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种MICP-电渗联合胶结土体试验装置及试 验方法 (57)摘要 一种MICP ‑电渗联合胶结土体试验装置及试 验方法， 其装置包括试验台， 所述试验台底部设 有设备箱， 设备箱顶部通过第一导流支撑架， 与 第二导流支撑架、 第三导流支撑架连通， 第二导 流支撑架上连通有第一网格导流支撑架、 第三导 流支撑架上连通有第二网格导流支撑架， 第二导 流支撑架和第三导流支撑架之间通过横撑杆可 转动连接有模 具支撑框， 模具支撑框内阵列式分 布试样模具， 第一导流支撑架上还设有总控制系 统； 采用MICP ‑电渗联合， 通过阵列式试样模具、 模具上、 中、 下部设置的电极， 不同的灌注 流向的 导管连接及电动控制阀设置， 不仅有效解决菌液 或胶结液在土样中渗透的问题， 而且 可以根据试 验需要灵活采用不同渗透方向的试验 方式， 促进 科研人员对MICP加固土体的研究； 具有结构合 理、 适用范围广、 操作灵活方便、 实用性强的优 点， 极具推广价 值。 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 CN 114878431 A 2022.08.09 CN 114878431 A 1.一种MICP ‑电渗联合胶结土体试验装置， 包括试验台(1)， 其特征在于： 所述试验台 (1)底部设有设备箱(11)， 设备箱(11)内一侧设有增压泵(11 ‑1)， 另一侧设有储液箱(11 ‑ 2)， 设备箱(11)顶部设置有第一导流支撑架(2)， 第一导流支撑架(2)高度上分别连通有第 二导流支撑架(3 ‑1)和第三导流支撑架(3 ‑2)， 第二导流支撑架(3 ‑1)上连通有第一网格导 流支撑架(3 ‑1‑1)、 第三导流支撑架(3 ‑2)上连通有第一网格导流支撑架(3 ‑2‑1)， 第二导流 支撑架(3 ‑1)和第三导流支撑架(3 ‑2)之间设有横 撑杆(4)， 横撑杆(4)之间可转动连接有模 具支撑框(8)， 模具支撑框(8)内阵列式分布试样模具(6)， 横排相邻的试样模具(6)中段之 间通过支撑导管(9)连通， 试样模具(6)上端通过上软接管(5 ‑1)与第一网格导流支撑架(3 ‑ 1‑1)连通,试样模 具(6)下端通过下软接管(5 ‑2)与第二网格导流支撑架(3 ‑2‑1)连通； 第一 导流支撑架(2)上还设有总控制系统(18)。 2.根据权利要求1所述的一种MICP ‑电渗联合胶结土体试验装置， 其特征在于： 所述试 样模具(6)包括模具筒(6 ‑1)， 模具筒(6 ‑1)两端设置有对称的上模具盖(15A)及下模具盖 (15B)， 上模具盖(15A)中间设有上灌浆孔(7A)， 上灌浆孔(7A)与上软接管(5 ‑1)相连通， 上 模具盖()15A底部设有上部电极(15 ‑1)及上部温度监测 传感器(17A)， 下模具盖(15B)中间 设有下灌浆孔(7B)， 下灌浆孔(7B)与下软接管(5 ‑2)相连接， 下模具盖(15B)底部设有下部 电极(15‑2)及下部温度监测传 感器(17B)， 模具筒(6 ‑1)包括至少3块通过咬牙(13 ‑1)围合 拼接的模具叶瓣(13)， 模具筒(6 ‑1)两侧壁对称设置有与支撑导管()9相接的连通口(10)， 连通口(10)处设有滤网， 模 具筒(6‑1)内侧壁中部还分别设有中部电极(6) ‑2及温度和pH值 传感器(14)。 3.根据权利要求2所述的一种MICP ‑电渗联合胶结土体试验装置， 其特征在于： 所述上 模具盖(15A)内侧壁且与模具筒(6 ‑1)之间设有橡胶垫圈(16)； 下模具盖(15B)与上模具盖 (15A)结构相同。 4.根据权利要求1所述的一种MICP ‑电渗联合胶结土体试验装置， 其特征在于： 所述储 液箱(11‑2)底部分别设置有液位传感器(1 1‑3)及pH值监测传感器(1 1‑4)。 5.根据权利要求1所述的一种MICP ‑电渗联合胶结土体试验装置， 其特征在于： 所述增 压泵(11‑1)、 第一导流支撑架(2)、 第二导流支撑架(3 ‑1)、 第一网格导流支撑架(3 ‑1‑1)、 第 二网格导 流支撑架(3 ‑2‑1)及第三 导流支撑架(3 ‑2)及储液箱(1 1‑2)之间通过导管 连通； 其中， 增压泵(11 ‑1)进口端连接储液箱(11 ‑2)出口端， 第一导管进口端连接于增压泵 (11‑1)出口端， 第一导管出口端通过第一控制电动阀(18 ‑1)与第三导管的进口端相连接， 第三导管的出口端与试样模具(6)的上灌浆 孔(7A)相连通； 第二导管与第六导管的出口端并联连接于储液箱(11 ‑2)入口端， 第二导管的入口端通 过第三电动控制阀(18 ‑3)与第五导管的出口端相连接， 第五导管的进口端与试样模具(6) 的下灌浆 孔(7B)相连通； 第六导管的入口端通过第二电动控制阀(18 ‑2)与第四导管的出口端相连接， 第四导管 的进口端与试样模具(6)的支撑导管(9)流出端相连通； 第三导管与第五导管之间连接有第四电动控制阀(18 ‑4)。 6.根据权利要求5所述的一种MICP ‑电渗联合胶结土体试验装置， 其特征在于： 所述第 一导管与第二 导管通过接口互调， 能够实现溶 液正、 反循环转换。 7.根据权利要求1所述的一种MICP ‑电渗联合胶结土体试验装置， 其特征在于： 所述总权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114878431 A 2控制系统(18)包括电源， 电源的电力输出端通过电源控制器分别与控制芯片、 按键显示屏 (12)、 第一电动控制阀(18 ‑1)、 第二电动控制阀(18 ‑2)、 第三电动控制阀(18 ‑3)、 第四电动 控制阀(18 ‑4)、 上部电极(15 ‑1)、 上部温度监测传感器(17A)、 下部电极(15 ‑2)、 下部温度监 测传感器(17B)、 中部电极(6 ‑2)、 温度和pH值传感器(14)、 液位传感器(11 ‑3)及pH值监测传 感器(11 ‑4)的电力输入端相连接， 控制芯片的信号输入端分别与上部温度监测传感器 (17A)、 下部温度监测传感器(17B)、 温度和pH值传感器(14)、 液位传感器(11 ‑3)及pH值监测 传感器(11 ‑4)的信号输出端相连接， 控制芯片的信号输出端分别与按键显示屏(12)、 第一 电动控制阀(18 ‑1)、 第二电动控制阀(18 ‑2)、 第三电动控制阀(18 ‑3)及第四电动控制阀 (18‑4)的信号输入端相连接 。 8.基于上述装置的一种MICP ‑电渗联合胶结的试验方法， 具体包括以下 方式： 1)菌液正循环+电渗： 在每个试样模具(6)内装入土样， 将试样模具(6)安装于第一网格导流支撑架(3 ‑1‑1) 与第二网格导流支撑架(3 ‑2‑1)之间， 第一导管接口连接增压泵(11 ‑1)出口， 第二导管接口 连接储液箱(1 1‑2)入口； 电源正极通过电源控制器连接试样模具(6)的下部电极(15 ‑2)， 电源负极通过电源控 制器连接试样模 具(6)的上部电极(15 ‑1)， 中部电极(6 ‑2)不通电， 开启电源， 关闭第二电动 控制阀(18 ‑2)和第四电动控制阀(18 ‑4)， 打开第一电动控制阀(18 ‑1)和第三电动控制阀 (18‑3)， 打开增压泵(11 ‑1)， 使菌液从储液箱(11 ‑2)依次流经增压泵(11 ‑1)、 第一导管、 第 三导管、 土样、 第五导管、 第二导管至回到储 液箱(11‑2)， 经过一次正循环， 菌液完成从土样 的上部向下部渗 流； 2)菌液反循环+电渗： 在每个试样模具(6)内装入土样， 将试样模具(6)安装于第一网格导流支撑架(3 ‑1‑1) 与第二网格导流支撑架(3 ‑2‑1)之间， 第一导管接口连接储 液箱(11‑2)入口， 第二导管接口 连接增压泵(1 1‑1)出口； 电源正极通过电源控制器连接试样模具(6)的上部电极(15 ‑1)， 电源负极通过电源控 制器连接试样模 具(6)的下部电极(15 ‑2)， 中部电极(6 ‑2)不通电， 开启电源， 关闭第二电动 控制阀(18 ‑2)和第四电动控制阀(18 ‑4)， 打开第一电动控制阀(18 ‑1)和第三电动控制阀 (18‑3)， 打开增压泵(11 ‑1)， 使菌液从储液箱(11 ‑2)依次流经增压泵(11 ‑1)、 第二导管、 第 五导管、 土样、 第三导管、 第一导管至回到储 液箱(11‑2)， 经过一次反循环， 菌液完成从土样 的下部向上部渗 流； 3)菌液正反半循环+电渗： 在每个试样模具(6)内装入土样， 将试样模具(6)安装于第一 网格导流支撑架(3 ‑1‑1)与第二网格导流支撑架(3 ‑2‑1)之间， 第一导管接口连接增压泵 (11‑1)出口， 第二 导管接口连接储液箱(1 1‑2)入口； 电源正极通过电源控制器分别并联连接试样模具(6)的上部电极(15 ‑1)和下部电极 (15‑2)， 电源负极通