本实用新型涉及岩土工程中岩石节理面研究领域，具体涉及一种制备微生物胶结岩石节理面的试验装置。
背景技术：
在岩土工程领域，裂隙岩石的存在对岩质边坡加固工程具有极大的潜在危险，而防渗是一项重要且复杂的技术。传统的封堵裂隙的方法主要是高压注浆封堵，利用水泥浆的流动性和黏性将其作为填充料和粘结剂。但是水泥浆有较高的黏性，对水泥浆的流动有一定的限制，并且传统方法并不是环境友好型，会造成环境污染。
近几十年来相关领域研究人员结合多项学科知识实用新型了一种micp技术，根据大量的实验表明micp技术可以明显提高砂土的整体性和强度，可以明显降低堤坝、地下室等建(构)筑物的渗透性，可以修复混凝土裂缝等。在岩石节理研究领域，micp技术与传统封堵裂隙技术相比该技术具有低黏性、小尺寸、无污染等优点。同时相关实验表明此技术在封堵岩石裂隙的应用中也具有实用性，利用其优点可以达到封堵更长更细小裂缝的目的。但是micp技术在岩石裂隙封堵方面的研究还不够充分，大多处于室内研究状态。
在研究砂土时多采用蠕动泵或自重为注射提供动力，在实验过程中砂土是完全浸没在微生物混合溶液中，且在实验结束后，由于砂土本身存在小孔隙，可以很好地过滤出实验过程中的水分。但是此种方法并不适用于岩石裂隙的注射。在室内研究阶段，利用模具制备出相应规格的水泥块即岩石试件节理，因此需要独特的适合岩石试件节理的试验装置，在实验过程中为胶结节理提供不同的节理宽度、提供不同的注射速率、不同的溶液混合注射策略以及提供循环注射条件等。同时在实验过程中发现，成盐析出物是以细菌为核结晶，故此在注射前微生物溶液不可与尿素和钙离子的营养液混合。
技术实现要素：
为了解决室内岩石裂隙实验中微生物溶液循环注射和分离溶液混合注射的问题，本实用新型提出了一种制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，实现微生物溶液在裂缝的反应范围内充分循环流动，最终在裂隙内形成均匀分布地成盐反应物，达到填充、胶结裂隙的效果，得到微生物胶结岩石节理面。
为实现上述目的，本实用新型提供一种制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，包括：
水平固定装置和密封装置；
所述水平固定装置包括由两侧挡板及底部底板构成的凹形主体和连接两侧挡板的固定螺栓，所述主体中部设置有安装所述密封装置的凹槽；
所述密封装置包括安装在岩石试件的节理面处的密封胶圈、固定所述密封胶圈的密封环和设置在所述密封环顶部两侧的注射孔，所述密封环安装在所述主体中部的凹槽内。
进一步地，所述水平固定装置两侧均设置有两块挡板，且位于对侧的两块挡板分别通过固定螺栓连接。
进一步地，所述密封环为方形框架结构，其两个连接端通过密封螺栓固定连接。
进一步地，所述密封环顶部一侧的注射孔连接有t形结构的溶液注射入口。
进一步地，所述注射入口采用带有螺纹的接口与注射孔连接。
进一步地，所述注射入口设置有捆扎部件。
进一步地，所述密封环顶部另一侧的注射孔连接有i形结构的溶液注射出口。
进一步地，所述注射出口采用带有螺纹的接口与注射孔连接。
进一步地，所述注射出口设置有捆扎部件。
上述制备微生物胶结岩石节理面的试验装置的试验方法，包括以下步骤：
a、套密封胶圈：首先先用软毛刷清理岩石试件的表面的杂质，然后分别将两个密封胶圈套在一组岩石试件的节理面处，最后调整密封胶圈与岩石试件节理的距离，确保一组岩石试件所形成的岩石节理处于密封胶圈形成的间隙内；
b、放置密封环：松开密封环上的密封螺栓，打开密封环，将密封环放置在水平固定装置的凹槽里；
c、安装岩石试件：先将固定螺栓取下，确定水平固定平台上光滑无杂质，再将一组岩石试件中的一块安装在水平固定装置的一侧，有岩石节理的一侧置于内侧，光滑的一侧与水平固定装置的外侧对齐，使用同样的方式将另一块安装在水平固定装置的另一侧，在安装过程中要确保岩石试件底面与水平固定装置的底面完全接触；
d、调整岩石试件的节理宽度：将两块岩石试件同时向中间推至安装密封环凹槽的中间位置，在推动的过程中利用游标卡尺测量岩石节理的宽度；
e、裂缝宽度确定后，将水平固定装置的固定螺栓安装并拧紧固定岩石试件，再将密封环合拢，检查密封环是否完全与密封胶圈贴合后，拧紧上部螺栓对密封胶圈进行加压密封；
f、在t形注射孔的注射入口上连接各溶液胶管，溶液的注射动力由蠕动泵提供，调整好蠕动泵的注射速度后即可先用混合营养液溶液对装置进行密封性检测试验，检测合格标准为试验装置不渗漏；
g、若密封性检测实验的检测结果为不渗漏即可进行微生物胶结岩石节理试验，若是密封性检测实验的检测结果为渗漏，可通过拧紧螺栓加固密封环防止岩石节理处的渗漏或通过细铁丝、自锁式尼龙扎带等对注射入口和注射出口进行绑扎防止渗漏，调试至密封性检测实验结果合格再进行微生物胶结岩石节理试验；
h、当注射溶液过程结束后，撤去注射入口上的胶管，用针筒通过i形注射孔的注射出口吸取岩石节理面内的上层清液，直至吸出的溶液浑浊再对胶结的岩石节理进行烘干实验；
i、在实验过程中，如果有循环注射的需求，只需将注射出口处所排出的溶液经注射入口注入岩石节理面内即可。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型可以实现一组岩石试件上、下表面不发生错位；
(2)本实用新型可以实现多种岩石节理宽度；
(3)本实用新型可以通过调整蠕动泵的转速控制不同的注射速率，避免因为流速过大，增加剪切力，从而破坏已有析出物成核；
(4)本实用新型可以确保微生物溶液完全地、充分地透过岩石节理面；
(5)本实用新型可以进行不同的溶液混合注射策略，进行对比实验；
(6)本实用新型可以实现微生物混合溶液在岩石试件节理间循环注射；
(7)本实用新型的试验装置结构简单，方法操作简便，在室内岩石节理间微生物诱导碳酸钙沉淀试验中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置结构示意图；
图2是本实用新型中水平固定装置结构示意图；
图3是本实用新型中密封胶圈结构示意图；
图4是本实用新型中密封胶圈与岩石试件之间的连接示意图；
图5是本实用新型中密封环结构示意图；
图6是本实用新型中密封环与岩石试件之间的连接示意图。
其中附图标记为：1、挡板；2、固定螺栓；3、凹槽；4、岩石试件；5、密封胶圈；6、密封环；7、注射孔；8、注射入口；9、注射出口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，为本实用新型制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，包括水平固定装置和密封装置；
其中水平固定装置包括由两侧挡板1及底部底板构成的凹形主体和连接两侧挡板1的固定螺栓2，且在主体中部设置有安装密封装置的凹槽3，如图2所示。
水平固定装置的凹形主体为岩石试件4提供一个水平平台，两侧的挡板1限制了岩石试件4的侧向位移，固定螺栓2在安装好岩石试件4并确定好岩石试件4节理宽度后拧紧，起到固定岩石试件4的作用，安装密封环6的凹槽3为密封环6提供安装空间，以便进行岩石节理的封闭。
水平固定装置的两侧均设置有相对凹槽3对称的两块挡板1；水平固定装置采用两根固定螺栓2，每根固定螺栓2连接对侧的两块挡板1以固定岩石试件4；水平固定装置的底板为设置有安装密封环6凹槽的凹型板，整个水平固定装置为一个整体，为岩石试件4提供移动轨道并且使岩石试件4保持在同一水平状态。
本实用新型的密封装置包括安装在岩石试件4的节理面处的密封胶圈5、固定密封胶圈5的密封环6和设置在密封环6顶部两侧的注射孔7。
如图3和图4所示，密封胶圈5由两个尺寸为100mm×200mm的长方形胶环组成，在安装密封环6之前分别将密封胶圈5套在岩石试件4的节理面处，确保岩石节理在两个密封胶圈5形成的间隙内。
如图5和图6所示，密封环6为与岩石试件4表面形状匹配的方形框架结构，其顶部中央的两个连接端通过密封螺栓固定连接；密封环6安装在水平固定装置底板的凹槽内，通过给密封胶圈5施加压力将岩石节理四周密封，达到密封岩石节理防止溶液外渗的目的。
密封环6顶部一侧的注射孔7连接有t形结构的溶液注射入口8；该t形结构的溶液注射入口8的两端分别用胶管连接微生物溶液、含有尿素和钙离子的营养液，起到混合前分离的作用以及注射前的混合作用。
密封环顶部另一侧的注射孔7连接有i形结构的溶液注射出口9；当注射溶液过程结束后，可以用针筒通过该i形结构的溶液注射出口9吸取岩石节理面内的上层清液，直至吸出的溶液浑浊即可对胶结的岩石节理进行烘干实验；在实验过程中，如果有循环注射的需求，则只需将该注射出口9所排出的溶液经注射入口8注入岩石节理面内即可。
为避免成盐析出物将注射孔阻塞，本实用新型的t形注射入口8和i形注射出口9均采用带有螺纹的接口与注射孔7连接，出现阻塞后可以便捷地进行替换。
为了解决密封装置可能出现的渗漏问题，本实用新型可通过拧紧密封螺栓加固密封环6防止岩石节理处的渗漏；此外，本实用新型在t形注射入口8和i形注射出口9与注射孔7的连接位置均设置有捆扎部件，例如细铁丝、自锁式尼龙扎带等；本实用新型可以利用捆扎部件对注射入口8和注射出口9进行绑扎从而防止溶液渗漏。
本实用新型的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置的工作过程为：
首先先用软毛刷清理岩石试件4的表面的杂质，然后分别将两个密封胶圈5套在一组岩石试件4的节理面处，最后调整密封胶圈5与岩石试件节理的距离，确保一组岩石试件5所形成的岩石节理处于密封胶圈5形成的间隙内；放置密封环6，松开密封环6上的密封螺栓，打开密封环6，将密封环6放置在水平固定装置的凹槽里；安装岩石试件4，先将固定螺栓2取下，确定水平固定装置上光滑无杂质，再将一组岩石试件4中的一块安装在水平固定装置的一侧，有岩石节理的一侧置于内侧，光滑的一侧与水平固定装置的外侧对齐，使用同样的方式将另一块安装在水平固定装置的另一侧，在安装过程中要确保岩石试件4底面与水平固定装置的底面完全接触；调整岩石试件4的节理宽度，将两块岩石试件4同时向中间推至安装密封条的凹槽3的中间位置，并且在推动的过程中利用游标卡尺测量岩石节理的宽度；裂缝宽度确定后，将水平固定装置的固定螺栓2安装并拧紧固定岩石试件，再将密封环6合拢，检查密封环6完全与密封胶圈5贴合后，拧紧上部螺栓对密封胶圈5进行加压密封；在注射入口8上连接各溶液胶管，溶液的注射动力由蠕动泵提供，调整好蠕动泵的注射速度后即可先用混合营养液溶液对装置进行密封性检测试验，检测合格标准为试验装置不渗漏；若密封性检测实验的检测结果为不渗漏即可进行微生物胶结岩石节理试验，若是密封性检测实验的检测结果为渗漏，可通过拧紧螺栓加固密封环6防止岩石节理处的渗漏或通过细铁丝、自锁式尼龙扎带等对注射入口8和注射出口9进行绑扎防止渗漏，调试至密封性检测实验结果合格再进行微生物胶结岩石节理试验；当注射溶液过程结束后，撤去注射入口8上的胶管，用针筒通过注射出口9吸取岩石节理面内的上层清液，直至吸出的溶液浑浊再对胶结的岩石节理进行烘干实验；在实验过程中，如果有循环注射的需求，只需将注射出口9处所排出的溶液经注射入口8注入岩石节理面内即可。
本实用新型的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置具有结构简单、操作方便等优点，与现有相关实验装置相比，在实现注射目的的同时将微生溶液、尿素和钙离子的营养液用量最小化，还可控制溶液的注射速率，也为制备微生物胶结岩石节理面试验提供了多种溶液混合注射方案的条件。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
1.一种制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，包括：
水平固定装置和密封装置；
所述水平固定装置包括由两侧挡板(1)及底部底板构成的凹形主体和连接两侧挡板(1)的固定螺栓(2)，所述主体中部设置有安装所述密封装置的凹槽(3)；
所述密封装置包括安装在岩石试件(4)的节理面处的密封胶圈(5)、固定所述密封胶圈(5)的密封环(6)和设置在所述密封环(6)顶部两侧的注射孔(7)，所述密封环(6)安装在所述主体中部的凹槽(3)内。
2.如权利要求1所述的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，所述水平固定装置两侧均设置有两块挡板(1)，且位于对侧的两块挡板(1)分别通过固定螺栓(2)连接。
3.如权利要求1所述的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，所述密封环(6)为方形框架结构，其两个连接端通过密封螺栓固定连接。
4.如权利要求1所述的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，所述密封环(6)顶部一侧的注射孔(7)连接有t形结构的溶液注射入口(8)。
5.如权利要求4所述的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，所述注射入口(8)采用带有螺纹的接口与注射孔(7)连接。
6.如权利要求5所述的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，所述注射入口(8)设置有捆扎部件。
7.如权利要求4所述的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，所述密封环(6)顶部另一侧的注射孔(7)连接有i形结构的溶液注射出口(9)。
8.如权利要求7所述的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，所述注射出口(9)采用带有螺纹的接口与注射孔(7)连接。
9.如权利要求8所述的制备微生物胶结岩石节理面的试验装置，其特征在于，所述注射出口(9)设置有捆扎部件。
技术总结