本发明属于岩石加固力学工程技术，具体涉及一种基于eicp的裂隙岩石加固填充介质及方法。
背景技术：
1、为了提高岩体的强度和稳定性，对含节理岩体进行加固是必要的工程手段，注浆是目前隧道、水利水电和采矿等岩体工程领域中广泛应用的加固技术。按照注浆材料的不同，注浆可分为水泥注浆和化学注浆两大类。其中，水泥注浆具有材料来源丰富、浆液配置方便、造价低廉、胶结强度高等特点，是目前广泛采用的注浆材料，但水泥浆液黏度大，含有较大固体颗粒，难以渗透岩体中的细小裂隙。而化学浆液具有黏度低、可注性好，能注入岩体细微孔隙等优点，但化学注浆所用浆材都有一定的毒性，容易对地下环境造成污染，价格较昂贵，且化学注浆的有效年限仅几十年。近年来，随着对地下环境保护力度的持续加大，针对节理岩体，研究一种价格便宜、可注性好、环境友好的注浆材料是岩体加固工程亟待解决的关键问题。
2、微生物岩土技术是通过人为控制微生物的生化反应，以此来解决岩土工程问题的工程应用技术。根据原理的不同，微生物岩土技术又被细化为三类：微生物矿化作用，微生物产气作用和微生物膜作用，由于广泛的适用性与较强的可操作性，微生物岩土技术中以微生物矿化作用的研究最多。目前，微生物岩土技术已应用于地基处理，文物保护，混凝土自修复，土壤污染，土体加固等工程问题中，为工程问题的解决开拓了思路，提出了新的解决方案。
3、现如今的微生物岩土技术主要集中应用在土的研究上，但将此类技术应用于岩石裂隙加固方面的研究尚处于初级阶段，现有的研究成果主要集中于采用巴士芽孢杆菌作为产生脲酶的主体，配合尿素、氯化钙等材料组成的胶结液诱导产生碳酸钙沉淀。而脲酶不单单存在于巴士芽孢杆菌为代表的微生物中，其在自然界中存在的源头广泛多样，还存在于比如刀豆、黄豆等植物种子中。研究者通过从植物中提取脲酶并纯化，随后与含钙离子溶液混合，发现了与采用巴士芽孢杆菌等微生物诱导碳酸钙生成相似的结果，并将该技术称为脲酶诱导碳酸钙沉积（enzyme induced calcite precipitation method, eicp）。
4、目前eicp技术多用在土体、砂土加固等方面，如中国专利，申请号：202210562110.1，公开了一种基于改进eicp技术的土体加固研究方法及应用，以及郭薪的硕士论文，记载了不同温度下植物脲酶诱导碳酸钙固化砂土调控试验研究。但是eicp在岩石裂隙加固方面并没有研究。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于eicp的裂隙岩石加固填充介质及方法，以优化现有岩石加固技术中的浆液渗透效果差、环境污染严重、配置难度大等问题，并改进了原先eicp应用于岩石加固时，碳酸钙结晶生成慢且靶向性差等问题，提高了eicp加固岩石体裂隙的效率。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下方案实现：
3、基于eicp的裂隙岩石加固填充介质，包括加固溶液，以及与加固溶液混合的填充物；
4、所述加固溶液含有脲酶、碳酸根离子和钙离子；
5、所述填充物为砂岩颗粒或聚乙烯醇纤维段，或二者的混合物。
6、进一步优化，所述填充物为砂岩颗粒和聚乙烯醇纤维段的混合物。
7、进一步优化，所述固溶液与填充物的质量比为：聚乙烯醇纤维段: 砂岩颗粒: 加固溶液=1:3:3。发明人根据正式试验前进行的前期准备试验，证实该填充物比例对应的加固效果表现最好。作为纤维材料，由于聚乙烯醇纤维单位体积的质量较小，少量聚乙烯醇纤维会占据较多体积，而大量的纤维会聚合在一起，难以与砂岩颗粒拌合均匀；并且聚乙烯醇纤维是作为辅助材料添入砂岩颗粒的细小缝隙，为加固溶液中的碳酸钙沉淀提供靶向向导作用，考虑到其价格和获取难度均高于砂岩颗粒，因此两者质量比设定为1:3。砂岩颗粒与加固溶液比例为1:1则是兼顾填充介质易拌合性、流动性、强度等综合考量的结果。砂岩颗粒与加固溶液1:1的填充介质拌合充分，且在胶结前可以流入细小孔隙，加固后试样的完整性较好。
8、进一步优化，所述加固溶液中，豆粉（同等脲酶活性）、碳酸根离子、钙离子的质量浓度比为5：6：4。
9、一种裂隙岩石的加固方法，基于上述基于eicp的裂隙岩石加固填充介质，包括如下步骤：
10、步骤s1：配置含有脲酶、碳酸根离子和钙离子的加固溶液，具体包括：
11、步骤s1.1：制备脲酶溶液
12、步骤s1.2：测定脲酶活性，并筛选出脲酶活性最好所对应配比的脲酶溶液；
13、步骤s1.3：将cacl2溶液、尿素溶液与步骤s1.2中筛选出的最优配比脲酶溶液混合，得到加固溶液；
14、步骤s2：将步骤s1配置的加固溶液与填充物混合，得到填充介质；
15、步骤s3：采用填充介质填充岩石裂隙；
16、步骤s4：采用加固溶液浸润填充后的岩石裂隙处。
17、进一步优化，所述步骤s1.1配置脲酶溶液，具体为：将现研磨的豆粉分成n份，每份中加入去离子水，配置不同浓度等级的豆粉溶液，保持豆粉溶液总质量一定，对所有豆粉溶液搅拌后离心，取上层清液后经医用纱布过滤，得到不同浓度的脲酶溶液。豆渣中脲酶活性测定困难且影响后续碳酸钙生成，因此需要离心取上层清液。
18、进一步优化，所述步骤s1.2中，具体包括如下步骤：
19、步骤s1.2.1：称取适量尿素，溶于去离子水中制成浓度为1.11mol/l的尿素溶液，并分成n份；
20、步骤s1.2.2：取适量各浓度的脲酶溶液分别加入对应的尿素溶液中，使脲酶溶液与尿素溶液混合均匀，确保混合后尿素初始浓度为1 mol/l；
21、步骤s1.2.3：在25℃室温条件下，使用电导率仪每隔5 min测定一次上述n份混合溶液的电导率，记录15 min内各混合溶液的电导率变化情况；
22、步骤s1.2.4：计算各混合溶液平均每分钟的电导率变化值，单位为ms*cm-1*min-1，根据电导率变化值得出每分钟脲酶水解尿素的活性量化指标。
23、进一步优化，所述步骤s2中，制备填充介质的具体步骤如下：
24、步骤s2.1：将聚乙烯醇纤维段揉搓开，成为团状棉絮体；
25、步骤s2.2：将配制好的加固溶液倒入揉搓开的聚乙烯醇纤维团中，使其处于完全浸湿状态；
26、步骤s2.3：将浸湿后的聚乙烯醇纤维团放入红砂岩颗粒中干搅拌，待聚乙烯醇纤维团不再能附着红砂岩颗粒后取出后放入容器中；
27、步骤s2.3：采用移液器少量多次向容器中加入加固溶液，同时采用玻璃棒进行搅拌，制得填充介质。
28、进一步优化，所述步骤s3中，针对小裂隙岩石，将制作好的泥状颗粒纤维填充介质采用小铁棒填入裂隙，填充完成后向裂缝表面湿润处撒上颗粒抹平裂缝；
29、针对大裂隙岩石，先将加固溶液与中性凝胶拌合，得到凝胶溶液，再采用逐级逐步填充的方式加固，即每填充一层填充介质后喷洒一层凝胶溶液。
30、进一步优化，所述步骤s4中，采用加固溶液浸润填充后的岩石裂隙处，具体操作如下：
31、针对体积较小的岩石，将经过步骤s3填充裂隙的岩石浸泡在加固溶液中，加固溶液没过裂隙处即可；
32、针对体积较大的岩石，在将经过步骤s3填充后的岩石裂隙处浇注上加固溶液并采用防水膜覆盖。
33、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
34、1、相较于细菌，脲酶分子的尺寸更小，使得脲酶可以在更加细微的岩石裂隙中入渗，分布范围得以更加广泛，从而可能取得更好的加固效果。另外，由于脲酶直接曝露于溶液中，所以同等条件下其具有更快的催化尿素的效果，有利于产碳酸钙效率的提升。
35、2、豆粉脲酶获取方便，无需提前培养，减少了溶液配制的时间成本和经济成本；另一方面，电导率评价脲酶活性，降低了脲酶活性测定难度，提高溶液配制效率；第三，豆粉脲酶加固岩石，脲酶溶液可自然降解，对环境污染极低，节省了环境修复成本，应用范围和适用条件也更加广泛。
36、3、在eicp技术基础上联合填充介质作为靶向物促进碳酸钙结晶生成，提高eicp技术加固岩石体裂隙的效率，扩大了eicp技术在岩石体加固方面的使用前景和范围。
1.基于eicp的裂隙岩石加固填充介质，其特征在于，包括加固溶液，以及与加固溶液混合的填充物；
2.根据权利要求1所述基于eicp的裂隙岩石加固填充介质，其特征在于，所述填充物为砂岩颗粒和聚乙烯醇纤维段的混合物。
3.根据权利要求2所述基于eicp的裂隙岩石加固填充介质，其特征在于，所述固溶液与填充物的质量比为：聚乙烯醇纤维段: 砂岩颗粒: 加固溶液=1:3:3。
4.根据权利要求2所述基于eicp的裂隙岩石加固填充介质，其特征在于，所述加固溶液中，豆粉、碳酸根离子、钙离子的质量浓度比为5：6：4。
5.一种裂隙岩石的加固方法，其特征在于，基于权利要求1-4中任一项所述基于eicp的裂隙岩石加固填充介质，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述裂隙岩石的加固方法，其特征在于，所述步骤s1.1配置脲酶溶液，具体为：将现研磨的豆粉分成n份，每份中加入去离子水，配置不同浓度等级的豆粉溶液，保持豆粉溶液总质量一定，对所有豆粉溶液搅拌后离心，取上层清液后经医用纱布过滤，得到不同浓度的脲酶溶液。
7.根据权利要求6所述裂隙岩石的加固方法，其特征在于，所述步骤s1.2中，具体包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述裂隙岩石的加固方法，其特征在于，所述步骤s2中，制备填充介质的具体步骤如下：
9.根据权利要求8所述裂隙岩石的加固方法，其特征在于，所述步骤s3中，针对小裂隙岩石，将制作好的泥状颗粒纤维填充介质填入裂隙中，填充完成后向裂缝表面湿润处撒上颗粒抹平裂缝；
10. 根据权利要求9所述裂隙岩石的加固方法，其特征在于， 所述步骤s4中，采用加固溶液浸润填充后的岩石裂隙处，具体操作如下：
