多浓度营养盐处理对微生物胶结砂土均匀性与强度的影响

采用二次注入菌液方式,制备不同浓度营养盐处理的MICP （微生物诱导碳酸钙沉淀）胶结砂样。选用巴氏芽孢杆菌作为固化细菌,采用单一浓度（0.5、1.0 mol/L）和多浓度相结合（前期采用0.5 mol/L,后期采用1.0 mol/L）的处理方式注射营养盐（尿素/氯化钙混合液）,研究多浓度营养盐结合处理方式对微生物固化砂土强度及均匀性的影响。基于试验测试分析了固化砂土试样不同区间段的强度、弹性模量以及碳酸钙含量。试验结果表明,多浓度营养盐处理方式对固化砂土试样的强度及碳酸钙含量有明显影响;多浓度营养盐结合处理方式能够保证试样有较好的均匀性条件下获得较高强度及弹性模量。基于多浓度营养盐处理方式,探讨分析了影响试样强度和均匀性的基本因素。     

微生物固化砂土强度增长机理及影响因素试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）可以显著改善砂土的工程力学特性,但其固化效果易受诸多因素影响。基于不同胶结水平微生物固化砂土试样,开展固结排水三轴剪切试验和扫描电镜测试,探讨了MICP技术的固化效果及其相关机理;在此基础上,研究了胶结液浓度、砂土初始密实度、胶结液浓度配比等因素对微生物固化砂土抗剪强度的影响。结果表明：随着胶结水平的提高,微生物固化砂土试样强度提高,试样的脆性也越显著。微生物固化砂土强度的增长主要源于碳酸钙晶体对土体黏聚强度的提高。微生物固化砂土的强度主要包括土骨架强度和碳酸钙晶体胶结强度两部分,前者受土体性质及相关参数影响,后者主要取决于碳酸钙晶体的含量。采用合适的砂土初始密实度,适当提高胶结液浓度以及胶结液中尿素的浓度占比,均可提高微生物固化砂土试样的胶结强度。     

微生物加固钙质砂环剪试验研究

对取自南海岛礁的钙质砂进行固化处理,通过环剪试验研究微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）胶结钙质砂的抗剪强度特性,并考虑菌液浓度、菌液浸泡时间、加固液浓度、加固时间、竖向应力以及海水环境等因素的影响. 结果表明：MICP方法可以有效提高钙质砂的抗剪强度. 当加固液浓度为0.5 mol/L时,加固后试样的抗剪强度达到最大值,约为未加固试样的3倍,并表现出显著的应变软化现象. 提高菌液浓度、菌液浸泡时间、加固液浓度、加固时间均可改善微生物加固效果,减小残余强度与峰值强度的比值,使试样的应变软化现象越来越明显. 海水环境虽对MICP加固过程有抑制作用,但在此环境下采用MICP方法仍能有效提升钙质砂地基的抗剪强度.     

反硝化微生物固化砂土的试验研究

利用反硝化微生物,开展微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)灌浆固化砂土的试验,测定固化前后试样中碳酸钙含量,并通过无侧限抗压强度试验、直剪试验和渗透试验,综合评价反硝化微生物MICP对砂土的固化效果。研究结果表明:反硝化微生物的MICP对砂土固化具有较好效果,通过灌浆试验后的砂土试样,其强度指标、渗透参数和土体的塑性均有所提高;钙离子浓度为0.25mol/L、配比为1∶2∶2的胶结液对砂土的固化效果最佳,处理后的砂土试样无侧限抗压强度提高了39.2%、抗剪强度提高了53.71%、渗透系数降低了1个数量级;在钙离子浓度相同的胶结液中,提升氮源浓度可有效提升强度参数;在氮源浓度相同的胶结液中,提升钙离子浓度可有效提升强度参数,对试样的渗透性无明显影响。     

微生物矿化加固粉土的试验研究

目前利用微生物矿化技术胶结加固土体多采用注浆的方法,容易出现生成物分布不均匀及注浆口堵塞的问题.本文以海相粉土为处理对象,选用巴氏芽孢杆菌作为微生物,尿素和氯化钙作为胶结液,采用将菌液与粉土拌合制样,然后从表面多轮入渗胶结液的方法对试样进行整体加固.为确定试验参数,采用血球计数板法确定出菌液在土中的留存时间,通过测定流出液电导率的变化确定出胶结液处理的间隔时间.选取了不同浓度的胶结液分不同入渗轮数进行了试验,结果表明:当胶结液浓度不低于0.50 mol/L时,试样整体的水稳定性较好;试样中生成的CaCO_3数量和无侧限抗压强度均随着胶结液浓度增加而提高,但当胶结液浓度为1.50 mol/L时,试样的均匀性和无侧限抗压强度都有明显下降.扫描电子显微镜(SEM)结果显示强度高的试样中,生成的六面形CaCO_3晶体更多且尺寸更大.在胶结液浓度处于0.50～1.25 mol/L时,试样的无侧限抗压强度随着CaCO_3含量呈指数上升.对胶结液多轮入渗下的表面入渗率进行了测定,结果表明经加固后的试样仍保留了一定的透水性.     

游离氨对活性污泥系统中脱氮性能及胞外聚合物的影响

以人工模拟废水为研究对象,采用4组SBR反应器（R_0.5、R₅、R₁₀和R₁₅）,考察了4种游离氨浓度（0.5、5、10和15 mg/L）对生物脱氮效能、胞外聚合物含量及其组分（蛋白质（PN）、多糖（PS）和核酸（DNA））影响。结果表明,4种游离氨浓度条件下都实现了较高的脱氮效果（97.6%~99.4%）。游离氨对3种胞外聚合物（LB-EPS、TB-EPS、总EPS）及其组分有显著影响。当游离氨浓度从0.5 mg/L增加到10 mg/L时,LB-EPS、TB-EPS、总EPS的含量及其组分的含量都显著增加;当游离氨浓度进一步增加到15 mg/L时,LB-EPS、TB-EPS、总EPS的含量及其组分的含量都呈降低的趋势;在4个游离氨浓度下,PN是LB-EPS的主要成分,PS是TB-EPS和总EPS的主要成分;在4个游离氨浓度下的整个反应周期中,3种胞外聚合物及其组分的含量都跟NO_x^-—N有着相同的变化趋势。     

海水环境下MICP的反应机理与影响因素

为了探讨海水环境下微生物矿化反应过程与影响因素,在海水和去离子水环境下,通过改变营养盐浓度、菌液与营养盐体积比、环境温度等条件进行微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP)水溶液试验,然后通过SEM、XRD和EDS测试对水溶液生成物进行检测,并推测海水环境下MICP的反应机理。结果表明:不同水环境条件下,营养盐浓度为1 mol/L、菌液与营养盐体积比为30:120时,反应速率最快,且生成沉淀物质量最大;温度对于碳酸钙沉淀反应影响明显,与低温(4℃)条件相比,室温(25℃)下反应速率更大,且反应进行得较充分;海水环境水溶液试验中,高pH值可以加速反应的进行,同时,由于海水中存在Mg²⁺、Ba²⁺等离子,使得沉淀物中除CaCO₃外,还含有少量的碱式碳酸镁(Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O)、BaCO₃等矿物成分。     

微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

微生物固化（MICP）技术能显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性,在此基础上探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明：MICP过程中,碳酸钙晶体能有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。     

底部加强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

为研究底部加强双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能，以型钢数量（m=2、4、6）、型钢尺寸（I）、型钢强度（Q235、Q345）（f_p）、钢板强度（Q235、Q345）（f_s）、轴压比（n=0.4、0.5、0.7）为主要参数。设计了9片双钢板混凝土组合剪力墙，利用ABAQUS软件建立其有限元模型，并对类似双钢板混凝土组合剪力墙开展验证分析，将仿真结果与试验结果进行对比分析，验证结果的合理性。基于验证结果，开展了9片双钢板混凝土组合剪力墙的参数分析，研究不同参数对底部加强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能影响规律。研究结果表明，底部加强试件在承载能力、延性、塑性变性能力、刚度退化和耗能能力方面均有所提升。轴压比为0.4和0.5时，延性接近；轴压比为0.7时，延性下降；轴压比为0.5时，随着型钢数量的增加，承载能力逐渐提高；提高钢板和型钢强度，延性、初始刚度和耗能能力均有较大提升，抗震性能较优。     

基于Schiff碱结构的长波长Cu~（2＋）荧光探针的合成及性能

合成了一种以BODIPY染料为荧光团,Schiff碱结构为识别体的长波长Cu2＋荧光猝灭探针。在pH=7.36的缓冲溶液中,当Cu2＋浓度达到0.5×10-4mol/L时,探针在最大发射波长为775 nm处的荧光强度减弱40%以上,且识别作用不受其它金属离子干扰。Cu2＋浓度在（0.7-3.0）×10-6mol/L范围内,探针的荧光强度与Cu2＋浓度有较好的线性关系,可以定量检测中性水溶液中的Cu2＋含量。     

微生物加固钙质砂强度演化过程的环剪试验研究

为获得钙质砂试样在微生物加固过程中的强度特性,对环剪仪的剪切盒进行改造,实现在环剪仪上直接完成钙质砂试样的微生物固化过程.通过环剪试验研究加固时间对固化效果的影响,考虑环剪试验过程中竖向应力的影响并与未加固钙质砂试样进行对比分析.结果表明:在改造后的环剪仪上直接完成固化可以获得加固时间较短、强度相对较低的试样.随着加固...     

盐-干湿循环作用下低温养护纤维水泥土的力学性能试验研究

为探明玄武岩纤维水泥土在盐溶液(Na2SO4)和干湿循环耦合作用下的力学特性,将玄武岩纤维按一定比例掺入水泥土中,试块分批分次放入不同浓度的盐溶液中浸泡,而后放入烘干箱中烘干,如此实现若干次干湿循环,并基于无侧限抗压强度试验,研究低温和常温养护条件下纤维水泥土的强度变化规律,在此基础上,探讨盐溶液浓度和干湿循环次数对试...     

冶金污泥中铜锌镉铅的氨水和碳酸铵选择性浸出分离

为了将冶金污泥中的有价金属资源化并合理回收与利用,用采用氨水和铵盐复配对冶金污泥中的铜、锌、镉和铅进行选择性浸出,并且通过单因素条件试验分别考察铵盐种类、氨水和铵盐复配体系作为浸出剂中氨水和铵盐各自的浓度、浸出反应的温度和浸出反应时间等因素对铜、锌、镉和铅浸出率的影响,从而通过对比得出最佳的金属浸出工艺条件:复配体系中铵盐选择为碳酸铵,浓度为0.5mol/L,缓冲剂氨水浓度为3mol/L,反应温度为50℃,浸出反应时间时间为120min.在此条件下,铜、锌和镉的浸出率分别为91.51%、85.13%和89.51%,而铅的浸出率则低于6.00%,本工艺可以实现铜、锌和镉的回收同时可以实现对铅元素的基本分离.     

Experimental study on the mechanical properties and consolidation mechanism of microbial grouted backfill

Backfill mining technology is the practice of returning waste materials underground for both disposal and geotechnical stability, however, a challenge with current technologies is that they commonly require cement-based binders which have a relatively high environmental impact. Finding alternatives to cement-based binders can improve environmental performance and this paper proposes microbial grouted backfill (MGB) as a potential solution. In this paper, the effects of the cementation solution concentration (CSC), volume ratio of bacterial solution to cementation solution (VRBC), particle sizes of the aggregates, and the number of grouting batches on the mechanical properties of MGB are studied. The experimental results show that MGB strength increased, up to a peak value, as CSC was increased, before decreasing as CSC was increased further. The results also show that MGB strength increased, up to a peak value, as VRBC decreased, before decreasing as the VRBC was decreased further. The peak strength was achieved at a CSC of 2 mol/L and a VRBC of 1:9. The strength of the MGB also increased as the number of grouting batches increased. Graded MGB samples showed the highest UCS, 25.12 MPa, at particle sizes of 0.2 to 0.8 mm, while full (non-graded) MGB samples displayed mean UCS values ranging from 1.56 MPa when the maximum particle size was 0.2 mm, up to 13 MPa when the maximum particle size was 1.2 mm. MGB samples are consolidated by the calcium carbonate that is precipitated during microbial metabolism, and the strength of MGB increases linearly as calcium carbonate content increases. The calcium carbonate minerals produced in MGB materials are primarily calcite, with secondary amounts of vaterite.     

糯米浆改良戚城遗址仿遗址土强度特性与作用机理

戚城遗址本体土质为粉质黏土,存在结构松散、强度低、毛细作用强烈及水稳定性差等不利特性,如何改善修复遗址土的性能令人关注.选用糯米浆、石英砂、氧化铝、氟化钙作为外加材料,对戚城遗址粉质黏土进行改良,制备仿遗址土.研究0％、1％、3％、5％、7％、9％糯米浆浓度下仿遗址土的力学性能、显微结构及色差变化.结果 表明:随着糯米...     

海水环境下MICP胶结钙质砂干湿循环试验研究

为了探究微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）在海水环境中胶结钙质砂的适用性与MICP胶结体的耐干湿循环性能,分别在海水与淡水环境中试验MICP胶结钙质砂,并在海水环境中对MICP胶结的钙质砂进行干湿循环. 基于能谱分析（EDS）与X射线衍射（XRD）分析胶结体元素与矿物组成. 通过无侧限抗压强度试验、称重,构建胶结体的力学性质、质量损失与干湿循环的关系,利用扫描电子显微镜（SEM）分析干湿循环弱化机制. 结果表明：海水环境中MICP对钙质砂的胶结效果优于淡水环境;海水环境中MICP胶结的钙质砂体具有比淡水环境中胶结的钙质砂更高的耐干湿循环性能,21次干湿循环后,海水、淡水环境胶结试样的无侧限抗压强度分别下降至原样的30%和7.53%;干湿循环减弱了颗粒表面粗糙度与粒间胶结强度,宏观上表现为MICP胶结的钙质砂体的强度、刚度的降低.