MICP技术改性膨胀土试验研究

为了探究膨胀土新型改良技术,引进微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)新型环保的土体加固技术,利用巴氏芽孢八叠球菌开展MICP压力灌浆改性膨胀土室内试验,研究了胶结液浓度对膨胀土力学性能、微观结构及水理特性的影响,揭示了MICP技术改性膨胀土的作用机理,评价了MICP压力灌浆改性膨胀土试验的效果。试验结果表明:灌浆处理后试样的无侧限抗压强度最大增加了379.4%,土体刚度也有所提高;试样的膨胀性、渗透性均有明显改善,膨胀力最高可减少25.3 kPa,渗透系数最大减少3个数量级;试验改性效果随着胶结液浓度的增大而提高,但当胶结液浓度增大到一定程度后,改性效果不再显著。研究成果验证了MICP技术用于改性膨胀土的有效性和可行性。     

微生物改性土体研究进展

进入21世纪以来,学科交叉在处理一些科技前沿问题上逐渐表现出强大的竞争力,微生物生命活动及代谢产物可以改变土体微观结构从而改善其工程性质。本文综述了基于MICP（microbially induced carbonateprecipitation）的土体加固技术的国内外研究成果、研究现状,从理、化、生角度较系统地总结了微生物对碳酸盐沉积的作用及改性机理,比选了几种常见的MICP方式,指出了微生物在土木工程中巨大的应用前景及未来亟待解决的问题,并对比了传统地基处理方式与微生物处理方式。     

MICP在建筑材料中的应用研究

利用微生物在新陈代谢过程中发生的矿化作用,进行诱导形成碳酸钙,称之为微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）,其生成的碳酸钙沉淀是一种有机-无机合成物,具有优异的粘结性和固结性能。在总结国内外相关资料的基础上,介绍了MICP的形成条件与反应过程,分析了MICP技术在石灰石、石膏、水泥混凝土等建筑材料中的研究和应用情况,并指出MICP在水泥混凝土中应用需选择适当的微生物种类,调整微生物的培育环境和生长空间,并研究新型微生物生长保护措施。     

微生物水泥研究与应用进展

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP),即利用微生物代谢活动中矿化行为,诱导形成碳酸钙沉淀,其具有特殊的胶结作用,可作为一种新颖的生物胶凝材料—微生物水泥。本文从MICP矿化机制、胶结机理以及微生物水泥在岩土工程中的应用等方面探讨了相应的最新进展,分析了目前存在的问题,并对微生物水泥的进一步研究提出了思路和建议。     

微生物诱导碳酸钙沉积加固有机质黏土的试验研究

利用尿素水解菌ATCC 11859,开展了不同胶结液浓度下MICP压力灌浆加固有机质黏土的研究试验。通过试验前后试样的无侧限抗压强度、CaCO_3含量、渗透系数、有机质含量以及灌浆过程中流出液Ca~(2+)与NH_4~+浓度的变化,综合评价了MICP压力灌浆加固有机质黏土的效果。结果表明:MICP压力灌浆加固有机质黏土是有效的,处理后试样有机质含量可降低1%～4%,无侧限抗压强度提高可达370%,渗透系数可降低约1个数量级;在本试验的菌液活性(即每分钟水解尿素的量为9.68毫摩尔每升)及浓度(约108 cell/mL)下,胶结液浓度对处理效果有明显影响,提高0.25M胶结液中的urea浓度,可显著提高处理后土体的无侧限抗压强度。     

Experimental study on mitigating wind erosion of calcareous desert sand using spray method for microbially induced calcium carbonate precipitation

Wind erosion is one of the significant natural calamities worldwide, which degrades around one-third of global land. The eroded and suspended soil particles in the environment may cause health hazards, i.e.allergies and respiratory diseases, due to the presence of harmful contaminants, bacteria, and pollens.The present study evaluates the feasibility of microbially induced calcium carbonate precipitation(MICP)technique to mitigate wind-induced erosion of calcareous desert sand(Thar desert of Raj...     

纤维加筋微生物固化砂土的力学特性

微生物固化能有效提高砂土的强度,但同样会导致土体破坏时呈现明显的脆性。为了平衡微生物固化砂土脆性破坏的不利影响,提出纤维加筋与微生物固化相结合的改性方法,即将质量分数为0%,0.05%,0.15%,0.25%和0.30%的聚丙烯纤维与石英砂均匀混合,然后基于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对土样进行固化,并开展了一系列无侧限抗压试验,同时采用酸洗法测定了各组试样中的碳酸钙含量,进一步分析了试样的微观结构及纤维–土颗粒之间的界面作用特征。结果表明:①在微生物固化砂土中掺入纤维,能极大提高土样的无侧限抗压强度和残余强度,并能显著改善土样破坏时的韧性;②纤维掺量对微生物固化砂土的力学特性有重要影响,无侧限抗压强度随纤维掺量总体上呈先增加后减小的趋势,最优纤维掺量为0.15%,峰后残余强度与纤维掺量呈单调正相关关系;③纤维加筋使微生物固化砂土的峰后应力–应变曲线呈阶梯式下降模式,局部存在波浪式起伏特征;④纤维加筋能够提高微生物诱导碳酸钙的沉积效率和产量,与此同时,碳酸钙的胶结作用对纤维加筋效果具有促进作用。纤维加筋技术与MICP技术相结合能够实现优势互补,对提高工程结构的安全性与稳定性具有积极意义。     

Assessment of the bio-cementation effect on shale soil using ultrasound measurement

The assessment of bio-cementation effect using nondestructive testing methods is important for the application of microbial-induced carbonate precipitation (MICP) technique. In this study, a special grouting system was designed to conduct the bio-grouting of shale soils on a testing model. The ultrasound technique was used to evaluate the effectiveness of bio-cementation. A method was derived to estimate the distribution of ultrasonic wave velocity values within the testing model based on the average values measured on the model surfaces. From the changes of isosurfaces of velocity values, the evolution of soil improvement within the model corresponding to the different number of grouting cycles was analyzed numerically and visually. The SEM imaging technique was used to illustrate the mechanism of influence of the calcium carbonate precipitation on the wave velocity of the bio-cemented specimen. The linear relationships were established among the ultrasonic wave velocity, unconfined compressive strength (UCS), and the amount of CaCO₃ precipitations formed in the MICP process. In combination with the application of the ultrasound measurement technique as demonstrated in this work, the relationship provides a very useful nondestructive testing tool to assess the effectiveness of bio-cementation within a large soil body.     

微生物温控加固钙质砂动强度特性研究

利用微生物温控加固技术对南海某岛钙质砂进行了MICP加固砂柱试验,并通过循环三轴试验开展了MICP加固钙质砂的动强度特性试验研究,探讨了不同MICP加固程度、相对密实度以及有效围压对钙质砂动强度与液化特性的影响.研究发现,经过MICP加固后松散钙质砂的动力液化特性由"流滑"逐渐演变为"循环活动性";相较于未加固中密砂试...     

青海强盐渍粉砂土MICP的有效性探索

在极端环境中发现原生高产脲酶微生物并开展岩土体的固强研究,是岩土体微生物矿化研究的一个热点和难点.该文在青海柴达木地区的强盐渍土中发现一种新型原生高产脲酶微生物,在强盐环境中,试验该微生物的盐耐受性和矿化性能,开展被加固土体力学强度试验.结果表明:在强盐渍环境下,该新型微生物脲酶活性保持在3.02U～5.03U.在强盐...