微生物诱导碳酸钙沉淀加固黄土影响因素试验研究

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作者 赵天宇 安亮 +2 位作者 谌文武 王迎春 李论基 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第4期1620-1627,共8页

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation, MICP)技术是新兴的岩土工程绿色加固技术,在黄土边坡加固方面具有良好的应用前景。MICP加固黄土受多种因素影响,除了外界环境、材料特性和加固方式等因素外,... 微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation, MICP)技术是新兴的岩土工程绿色加固技术,在黄土边坡加固方面具有良好的应用前景。MICP加固黄土受多种因素影响,除了外界环境、材料特性和加固方式等因素外,钙源、胶结液浓度、养护龄期和养护方式等对微生物加固黄土也起着决定性作用。以陇西地区黄土为研究对象,采用巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀技术固化黄土试样,开展不同钙源、胶结液浓度、养护龄期和养护方式条件下MICP固化黄土试样抗剪强度对比试验研究。结果表明:钙源为氯化钙,胶结液浓度1.0 mol/L且试样养护7 d条件下,MICP技术对黄土试样的加固效果更好,与素黄土相比,黏聚力和内摩擦角分别提高了4.95和1.34倍。研究成果对黄土高原地区的路基加固和边坡治理等具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 微生物 黄土加固 钙源 胶结液浓度 养护龄期

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低pH值下微生物诱导碳酸盐沉淀加固尾矿砂试验研究 被引量：1

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作者 赖永明 俞缙 +3 位作者 刘士雨 蔡燕燕 涂兵雄 刘谦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1583-1596,共14页

开展低pH值下微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation,简称MICP)加固尾矿砂试验,研究了菌液浓度、pH值对碳酸钙生成量和絮凝滞后期的影响。采用渗透性、保水性、抗雨滴侵蚀、抗风蚀、贯入度试验评价该方法... 开展低pH值下微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation,简称MICP)加固尾矿砂试验,研究了菌液浓度、pH值对碳酸钙生成量和絮凝滞后期的影响。采用渗透性、保水性、抗雨滴侵蚀、抗风蚀、贯入度试验评价该方法加固尾矿砂效果。通过分析pH值对脲酶活性和碳酸盐体系平衡的影响,结合扫描电子显微镜和X射线衍射试验观察尾矿砂微观结构,揭示低pH值下MICP加固尾矿砂机制。结果表明,低pH值下MICP方法可以显著提高尾矿砂力学性能,一轮喷淋处理后尾矿砂的风蚀质量为0,渗透系数最大可降低一个数量级,pH值为4的高浓度菌液处理后的尾矿砂风雨侵蚀质量也为0。低pH值暂时抑制了脲酶活性,打破了碳酸盐体系的平衡,延缓了碳酸钙的生成,使得方解石均匀填充于粒间孔隙,将尾矿砂颗粒胶结为整体。提出的尾矿库加固及尾矿砂治理新技术及其加固机制,为低pH值下MICP加固尾矿砂应用提供了理论与试验依据。 展开更多

关键词 低PH值 微生物诱导碳酸盐沉淀(micp) 尾矿砂 脲酶活性 碳酸盐体系平衡

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纳米四氧化三铁对微生物诱导碳酸钙沉淀的作用效果与机理研究 被引量：2

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作者 李爽 黄明 +3 位作者 崔明娟 胡鑫杭 许凯 姜启武 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期76-83,共8页

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是环境岩土工程领域一项新型的土体加固技术。微生物的生长及活性会受到外部磁场的影响,改变MICP中碳酸钙的晶型晶貌及沉淀方式,从而对碳酸钙的胶结性能产生影响。采用纳米四氧化三铁(Nano-Fe_(3)O_(4)),设计... 微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是环境岩土工程领域一项新型的土体加固技术。微生物的生长及活性会受到外部磁场的影响,改变MICP中碳酸钙的晶型晶貌及沉淀方式,从而对碳酸钙的胶结性能产生影响。采用纳米四氧化三铁(Nano-Fe_(3)O_(4)),设计了Nano-Fe_(3)O_(4)作用下的微生物诱导碳酸钙沉淀的水溶液及MICP砂土固化试验,对比分析了Nano-Fe_(3)O_(4)含量对微生物诱导生成的碳酸钙晶体含量(CCC)、类型、比例以及MICP固化砂土力学强度等参数的影响规律,并结合扫描电镜(SEM)试验分析了溶液环境及砂柱中碳酸钙的微观形貌特征,系统归纳了Nano-Fe_(3)O_(4)对MICP的作用效果及机制。结果表明:(1)Nano-Fe_(3)O_(4)能够有效改善细菌的新陈代谢性能,显著提高细菌OD_(600)及脲酶活性;(2)溶液环境中,MICP产生的碳酸钙晶体类型以球霰石为主,含少量方解石,且Nano-Fe_(3)O_(4)含量增加能够促进球霰石的生成及增大MICP沉淀物中稳定相碳酸钙所占的比例;(3)Nano-Fe_(3)O_(4)可以显著提高MICP固化砂土的无侧限抗压强度和CCC;(4)SEM分析结果表明,溶液环境中,碳酸钙晶体以球型堆积为主,MICP固化砂柱中碳酸钙晶型随Nano-Fe_(3)O_(4)含量的增加逐渐呈菱柱状堆积。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 纳米四氧化三铁 晶体类型与形貌 细菌脲酶活性 溶液环境 micp固化砂土

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基于微生物诱导碳酸钙沉淀技术加固珊瑚砂试验研究

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作者 段志刚 王建平 +2 位作者 黄瀚 杨佳 丁选明 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1518-1525,共8页

微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)广泛应用于土木工程领域,为更好地了解微生物加固钙质砂场地的作用效果,本文通过采用低pH一相注浆加固的方法,开展对加固后的钙质砂场地的室内分析测试以及现场加载测试。通过钻孔取样开展了无侧限压缩... 微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)广泛应用于土木工程领域,为更好地了解微生物加固钙质砂场地的作用效果,本文通过采用低pH一相注浆加固的方法,开展对加固后的钙质砂场地的室内分析测试以及现场加载测试。通过钻孔取样开展了无侧限压缩试验、剪切波速试验以及扫描电镜试验。试验结果表明,在相同的加固条件下,碳酸钙沉淀作用形式不同将会导致较大的强度差异性;现场加载试验在微生物场地加固、养护结束后,且场地保持干燥时进行平板载荷试验,通过荷载板试验可以发现,当荷载逐渐增大时,承压板周边土开始出现裂缝延展,最终破坏时土体发生了较大的位移沉降和裂缝扩展,也证明了携带菌种现场扩培的方法在岛礁微生物加固中的可取性。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀技术(micp) 钙质砂 室内分析测试 平板载荷试验

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黄原胶联合微生物加固改善混合砂蓄水特性试验研究

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作者 刘志 杨阳 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期49-57,共9页

随着海洋事业的发展,海岸砂土保水成为岛礁生态恢复的重要技术环节。为研究黄原胶(XG)联合微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术对石英粉-钙质砂混合砂保水性中能的影响,通过黄原胶与MICP联合处理混合砂,探讨不同黄原胶和MICP浓度下固化混合... 随着海洋事业的发展,海岸砂土保水成为岛礁生态恢复的重要技术环节。为研究黄原胶(XG)联合微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术对石英粉-钙质砂混合砂保水性中能的影响,通过黄原胶与MICP联合处理混合砂,探讨不同黄原胶和MICP浓度下固化混合砂的保水特性、体积变化特性、剪切波速变化特性和微观孔隙特性。试验结果表明,随着黄原胶含量和MICP浓度的增加,固化土的蓄水特性提升显著。与未处理砂土7 d产生72.59%的质量损失率相比,5%2.0XG-MICP固化土的质量损失率仅13.1%,约降低81.95%。7 d试验时间内,XG-MICP固化土的体积变化率小于XG固化土,XG-MICP固化土具有更高的体积稳定性。随着黄原胶浓度的增加,XG固化土的剪切波传递时间延长,剪切波速降低。相较于XG固化土,受水分含量影响,XG-MICP固化土呈现更久的剪切波传递时间和更小的剪切波速,XG-MICP样品孔隙中呈现菱形的方解石沉淀。试验验证了用黄原胶联合MICP技术改善混合砂土蓄水性的可行性,可为海岸地区的砂土改良提供参考。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 黄原胶 混合砂 蓄水特性 剪切波速测试

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微生物固化尾矿砂注浆方法优化设计研究

6

作者 陈晓波 查甫生 +1 位作者 康博 刘争宏 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期701-707,共7页

微生物注浆加固技术是近些年兴起的一项土体加固方法,对尾矿库的加固有着极佳的效果,可有效降低尾矿库溃坝的风险。由于注浆不均匀导致该技术在实际应用中发展较为缓慢。目前微生物加固技术在实验室内常用的方法有单向注浆和双向注浆,... 微生物注浆加固技术是近些年兴起的一项土体加固方法,对尾矿库的加固有着极佳的效果,可有效降低尾矿库溃坝的风险。由于注浆不均匀导致该技术在实际应用中发展较为缓慢。目前微生物加固技术在实验室内常用的方法有单向注浆和双向注浆,两者均存在固化不均匀的问题。为提高微生物加固土体的均匀性,文章提出交叉-双向注浆的方法,同时控制注浆速率;交叉注浆使细菌菌液和胶结液分别从生物柱两端进入土体中,固化生物柱中间部位;双向注浆使细菌菌液和胶结液从生物柱同一端进入土体中,固化生物柱两端。研究表明:同等注浆条件下,交叉-双向注浆法较双向注浆法制备的试样无侧限抗压强度提高了329 kPa,将砂柱中间部位碳酸钙质量分数由18.98%提高到22.08%;交叉-双向注浆过程中在菌液和胶结液注入速率分别为1.2、1.4 mL/min时,砂柱无侧限抗压强度达到最大值1211 kPa,同时砂柱中间部位碳酸钙质量分数也提高到了24.31%。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 尾矿砂 交叉注浆 双向注浆 无侧限抗压强度 碳酸钙质量分数

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基于微生物诱导碳酸钙沉淀的天然海水加固钙质砂效果评价 被引量：40

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作者 董博文 刘士雨 +3 位作者 俞缙 肖杨 蔡燕燕 涂兵雄 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1104-1114,共11页

使用天然海水进行微生物培养并诱导碳酸钙沉淀(MICP)加固钙质砂试验,首先通过微生物的生长繁殖情况和脲酶活性的变化研究海水对微生物的影响。然后,根据MICP加固前后钙质砂渗透性和无侧限抗压强度(UCS)的变化评价海水对MICP加固效果的... 使用天然海水进行微生物培养并诱导碳酸钙沉淀(MICP)加固钙质砂试验,首先通过微生物的生长繁殖情况和脲酶活性的变化研究海水对微生物的影响。然后,根据MICP加固前后钙质砂渗透性和无侧限抗压强度(UCS)的变化评价海水对MICP加固效果的影响。最后,利用SEM和XRD测试分析海水影响MICP加固钙质砂效果的机制。结果表明:(1)天然海水使微生物的生长出现滞后期,但稳定期的微生物数量和脲酶活性与淡水环境下相差不大;(2)使用海水MICP加固钙质砂的效果与淡水条件下相比差别较小,钙质砂的渗透系数可降低一个数量级,UCS值可达1.7 MPa;(3)海水条件下MICP过程受到海水成分、微生物、钙离子浓度、尿素浓度和p H值等因素的调控,主要沉积的碳酸钙晶型为方解石,方解石填充了粒间孔隙,使砂颗粒胶结为整体,这是钙质砂力学性能提高的主要原因。 展开更多

关键词 钙质砂 微生物诱导碳酸钙沉淀 天然海水 巴氏芽孢杆菌 方解石

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微生物诱导碳酸钙沉淀改性膨胀土试验研究 被引量：16

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作者 喻成成 卢正 +2 位作者 姚海林 刘杰 詹永祥 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期157-163,172,共8页

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcite precipitation,简称MICP)技术可能是有助于解决膨胀土胀缩行为的一种潜在方法。用细菌浓度和脲酶活性作为控制指标,研究了在不同培养条件下的巴氏芽孢杆菌的生长特性,确定了最有利于细... 微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcite precipitation,简称MICP)技术可能是有助于解决膨胀土胀缩行为的一种潜在方法。用细菌浓度和脲酶活性作为控制指标,研究了在不同培养条件下的巴氏芽孢杆菌的生长特性,确定了最有利于细菌生长的温度、pH和摇床震荡速率。用MICP技术对两种不同的膨胀土进行处治,通过比较处治前后土样的自由膨胀率、无荷膨胀率、黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度等物理力学指标,验证处治效果,从微观角度解释了改性膨胀土的作用机制。结果表明:培养温度为30℃、pH为7、摇床震荡速率为200 r/min时,最适宜细菌生长。MICP处治后的膨胀土自由膨胀率和无荷膨胀率均有明显下降,黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度均有明显增强,MICP过程中生成的碳酸钙起到了孔隙填充和土颗粒胶结作用,同时钙离子对低价阳离子的置换和碳酸钙对土颗粒的包裹效应,共同作用改善了膨胀土特性。研究可为微生物处治膨胀土技术和工程应用提供参考。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 膨胀土 膨胀率 强度

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活性生物泥诱导碳酸钙修复仿真文物砖可行性研究

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作者 杨阳 张程 +5 位作者 何想 张建伟 陈育民 叶琳 武发思 张涵 《岩土力学》 北大核心 2025年第6期1777-1787,共11页

活性生物泥是基于微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial-induced calcium carbonate precipitation,简称MICP)技术生成,由碳酸钙和嵌入其中的脲酶菌组成的具备脲酶活性的泥状混合物。提出了活性生物泥修复破损文物砖的方法,开展了仿真文物砖... 活性生物泥是基于微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial-induced calcium carbonate precipitation,简称MICP)技术生成,由碳酸钙和嵌入其中的脲酶菌组成的具备脲酶活性的泥状混合物。提出了活性生物泥修复破损文物砖的方法,开展了仿真文物砖缺口修复的室内试验和PFC^(2D)数值模拟,研究了修复砖块的力学响应和微观结构,评估了该方法的可行性,并对修复机制和受荷破裂机制进行了分析。结果表明:活性生物泥能够对缺口仿真文物砖进行有效修复,其修复效果受养护时间和缺口深度影响。养护时间越长,缺口深度越浅,修复后试样的抗弯强度越高。修复后缺口处碳酸钙的结构分析表明:浸泡养护后的活性生物泥可形成外层和内层碳酸钙,外层碳酸钙以大小10~25μm菱形颗粒为主,而内层以5μm左右的球型颗粒为主,形成两层碳酸钙结构的原因可能由于扩散至活性生物泥内外层的钙离子和尿素浓度差异引起的。养护1、3、5 d后外层碳酸钙厚度分别为2~2.5、3~4、4~5 mm。PFC^(2D)数值试验显示内层碳酸钙的细观力学参数约为外层的0.1倍。试验和数值模拟均表明修复后仿真砖的抗弯强度增长主要由外层碳酸钙贡献。PFC^(2D)数值模拟进一步显示,修复仿真砖受弯折荷载时,裂缝从内层碳酸钙开始并逐渐扩展至整个碳酸钙层和未损伤砖体。研究不仅拓展了微生物加固技术的应用范围,也为文物砖修复提供了新的思路。 展开更多

关键词 活性生物泥 文物砖 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 碳酸钙 脲酶菌

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微生物诱导碳酸钙沉淀固结黄河泥沙试验研究 被引量：8

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作者 景天宇 姜晗琳 李振山 《人民黄河》 CAS 北大核心 2019年第11期11-16,共6页

采用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,以具有较高脲酶活性的巴氏芽孢杆菌制备微生物菌液,并辅以尿素和钙盐的水溶液对黄河泥沙样品进行灌浆固结试验,研究固结条件、颗粒类型对固结效果的影响,结果表明:MICP可以把泥沙颗粒黏结成型;泥沙... 采用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,以具有较高脲酶活性的巴氏芽孢杆菌制备微生物菌液,并辅以尿素和钙盐的水溶液对黄河泥沙样品进行灌浆固结试验,研究固结条件、颗粒类型对固结效果的影响,结果表明:MICP可以把泥沙颗粒黏结成型;泥沙的无侧限抗压强度为0.23~2.30 MPa,中沙的无侧限抗压强度为0.38~3.01 MPa;相同固结条件泥沙的无侧限抗压强度为中沙强度的76%,泥沙抗剪强度为中沙强度的48%;泥沙软化系数为32%;固结后仍存在强度分布不均匀和水稳定度不足等问题。 展开更多

关键词 泥沙资源化利用 颗粒固结 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 巴氏芽孢杆菌 黄河下游

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碳酸酐酶增强微生物矿化固土效果的试验研究 被引量：3

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作者 刘鹏 曹源兴 +1 位作者 程钰 白云波 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2554-2564,共11页

为了提升微生物固化砂土的效果,从自然界微生物主动参与碳循环、激发碳化现象中得到启发,利用碳酸酐酶(carbonic anhydrase,简称CA)能显著提高CO_(2)水合反应速率(提高108倍),促进脲酶(urease,简称UA)分解尿素生成的CO_(2)迅速水合形成... 为了提升微生物固化砂土的效果,从自然界微生物主动参与碳循环、激发碳化现象中得到启发,利用碳酸酐酶(carbonic anhydrase,简称CA)能显著提高CO_(2)水合反应速率(提高108倍),促进脲酶(urease,简称UA)分解尿素生成的CO_(2)迅速水合形成大量CO_(3)^(2-)的特性,设计并进行了碳酸酐酶增强微生物矿化固化砂土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了碳酸酐酶对微生物固化砂土的增强效果及增强机制。结果表明:(1)碳酸酐酶能够显著提高砂土微生物加固过程中的胶结物产量,碳酸酐酶菌掺量在4%左右达到最佳,与常规微生物诱导碳酸盐沉淀(microbial-induced carbonate precipitation,简称MICP)相比,胶结物生成量提高了105.3%。(2)碳酸酐酶的掺入提高了固化体的抗压强度和抵抗变形能力,在0.25%~4.00%掺量范围内,固化土样的无侧限抗压强度随碳酸酐酶菌掺量的增加而增大。当掺量为4.00%时固化土样的强度达到1.915 MPa,为常规MICP固化试样强度的8.54倍。(3)碳酸酐酶没有改变MICP过程的产物,仍是方解石。但在添加了CA后,方解石的晶粒尺寸更大,六面体形状更规范,力学性能也更好。(4)在MICP过程中,脲酶和碳酸酐酶相互协同沉淀碳酸钙固化砂土。碳酸酐酶可以显著加速脲酶分解尿素生成的CO_(2)水合并形成HCO_(3-)和CO_(3)^(2-)的速率,为矿化物沉降提供更有利的条件。 展开更多

关键词 碳酸酐酶 微生物诱导碳酸盐沉淀(micp) 矿化 脲酶 水合反应 力学性能

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加速微生物诱导碳酸盐沉淀过程的调控因子筛选及机理初步研究 被引量：1

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作者 陈敏洁 曹丹 +3 位作者 李博文 庞浩 武小燕 郑春丽 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2023年第5期152-160,共9页

微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术被广泛应用于土壤重金属污染控制中,然而,土壤的成分会降低碳酸钙成核速率,为解决其矿化过程成核慢、矿化产物晶型不稳定等问题,选取六种调控因子:柠檬酸钠(C_(6)H_(5)Na_(3)O_(7))、氧化镁(MgO)、氯化镁... 微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术被广泛应用于土壤重金属污染控制中,然而,土壤的成分会降低碳酸钙成核速率,为解决其矿化过程成核慢、矿化产物晶型不稳定等问题,选取六种调控因子:柠檬酸钠(C_(6)H_(5)Na_(3)O_(7))、氧化镁(MgO)、氯化镁(MgCl_(2))、壳聚糖((C6H11NO4)n)、乙醇(C_(2)H_(5)OH)和二氧化硅(SiO_(2)),利用偏振光显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及傅里叶红外光谱(FTIR)等测试手段和方法,筛选出能够加速结晶且生成沉淀量最多,对铅的去除率达到90%的调控因子柠檬酸钠(TKa)。结果表明,柠檬酸钠能稳定球霰石,加快矿化过程和增加矿化沉淀,提高重金属去除率。因此,柠檬酸钠具有提高MICP生物修复的速度,对提高MICP技术应用的效率具有重要意义。 展开更多

关键词 微生物诱导的碳酸钙沉淀(micp) 成核 柠檬酸钠 CaCO_(3) 重金属

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微生物诱导碳酸钙沉淀胶结加固泥岩试验研究 被引量：14

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作者 王绪民 崔芮 王铖 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第25期10372-10378,共7页

在水环境作用下,泥岩容易发生软化、崩解等现象。应用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术处理重塑泥岩试样,研究了试样颗粒粒径、制备方式及MICP处理方式对碳酸钙沉淀物的影响,探讨了MICP方法治理泥岩稳定性的可行性。基于X射线衍射(XRD)... 在水环境作用下,泥岩容易发生软化、崩解等现象。应用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术处理重塑泥岩试样,研究了试样颗粒粒径、制备方式及MICP处理方式对碳酸钙沉淀物的影响,探讨了MICP方法治理泥岩稳定性的可行性。基于X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、直接剪切等试验测试胶结试样,分析了胶结试样微观结构及力学性能的变化。结果表明,选用直径为0.25~1 mm的20 g重塑泥岩制备环刀样,在相同浓度营养盐条件下采用一次浸泡菌液的方式可以在试样中形成方解石型碳酸钙晶体;碳酸钙晶体沉积在颗粒接触处或填充在孔隙中形成“胶结桥”,产生胶结效果而增强试样的力学性能;不同垂直压力下胶结试样强度逐渐增加而趋于稳定值,表现为应变硬化的特征,黏聚力与内摩擦角分别提高288%、8.66%,说明微生物胶结泥岩具有较好的应用价值。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 重塑泥岩 物理力学指标 微观结构

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微生物加固粉土的强度特性及加固机理研究 被引量：5

14

作者 彭丽云 陈星 +1 位作者 齐吉琳 朱同宇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期95-101,共7页

针对华北地区广泛分布的黄河冲积粉土级配差、强度低的问题,采用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术对其进行加固。通过三轴试验研究加固粉土的强度特性,通过微观结构测试分析其微观机理;结合宏观现象和微观机理揭示强度加固机理。结果表明... 针对华北地区广泛分布的黄河冲积粉土级配差、强度低的问题,采用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术对其进行加固。通过三轴试验研究加固粉土的强度特性,通过微观结构测试分析其微观机理;结合宏观现象和微观机理揭示强度加固机理。结果表明:MICP加固后粉土的强度得到了大幅提升;其黏聚力和内摩擦角均随加固轮数、胶结液浓度的增加而增大,且增长速率呈现出先快后慢的趋势;在胶结液浓度为0.5 mol/L、加固两轮时加固效率更高。就微观结构而言,土样中的孔隙随胶结液浓度和加固轮数的增大而逐渐减少;土样截面的平均非孔隙面积比随加固轮数、胶结液浓度的增加而增大;黏聚力、内摩擦角与平均非孔隙面积比之间均符合先快后慢的双线性增加关系。黏聚力与内摩擦角提升原因在于MICP加固生成的碳酸钙通过粘结粉土颗粒,填充堵塞颗粒间孔隙,使平均非孔隙面积比增大,进而提升土体强度。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 黏聚力内摩擦角平均非孔隙面积比加固机理

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基于原生微生物MICP的土体加固试验研究 被引量：4

15

作者 周杨 张家铭 +1 位作者 朱纪康 余梦 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第5期132-139,共8页

为研究原生微生物加固砂土的影响因素,进行了室内胶结试验。采用不同灌注方式和不同配比的溶液,对试样中原生脲酶微生物进行激活,待微生物分解尿素能力达到阈值后,鉴定试样中微生物种属并对其进行系统发育分析,然后开展微生物诱导碳酸... 为研究原生微生物加固砂土的影响因素,进行了室内胶结试验。采用不同灌注方式和不同配比的溶液,对试样中原生脲酶微生物进行激活,待微生物分解尿素能力达到阈值后,鉴定试样中微生物种属并对其进行系统发育分析,然后开展微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)胶结试验。通过微生物浓度、尿素浓度来监测试样的生物化学变化,根据无侧限抗压强度(UCS)和扫描电子显微镜成像(SEM)来评估试样加固效果。试验结果表明:加固效果与胶结液的灌注方式、有机质浓度、尿素浓度关系密切,双向交替灌注有利于改善试样胶结的均匀程度,较高浓度的有机质(酵母提取物)对土体中微生物多样性产生不利影响,激活和胶结效果较差;使用0.35 mol/L尿素的试样残余尿素浓度较高,而使用0.20 mol/L尿素的试样中,尿素残余较少;此次研究中,采用双向交替灌注、1.0 g/L酵母提取物、0.20 mol/L尿素处理的试样,生成的碳酸钙晶体连接紧密,胶结程度较好,其UCS值达1.55 MPa。研究成果表明,使用一定配比的溶液,可激活土体中的原生微生物,达到加固土体的目的。 展开更多

关键词 土体加固 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 天然脲酶微生物 灌注方式 有机质浓度

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微生物灌浆加固土体研究进展 被引量：184

16

作者 钱春香 王安辉 王欣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1537-1548,共12页

水泥和化学浆材是土体加固中最为常用的胶凝材料,但由于存在着高能耗、高污染排放和高成本等缺点而限制了它们的应用。微生物灌浆加固技术是最近发展起来的一种新型的土体加固方法,通过向松散砂土中灌注菌液以及营养盐,利用微生物矿化... 水泥和化学浆材是土体加固中最为常用的胶凝材料,但由于存在着高能耗、高污染排放和高成本等缺点而限制了它们的应用。微生物灌浆加固技术是最近发展起来的一种新型的土体加固方法,通过向松散砂土中灌注菌液以及营养盐,利用微生物矿化作用在砂颗粒间快速析出方解石凝胶,改善土体的物理力学性质。系统总结了国内外关于微生物灌浆加固土体的室内及现场试验研究,同时对固化土体的工程特性、原位无损测试方法以及灌浆效果的影响因素等进行了论述。研究表明,微生物灌浆技术具有施工扰动小、灌浆压力低、环境友好等优势,并可显著提高土体的强度、刚度及抗液化性能,在土体加固领域有着非常广阔的应用前景,但关于微生物固化土体的耐久性以及灌浆的经济性等问题仍需进行深入的探讨与研究。 展开更多

关键词 土体加固 微生物诱导方解石沉积(micp) 生物胶结 微生物灌浆 砂土

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微生物地质工程技术及其应用 被引量：16

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作者 唐朝生 泮晓华 +6 位作者 吕超 董志浩 刘博 王殿龙 李昊 程瑶佳 施斌 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期625-654,共30页

微生物地质工程技术是将微生物参与的生化过程加以控制和利用,来解决工程地质问题的一类新型岩土体水—力学特性改性技术。研究表明该技术具有低成本、环境友好、低能耗和过程可控的优点,是工程地质界近些年的一个热门研究内容,也是现... 微生物地质工程技术是将微生物参与的生化过程加以控制和利用,来解决工程地质问题的一类新型岩土体水—力学特性改性技术。研究表明该技术具有低成本、环境友好、低能耗和过程可控的优点,是工程地质界近些年的一个热门研究内容,也是现代工程地质学科的重要发展方向。文章基于当前该技术取得的研究进展,系统总结了能被加以控制和高效利用的三种代表性微生物地质工程技术(微生物成矿作用、微生物膜作用及微生物产气作用)的原理及其应用领域。着重对研究最多、应用前景最广的微生物成矿作用改性岩土体力学特性、渗透特性、抗侵蚀性等工程性质及机理进行了阐述,并深入探讨了影响微生物成矿作用改性效果的关键因素(细菌种类、菌液浓度、环境温度、pH值、胶结液、土体性质及灌浆工艺)。此外,文章还详细论述了微生物成矿作用在地基处理、岛礁建设、防风固沙、水土保持、抗裂防渗、文物保护、地灾防治等领域的应用现状,并探讨了该技术当前面临的主要挑战及未来的重点研究方向。 展开更多

关键词 微生物地质工程技术 微生物诱导方解石沉淀(micp) 微生物矿化 工程地质 岩土体改性 防灾减灾

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微生物沉积碳酸钙胶结砂土力学特性及本构模型 被引量：14

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作者 刘鹏 邵光辉 黄容聘 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期720-726,共7页

为建立一个微生物固化土体的本构模型,分析研究了微生物固土机理,发现微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)过程中形成的碳酸钙所起作用主要是增强相邻土颗粒之间连接,增大土体刚度,使其在相同应变下可承担更高应力.故将微生物固化处理后的土体... 为建立一个微生物固化土体的本构模型,分析研究了微生物固土机理,发现微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)过程中形成的碳酸钙所起作用主要是增强相邻土颗粒之间连接,增大土体刚度,使其在相同应变下可承担更高应力.故将微生物固化处理后的土体看成未处理的砂土(只考虑填充作用影响)和新产生的碳酸钙胶结两部分,分别进行计算模拟,而二者的刚度之和为处理后土体的总刚度.为了对MICP过程形成的碳酸钙胶结进行模拟,提出了一个临界状态计算模型,该模型包括胶结的屈服面方程、硬化规律和流动法则,将其与已有的砂土计算模型配合使用,可对各种微生物固化砂土体的应力应变特性进行计算模拟.将提出的本构模型理论计算结果与微生物固化土体的三轴压缩试验结果进行对比,结果表明,所提出的模型能够反映微生物固化土体的应力应变规律. 展开更多

关键词 微生物固化土 碳酸钙 胶结 微生物诱导方解石沉积(micp)

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生物基固化轻质红砂岩渣土的机理及强度特性

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作者 温树杰 徐昌宜 +2 位作者 黄翔 黄英豪 傅鹤林 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第8期128-134,共7页

为实现红砂岩渣土在工程中低碳循环利用的目标,提出了采用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术制备轻质红砂岩固化土的方法,开展了对轻质红砂岩固化土固化机理的研究,分析了发泡聚苯乙烯(EPS)质量掺量和胶结液浓度对轻质红砂岩固化土强度的... 为实现红砂岩渣土在工程中低碳循环利用的目标,提出了采用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术制备轻质红砂岩固化土的方法,开展了对轻质红砂岩固化土固化机理的研究,分析了发泡聚苯乙烯(EPS)质量掺量和胶结液浓度对轻质红砂岩固化土强度的影响,并在此基础上探究了轻质红砂岩固化土压缩破坏特征,从强度分析与破坏特征两方面验证了轻质红砂岩固化土的胶结机理。研究结果表明:轻质红砂岩固化土中的CaCO_(3)晶体在EPS颗粒上沉积较少,在土颗粒间形成的大范围胶结起到支撑轻质红砂岩固化土强度的主要作用;当EPS颗粒质量掺量为0.375%、胶结液浓度为1.5 mol/L时,轻质红砂岩固化土重度为14.3 kN/m^(3),抗压强度达到0.76 MPa,满足泡沫轻质土工程规范;EPS质量掺量的增加使轻质红砂岩固化土破坏特征从剪切破坏转化为鼓胀破坏。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸沉淀(micp) 发泡聚苯乙烯(EPS) 强度 破坏特征 微观结构

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火山灰增强微生物固化砂土效果的试验研究 被引量：12

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作者 熊雨 邓华锋 +2 位作者 李建林 程雷 朱文羲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3403-3415,共13页

为了提升微生物固化砂土的效果,考虑火山灰的多孔结构及活性特征,设计进行了火山灰增强微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化砂土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对微生物固化砂土的增强效果及增强机制。结果表明:(1... 为了提升微生物固化砂土的效果,考虑火山灰的多孔结构及活性特征,设计进行了火山灰增强微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化砂土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对微生物固化砂土的增强效果及增强机制。结果表明:(1)火山灰能够显著提高砂土微生物加固过程中的固菌率和胶结物产量,火山灰掺量在10%左右达到最佳,与常规MICP相比,固菌率提高了118.28%,胶结物生成量提高了29.55%。(2)火山灰的掺入提高了固化体的抗压强度和抵抗变形的能力,不同围压下固化体的抗压强度提升了52.26%~62.96%,破坏时的应变增加了100.00%~112.58%。(3)火山灰掺入后,固化体的孔隙大小及孔隙率明显减小,整体的密实性及抗渗性能进一步提升,孔隙率从20.12%减小为14.17%,渗透系数降低了一个数量级。(4)火山灰对微生物固化砂土的增强机制主要包括3个方面,一方面,火山灰在砂颗粒间起到了良好的充填作用,大幅减少了颗粒间的大孔隙,使得固化体的密实性增强;另一方面,火山灰良好的吸附作用有效提高了试样内细菌的含量,使固化体碳酸钙的产量及分布的均匀性均增加;第3方面,火山灰中的活性物质参与反应生成的胶凝物质与碳酸钙晶体形成复合凝胶体,使得固化体的胶结性能和密实程度进一步增强。 展开更多

关键词 火山灰 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 力学特性 抗渗性能 固菌率 增强机制

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