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微生物诱导碳酸钙沉淀加固黄土影响因素试验研究 被引量：2
1
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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微生物诱导碳酸盐沉淀修复镉污染尾矿试验研究 被引量：1
2
作者 江昭明 陈永贵 +2 位作者 付俊 周罕 文子豪 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第6期1308-1317,共10页
微生物诱导的碳酸钙沉淀(MICP)是修复重金属污染场地的有效技术。采用巴氏芽孢杆菌对镉污染尾矿进行固化修复试验,研究了胶结次数、细菌浓度、胶结液浓度、温度对镉污染尾矿浸出特性的影响,结合微生物群落结构变化、微观分析揭示了MICP... 微生物诱导的碳酸钙沉淀(MICP)是修复重金属污染场地的有效技术。采用巴氏芽孢杆菌对镉污染尾矿进行固化修复试验,研究了胶结次数、细菌浓度、胶结液浓度、温度对镉污染尾矿浸出特性的影响,结合微生物群落结构变化、微观分析揭示了MICP修复污染土机制。结果表明:经过12次MICP处理后能有效钝化尾矿中的Cd^(2+),在30℃、OD600=1.5、胶结液浓度为0.5 mol/L条件下诱导生成的合适晶体尺寸的碳酸钙能在尾矿孔隙中均匀分布,碳酸钙中结构稳定的方解石含量较高,处理后尾矿中八叠球菌属丰度达到78.68%,固化与修复效果较好。MICP通过生物吸附、生物沉淀、碳酸钙吸附、晶格掺杂(包括取代掺杂和间隙掺杂)以及共沉淀作用,完成了对重金属的有效钝化。研究结果对优化MICP技术及其应用于重金属污染土修复具有重要意义。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 镉 浸出特性 污染修复 钝化机制
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微生物诱导碳酸钙沉淀加固热带土质边坡现场试验研究
3
作者 刘静 王昊 +2 位作者 杨鑫 苏进臣 张友良 《岩土力学》 北大核心 2025年第S1期343-353,共11页
热带土质边坡在极端天气下,极易产生崩塌、滑坡等地质灾害,因此,考虑采用微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation,简称MICP)的方式,达到绿色生态的治理目的。将巴氏芽孢杆菌扩大化培养后,采用滴灌和... 热带土质边坡在极端天气下,极易产生崩塌、滑坡等地质灾害,因此,考虑采用微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation,简称MICP)的方式,达到绿色生态的治理目的。将巴氏芽孢杆菌扩大化培养后,采用滴灌和喷灌相结合的方式对热带土质边坡进行现场加固处理,从宏观、微观、原位试验和室内试验多个角度探究了其对热带土质边坡典型黄黏土的加固效果与固化机制。在对不同MICP菌液用量的边坡完成现场加固后,分别进行了后续各项试验。其中,原位试验包括回弹试验、贯入试验;室内试验包括碳酸钙生成量、无侧限抗压试验、直接剪切试验、渗透试验以及扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)和能谱仪(energy dispersive spectrometer,简称EDS)观测。结果表明:(1)经过加固后的土体表面强度与贯入强度均有明显提高,且随菌液用量的增多而增高,但同时强度呈现出离散性,即加固具有不均匀性;(2)土体的抗压强度特性也得到一定改善,在中等加固强度时各项抗压强度特性指标增幅最大,变化最明显;(3)随着菌液用量的提高,抗剪强度也逐渐增强,内摩擦角和黏聚力均有所上升,最终起到有效的固结作用;(4)在抗渗性能方面,渗透系数的降低幅度最大为63.5%,削弱了雨水冲刷对边坡的破坏;(5)通过SEM-EDS联合技术观测得出了碳酸钙晶体对土颗粒的3种具体加固形式,并通过定量分析进行了论证。因此,MICP处理能够明显提高黏土的各项强度性能,且能够有效增强边坡的稳定性。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 无侧限抗压试验 直接剪切试验 微观观测分析
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pH调控脲酶构象影响微生物诱导碳酸盐沉淀效能及模拟研究
4
作者 章求才 郑逸非 +3 位作者 黄梅钟 沈修康 伍玲玲 张志军 《中国生物化学与分子生物学报》 北大核心 2025年第6期879-894,共16页
微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation, MICP)技术的工程应用受限于脲酶在极端pH下的构象动态调控机制。本研究以巴氏芽孢杆菌脲酶α亚基为对象,结合电导率试验和恒pH分子动力学模拟,系统解析pH 3~11范围... 微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation, MICP)技术的工程应用受限于脲酶在极端pH下的构象动态调控机制。本研究以巴氏芽孢杆菌脲酶α亚基为对象,结合电导率试验和恒pH分子动力学模拟,系统解析pH 3~11范围内活性位点构象动态及其对催化功能的影响。结果表明,中性条件(pH 7~8)下,关键组氨酸残基(HIS139/HIS249)位移最小(<0.5?),氢键寿命最长(>8 ps),构象稳定性(均方根偏差,root mean square deviation, RMSD:0.15~0.18 nm)和催化活性最高(电导率变化率0.03 mS/cm·min-1,碳酸钙沉淀量3.84 g);极端pH(pH 3/11)导致活性位点构象崩塌(位移达1.8?),催化功能丧失。分子动力学模拟揭示,中性环境通过维持活性位点空腔体积(约120?3)和中等构象相干性(相关系数~0.8)形成质子化依赖的协同变构网络。本研究创新性地阐明pH通过调控质子化状态介导脲酶构象动态的分子机制,为MICP技术在酸性尾矿修复和碱性土壤改良中的应用提供理论指导。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 脲酶诱导碳酸钙沉淀 脲酶 分子动力学
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微生物介导碳酸盐/磷酸盐沉淀技术修复铅(Pb)污染地下水和黄土的影响机理研究 被引量：2
5
作者 秦鹏 郑文杰 +3 位作者 薛中飞 王琳 吕鑫江 何文杰 《土木工程学报》 北大核心 2025年第1期101-110,125,共11页
中国西北金属矿藏开发利用虽加速当地经济发展,然而不当的含铅(Pb)废水处置将导致场地污染,对周边生态环境和人类健康造成极大威胁。该研究分别探究了微生物介导碳酸盐沉淀(MICP)技术和微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP)技术修复铅污染地下水... 中国西北金属矿藏开发利用虽加速当地经济发展,然而不当的含铅(Pb)废水处置将导致场地污染,对周边生态环境和人类健康造成极大威胁。该研究分别探究了微生物介导碳酸盐沉淀(MICP)技术和微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP)技术修复铅污染地下水和黄土的潜力,并对二者修复效率和内在影响机理进行深入分析。试验结果发现,巴氏芽孢八叠球菌在酸性条件解脲能力较差导致尿素水解程度较低,得到的修复效率仅为10.82%,且矿化产物碳酸铅(PbCO3)和碱式碳酸铅(Pb3(CO3)2(OH)2)化学稳定性低;而巨大芽孢杆菌在酸性条件下表现出较强的解磷能力,仍可以得到80%以上的修复效率,且矿化产物磷氯铅矿(Pb5(PO4)3Cl)化学稳定性高,微观试验识别的矿化产物是以细菌为成核位点的共沉淀结构(Ca2Pb3(PO4)3Cl矿物与磷酸盐矿物),降低了Pb2+再次迁移扩散的概率。铅污染黄土修复试验中,巨大芽孢杆菌得到修复效率较高且赋存形态主要为铁锰氧化态Pb,相较巴氏芽孢八叠球菌修复后的碳酸盐结合态Pb具有更高的化学稳定性和更低的生态毒性。 展开更多
关键词 微生物介导碳酸盐沉淀(micp) 微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP) 铅污染地下水 铅污染黄土 修复效率
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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：3
6
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
7
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
8
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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复合营养液在微生物诱导固化与修复含硫铅锌尾矿中的应用研究 被引量：1
9
作者 谷庆 狄军贞 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第5期1742-1754,共13页
针对含硫铅锌尾矿造成的环境污染问题,本研究采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术,通过巴氏芽孢杆菌与硫酸盐还原菌联合作用进行加固与修复。同时优化复合营养液配方,发现以碳酸氢铵为最佳碳源,且钙源浓度为0.50 mol/L时效果最佳。结果表明,... 针对含硫铅锌尾矿造成的环境污染问题,本研究采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术,通过巴氏芽孢杆菌与硫酸盐还原菌联合作用进行加固与修复。同时优化复合营养液配方,发现以碳酸氢铵为最佳碳源,且钙源浓度为0.50 mol/L时效果最佳。结果表明,此时复合营养液试样的无侧限抗压强度为1.075 MPa,碳酸钙含量为13.03%(质量分数),相比于相同浓度的基本营养液,分别提高了27.33%和29.21%。同时,对重金属离子与硫酸根离子的固化效果显著,其中Pb^(2+)、总Fe、总Cr、Cd^(2+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)被完全去除,Zn^(2+)固化率超过98%,SO_(4)^(2-)固化率最高可达到88.68%。微观分析表明,固化样品形成了高黏结性的文石、方解石等晶体,有效胶结了尾矿颗粒。本研究为含硫铅锌尾矿的固化与修复提供了一种新方法。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 含硫铅锌尾矿 复合营养液 巴氏芽孢杆菌 硫酸盐还原菌
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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 被引量：1
10
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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微生物诱导碳酸盐岩沉淀过程及作用机理 被引量：9
11
作者 高旭波 潘振东 +3 位作者 龚培俐 江玉 李成城 李鸿煜 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期441-452,共12页
微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation,MICP)是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程。由于MICP具有反应速度快、环境条件要求低、应用范围广、温室气体减排效应显著等特点,在地质、土木、水利... 微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation,MICP)是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程。由于MICP具有反应速度快、环境条件要求低、应用范围广、温室气体减排效应显著等特点,在地质、土木、水利、环境多个领域中广泛推广应用。文章在分析国内外相关研究成果的基础上,归纳整理出反硝化过程、硫酸盐还原作用、尿素分解作用等多种微生物诱导下碳酸钙矿化途径和作用机制。以尿素分解菌为代表,重点讨论微生物诱导碳酸盐沉淀过程中pH、温度、离子浓度等环境因素对生成矿物晶型晶貌等方面的影响,总结了MICP的环境应用机制,即环境中的重金属元素通过替换作用替换矿化矿物中的Ca^(2+)或CO^(2-)_(3)从而被固定。MICP作为一种简单高效的地质环境过程,在生态环境修复领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 微生物诱导矿化 碳酸钙沉淀 微生物作用机制 尿素分解菌 重金属固定 地质环境修复
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水浸-室内环境下开裂微生物砂浆的长期修复能力试验研究
12
作者 王立成 邹凯 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第3期842-851,共10页
要通过微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)实现修复混凝土裂缝的目标,应保证掺入混凝土的微生物具备长期修复能力。采用裂缝测量、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,研究了掺有假坚强芽孢杆菌的微生物砂浆... 要通过微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)实现修复混凝土裂缝的目标,应保证掺入混凝土的微生物具备长期修复能力。采用裂缝测量、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,研究了掺有假坚强芽孢杆菌的微生物砂浆试件在水浸-室内环境条件下的长期修复能力。试验结果显示,经150 d水浸后,初始裂缝宽度小于200μm的试件在经过12 d修复后,裂缝面积修复率超过80%,最大裂缝修复宽度达到507.8μm。在1500 d龄期试件表面观察到更致密的白色沉淀,但进一步减小裂缝宽度的效果有限。1500 d龄期试件的锯切面上观察到了白色沉淀,证明假坚强芽孢杆菌在砂浆中具备长期修复能力。通过XRD、EDS和SEM分析发现,微生物诱导生成的方解石是裂缝内的主要自修复产物。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 水泥基材料 自修复 裂缝 假坚强芽孢杆菌 微观形貌
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微生物诱导碳酸钙沉淀填充裂隙岩体渗流规律试验研究 被引量：3
13
作者 彭述权 康景宇 +3 位作者 张珂嘉 樊玲 陈少繁 王凡 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期15-19,共5页
利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)填充裂隙岩体,采用自主研发的三轴压缩渗流试验装置,进行了不同裂隙宽度、充填率、围压条件下MICP充填裂隙岩体渗流试验,同时测量岩体横波波速。研究结果表明:MICP充填裂隙岩体试样渗透系数受裂隙宽度的... 利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)填充裂隙岩体,采用自主研发的三轴压缩渗流试验装置,进行了不同裂隙宽度、充填率、围压条件下MICP充填裂隙岩体渗流试验,同时测量岩体横波波速。研究结果表明:MICP充填裂隙岩体试样渗透系数受裂隙宽度的影响,也受填充率影响。不同宽度的MICP充填裂隙岩体渗透系数随围压升高呈下降趋势,最高可下降58.03%;当围压较小时,渗透系数下降较快,随着围压增大,渗透系数下降速度逐渐减慢;同一岩性MICP充填裂隙岩体渗透系数随波速增加而减小。MICP充填裂隙岩体渗透系数计算公式可拟合为自然对数横波波速与负指数围压之和形式。研究结果对于MICP充填技术在裂隙岩体注浆应用具有重要意义。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 岩体裂隙 充填 渗透系数 裂隙宽度 波速
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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：6
14
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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微生物加固模拟月壤强度特性试验研究 被引量：1
15
作者 史金权 付贵永 +1 位作者 刘汉龙 肖杨 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期20-29,共10页
为探究微生物固化月壤作为建筑材料的潜力,通过微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)对模拟月壤CQU-L1和CQU-L2进行加固,对不同加固次数和不同胶结液(CS)浓度的固化模拟月壤进行无侧限抗压试验、剪切波速试验及扫描电镜SEM微观观测。结果表明:随... 为探究微生物固化月壤作为建筑材料的潜力,通过微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)对模拟月壤CQU-L1和CQU-L2进行加固,对不同加固次数和不同胶结液(CS)浓度的固化模拟月壤进行无侧限抗压试验、剪切波速试验及扫描电镜SEM微观观测。结果表明:随着MICP加固次数和胶结液浓度的增加,固化模拟月壤强度提升显著。相同加固次数下,固化模拟月壤的强度随胶结液浓度的提升而提升,用浓度为2.0 mol/L的胶结液加固12次的试样峰值强度可达1.303 MPa。土体剪切波速与无侧限抗压强度增加的趋势相似,最大剪切波速可达508 m/s。微生物注浆加固对模拟月壤CQU-L1的加固效果较CQU-L2差,原因在于模拟月壤CQU-L1颗粒较细,在相同加固次数下,其渗透性下降更显著,使得有效加固次数降低。SEM试验结果表明:随着加固次数和胶结液浓度的增加,固化模拟月壤孔隙中形成更为明显的致密结构,并且碳酸钙以球霰石为主。微生物加固有望为月球建造提供一种新的方式,但需要根据月壤的级配以及月壤的物理化学特性对加固方法进行改进。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 模拟月壤 无侧限抗压强度 剪切波速 月球建造
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铝离子絮凝剂对微生物加固砂土效果的影响试验研究 被引量：2
16
作者 卫仁杰 彭劼 +1 位作者 许鹏旭 李亮亮 《土木与环境工程学报（中英文）》 北大核心 2025年第1期71-79,共9页
灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,提出一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和增强加固效果。开展MICP砂柱试验,在胶结液中加入不... 灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,提出一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和增强加固效果。开展MICP砂柱试验,在胶结液中加入不同浓度AlCl3·6H2O进行灌注试验,然后测试加固砂柱碳酸钙含量及无侧限抗压强度(UCS)。在水溶液试验中,观察不同溶液条件下沉积物生成情况及溶液的pH值变化,并通过XRD、SEM试验研究铝离子絮凝剂对沉积碳酸钙的成分及形态的影响。结果表明:与常规方法的对照组比较,胶结液中加入适量铝离子絮凝剂,灌注3次后砂柱即可形成有强度的固结体,灌注5次后砂柱无侧限抗压强度可达到1.7MPa,而常规对照组达到相同的强度需要灌注9次。铝离子絮凝剂的掺入有效减少了MICP灌注处理次数,对实际应用有重要意义。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 铝离子絮凝剂 无侧限抗压强度 砂土加固
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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：17
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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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微生物加固渠基粉土的冻融特性及微细观机理研究 被引量：1
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作者 朱锐 邢玮 +3 位作者 郭万里 黄英豪 周峰 王旭东 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期376-387,共12页
渠基土性能冻融劣化是中国季冻区渠道结构损坏的主要原因,渠基土加固是保障供水渠道安全运行的重要手段。结合微生物岩土加固技术,开展微生物加固渠基粉土系列宏微观室内试验,刻画不同胶结液浓度、养护龄期、冻融循环下加固渠基粉土的... 渠基土性能冻融劣化是中国季冻区渠道结构损坏的主要原因,渠基土加固是保障供水渠道安全运行的重要手段。结合微生物岩土加固技术,开展微生物加固渠基粉土系列宏微观室内试验,刻画不同胶结液浓度、养护龄期、冻融循环下加固渠基粉土的体变率、渗透系数、孔隙率等宏微观指标的发展规律及其定量联系。结果表明:在不同胶结液浓度、养护龄期下,微生物加固可使得渠基粉土的冻融体变量削减约70%,渗透系数至少降低一个数量级、抗压强度提升约220.17%,抗剪强度指标最高增长约65.50%;当胶结液浓度为1.00 mol/L,养护龄期为28 d时,冻融循环下渠基粉土的微生物加固效果最优。此外,微生物诱导生成的碳酸钙沉淀通过填充、胶结、包裹等系列方式重塑了渠基粉土的微细观结构,使其在冻融风化作用下仍然保持整体性和完整性,这是微生物加固渠基粉土在冻融环境下仍然展现出良好工程特性的主要原因。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 粉土 渠道边坡 冻融循环 微观结构
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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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微生物固化尾矿砂注浆方法优化设计研究
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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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