基于脲酶诱导碳酸钙沉积的微生物矿化技术在分散性土改良中应用的试验研究 被引量：27

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作者 李驰 史冠宇 +2 位作者 武慧敏 王翠艳 高瑜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期333-342,共10页

将基于脲酶诱导碳酸钙沉积(EICP)的微生物矿化技术运用于分散性土的改良。以内蒙古呼伦贝尔某水库工程的筑坝土料作为岩土基质,通过针孔试验、双密度计试验和碎块试验,对微生物矿化改良前后的土样进行分散性试验鉴定和评价。试验结果显... 将基于脲酶诱导碳酸钙沉积(EICP)的微生物矿化技术运用于分散性土的改良。以内蒙古呼伦贝尔某水库工程的筑坝土料作为岩土基质,通过针孔试验、双密度计试验和碎块试验,对微生物矿化改良前后的土样进行分散性试验鉴定和评价。试验结果显示,经过微生物矿化改良后的土样抗分散能力明显增强,特别是以脲酶溶液制备的微生物改性剂,改良后土样在针孔试验中经历了50、180、380 mm以及1020 mm的水头后,流出水始终保持清澈透明的状态,且出水口平整;针孔尺寸保持不变,收集针孔试验后的土样进行碎块试验,未出现胶粒的分散状况。双密度计试验中测得经脲酶溶液改良后土样的分散度低于30%,较原土样的分散度降低约50%,土样由分散性转变为非分散性;经微生物菌液改良后土样的分散度为41.1%,较原土样的分散度降低22%,土样由分散性转变为过渡性。以脲酶溶液制备的微生物改性剂,在粒径细小的黏性土中发挥矿化作用更加充分,就分散性土的改良和提高抗分散能力而言,优于以微生物菌液制备的微生物改性剂。首次将脲酶诱导碳酸钙沉积(EICP)技术应用于分散性土的改良,这是绿色微生物矿化技术与水利筑坝材料改良相结合的创新,在筑坝填料分散性土的改良中有着良好的应用前景。 展开更多

关键词 微生物矿化技术 脲酶诱导碳酸钙沉积(EICP)技术 分散性土 脲酶 针孔试验 分散度

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基于微生物矿化的生态修复措施下边坡土壤理化特性与微生物群落的协同演变研究

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作者 连进禄 罗立津 +5 位作者 傅志森 余芳 苑华臻 丁聪 聂毅磊 郑军荣 《中国生态农业学报(中英文)》 北大核心 2025年第7期1275-1288,共14页

本研究聚焦基于微生物矿化的生态修复措施(微生物诱导碳酸盐沉积-厚层基材喷射)对边坡土壤的影响,重点解析了土壤理化性质与微生物群落的协同演变机制。研究发现,该生态修复措施(XF)显著改善了土壤理化特性,与对照组相比,土壤pH由4.30升... 本研究聚焦基于微生物矿化的生态修复措施(微生物诱导碳酸盐沉积-厚层基材喷射)对边坡土壤的影响,重点解析了土壤理化性质与微生物群落的协同演变机制。研究发现,该生态修复措施(XF)显著改善了土壤理化特性,与对照组相比,土壤pH由4.30升至5.20,有机质含量由8.06 g·kg^(-1)增至15.67 g·kg^(-1),全氮含量由0.32 g·kg^(-1)增至0.53 g·kg^(-1),碱解氮含量由24.37 mg·kg^(-1)增至43.60 mg·kg^(-1),有效磷含量由0.27 mg·kg^(-1)增至15.88 mg·kg^(-1),速效钾含量由70.00 mg·kg^(-1)增至110.67 mg·kg^(-1),土壤肥力状况大幅提高。α多样性指数显示,XF组微生物群落物种丰富度更高,且β多样性分析进一步证实XF组与对照组微生物群落组成存在显著差异。在微生物群落组成方面,XF组中放线菌门(Actinobacteriota)、γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroid-ota)等占比升高。其中,慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、伯克霍尔德氏菌-卡巴莱罗尼亚菌-副伯克霍尔德氏菌(Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia)菌群和中华单胞菌属(Sinomonas)等有益微生物的相对丰度显著增加,进而增强了有机物分解和碳氮养分循环功能。相比之下,对照组以绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteri-ota)等维持土壤基础功能的土著微生物为主。利用基于距离的冗余分析,确定有效磷为最关键环境因子,其解释度高达98.34%。微生物物种与环境因子相关性分析显示,未分类的B12-WMSP1目下的属与碱解氮含量呈极显著负相关,分枝杆菌属(Mycobacterium)与碱解氮和有机质含量均呈极显著正相关,JG30-KF-CM45科下未分类属与有效磷含量呈显著正相关。这些发现阐明了该生态修复措施下边坡土壤理化特性与微生物群落的协同演变规律,为边坡生态修复工程提供了重要的理论依据与实践指导,对推动生态修复技术的优化和应用具有重要意义。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸盐沉积技术 生态修复 边坡土壤 土壤理化性质 微生物群落

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微生物诱导碳酸盐在土体加固中的应用进展 被引量：8

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作者 周应征 管大为 成亮 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期697-706,共10页

微生物矿化是近年来在土体改良工程发展起来的一个新分支,主要研究微生物活性在改善土体颗粒特性方面的应用。微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)是实现土体生物胶结最常用的方法之一,该技术借助脲酶菌的代谢行为诱导碳酸钙,将松散的砂颗粒胶... 微生物矿化是近年来在土体改良工程发展起来的一个新分支,主要研究微生物活性在改善土体颗粒特性方面的应用。微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)是实现土体生物胶结最常用的方法之一,该技术借助脲酶菌的代谢行为诱导碳酸钙,将松散的砂颗粒胶结成整体,从而提高了土体的力学性能。文章系统性地介绍了MICP研究中的脲酶菌矿化机理、相关处理方法、影响因素、衍生新工艺脲酶诱导碳酸盐沉积EICP及MICP技术在岩土领域的相关现场试验,并对MICP的实用性进行了总结,最后简要讨论了现研究阶段MICP工程应用所面临的挑战和潜在解决方案。 展开更多

关键词 土体改良 微生物诱导碳酸盐沉积 碳酸钙 MICP EICP

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碳酸盐岩沉积储层研究前沿与未来发展方向 被引量：6

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作者 周进高 徐哲航 +6 位作者 黄世伟 李文正 段军茂 朱永进 郑剑锋 吴东旭 常少英 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期929-953,共25页

碳酸盐岩蕴藏着丰富的油气资源,是当前和未来油气勘探开发的重要领域。为明确碳酸盐岩沉积储层研究现状,指出未来发展趋势,通过文献调研,分析了碳酸盐岩研究前沿与未来发展方向,研究了国内外碳酸盐岩沉积、储层研究取得的进展。在碳酸... 碳酸盐岩蕴藏着丰富的油气资源,是当前和未来油气勘探开发的重要领域。为明确碳酸盐岩沉积储层研究现状,指出未来发展趋势,通过文献调研,分析了碳酸盐岩研究前沿与未来发展方向,研究了国内外碳酸盐岩沉积、储层研究取得的进展。在碳酸盐岩沉积学领域的进展包括:①完善了碳酸盐工厂分类,明确了5类工厂的生产者、生产环境和产物之间的成生关系,为碳酸盐岩沉积环境恢复、源-储确定以及碳酸盐岩“源-汇”体系研究提供了新思路;②系统阐明了微生物造氧固碳、微生物造岩固碳、微生物诱导形成碳酸盐组构以及微生物参与沉积演化的机理,为重建地质历史时期碳循环、大气氧化和生物演化以及碳封存提供了新的理论依据;③建立了盆地级岩相古地理恢复及个性化沉积模式,推动了油气勘探向碳酸盐台地内部和深层-超深层古老碳酸盐岩领域拓展。在碳酸盐岩储层地质学领域的进展是:①创新白云石形成机理,建立了微生物诱导白云石化、溶蚀-沉淀驱动白云石化和高二氧化硅浓度驱动白云石化3种新模式,为破解“白云石问题”提供了新的理论模型;②阐明了沉积相、白云石化、溶蚀作用和构造改造是储层形成的主控因素,明确了微生物岩储层和断控储层形成与分布规律,推动碳酸盐岩油气勘探取得新突破。在碳酸盐岩实验技术方面的进展是:建立了碳酸盐岩矿物铀-铅(U-Pb)同位素定年技术及碳酸盐团簇同位素和Mg、S同位素测试技术,为储层孔隙演化、储层形成过程和成藏演化恢复提供了新的技术方法。研究认为,物理模拟、数值模拟和智能化是碳酸盐岩沉积储层及实验技术的未来发展方向。 展开更多

关键词 实验技术 研究前沿 发展方向 储层地质学 沉积学 白云岩 微生物岩 碳酸盐岩

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微生物土体改良技术研究综述 被引量：3

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作者 吴尚彬 贾苍琴 王贵和 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期224-238,共15页

微生物土体改良技术就是利用微生物的新陈代谢作用,诱导生成矿物沉淀或生物膜,从而改变土体结构,改善土体的物理力学性能。为帮助岩土工作者更加全面地了解该技术,综述了微生物土体改良技术所涉及的微生物作用机理,分析了该技术的影响因... 微生物土体改良技术就是利用微生物的新陈代谢作用,诱导生成矿物沉淀或生物膜,从而改变土体结构,改善土体的物理力学性能。为帮助岩土工作者更加全面地了解该技术,综述了微生物土体改良技术所涉及的微生物作用机理,分析了该技术的影响因素,归纳了技术的应用情况,并讨论了未来的研究方向。主要结论为:微生物土体改良技术主要运用微生物矿化作用改良土体;其影响因素众多,影响指标的确定尚未形成完整的体系;该技术虽已在土体加固、防渗封堵等多个领域得到应用,但研究仍处于起步阶段,尚未进行大规模实际运用。 展开更多

关键词 微生物土体改良技术 微生物诱导生成碳酸盐沉淀(MICP) 生物水泥 综述

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黄河流域内蒙古段砒砂岩风化土微生物矿化改良的试验研究 被引量：6

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作者 王燕星 李驰 +1 位作者 葛晓东 高利平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期708-718,共11页

砒砂岩,一种在黄河中上游广泛分布的特殊岩石,是由砂页岩和泥质砂岩组成的岩石互层,由于成岩程度低、沙粒间胶结程度差、结构强度低,且含有大量黏土矿物,其抗侵蚀能力弱,遇风成沙、遇水成泥,是“泥沙入黄”的重要来源。基于微生物诱导... 砒砂岩,一种在黄河中上游广泛分布的特殊岩石,是由砂页岩和泥质砂岩组成的岩石互层,由于成岩程度低、沙粒间胶结程度差、结构强度低,且含有大量黏土矿物,其抗侵蚀能力弱,遇风成沙、遇水成泥,是“泥沙入黄”的重要来源。基于微生物诱导碳酸钙沉积(microbially induced carbonate precipitation,MICP)技术对砒砂岩风化土进行改良加固,以矿化后试样获得良好的强度为目标,结合物性及孔隙结构分析,对含有大量细粒土的砒砂岩风化土进行微生物矿化改良试验的最优方案设计。试验方案中设置12种工况,通过菌液浓度、菌液与胶结液用量比、钙尿摩尔比3个控制要素,对经微生物诱导沉积的碳酸钙晶体的晶型、形貌和尺寸进行人为调控。试验结果表明,当微生物矿化试验中尿素消耗量为0.4 mol时,采用菌液浓度OD_(600)值为1.2、菌液与胶结液用量比为1:20、钙尿摩尔比为1:1的试验方案,经微生物诱导的碳酸钙晶体以20~30μm的“方解石-球霰石团聚体”的晶型被沉积,并填充于砒砂岩风化土的孔隙中,使得砒砂岩风化土密实度提高,矿化后试样的孔隙度减小了62.4%,抗蚀能力得到增强。改良后的试样表现出良好的强度特性,无侧限抗压强度达到了1.0 MPa。由于微生物诱导的碳酸钙晶体的填充和胶结作用,浸水饱和后试样的强度尚保留43.6%,很好地解决了砒砂岩遇水溃散的问题。研究结果拓展了MICP技术在含有大量细粒土的混合土加固中的应用,为改良后砒砂岩风化土的工程推广应用提供了理论基础和试验依据。 展开更多

关键词 砒砂岩 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术 晶体调控 孔隙特征

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基于MICP技术的固化黏土抗侵蚀性能研究 被引量：1

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作者 张伟丽 李明依 +2 位作者 李俊 钱程 陈宗武 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第1期201-210,232,共11页

近年来,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术被应用于表层土体的加固处理,以提升土体的抗侵蚀能力。采用新型的单相法和传统的两相法对黏性土表层进行MICP处理,分析了环境pH值和胶结液浓度对MICP反应过程的影响,并对经过不同处理次数的土样... 近年来,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术被应用于表层土体的加固处理,以提升土体的抗侵蚀能力。采用新型的单相法和传统的两相法对黏性土表层进行MICP处理,分析了环境pH值和胶结液浓度对MICP反应过程的影响,并对经过不同处理次数的土样进行冲刷试验,观察并记录冲刷试验过程中土样的质量变化,以此评价2种加固方法的效果。结果表明:采用MICP技术加固后,土壤颗粒之间形成了有效的胶结;使用单相法加固的土样中碳酸盐生成量少于两相法,但土体整体的水稳性高于两相法;经过单相法和两相法加固处理5次后,试样被冲刷40 s后的侵蚀量分别为0.43 g和0.11 g,而相同条件下未加固试样的侵蚀量为54.63 g,加固后的土样经过24 h的冲刷试验后表面几乎没有被破坏,显示采用MICP技术加固后土样的抗侵蚀能力远大于未处理土样。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术 黏土加固处理 冲刷试验 土壤抗侵蚀性能

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微生物拌和加固钙质砂渗透特性试验研究 被引量：36

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作者 马瑞男 郭红仙 +1 位作者 程晓辉 刘景儒 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期217-223,共7页

吹填钙质砂是岛礁工程中常见的地基土,其所处的海洋环境对其渗透性和抗渗透破坏能力提出一定要求。微生物与钙质砂拌和的方法,有可能将微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术与吹填工艺结合,以期在吹填过程中完成对地基土的预处理。通过对不... 吹填钙质砂是岛礁工程中常见的地基土,其所处的海洋环境对其渗透性和抗渗透破坏能力提出一定要求。微生物与钙质砂拌和的方法,有可能将微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术与吹填工艺结合,以期在吹填过程中完成对地基土的预处理。通过对不同密实度的钙质砂进行微生物固化前后的渗透试验,探究微生物拌和固化方法改善钙质砂渗透性和抗渗透变形性能的效果。结果表明,拌和方法可以使松散钙质砂的渗透系数降低至密实砂同等水平,其抵抗渗透破坏的临界水力坡降也大幅提高,破坏形式由管涌变为流土。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术 钙质砂 渗透系数 相对密度 临界水力坡降

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微生物加固路基强度及稳定性 被引量：8

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作者 冉进瑜 王雪亮 +3 位作者 汪杨 肖杨 何想 楚剑 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期128-134,共7页

微生物诱导沉积碳酸钙沉积技术(MICP,Microbially Induced Calcite Precipitation)是利用岩土层中的细菌微生物,在人为诱导作用下,生成具有胶结作用的碳酸盐沉淀,附着于岩土层间隙内,用于改善岩土层的强度,增强地基稳定性。利用MICP技... 微生物诱导沉积碳酸钙沉积技术(MICP,Microbially Induced Calcite Precipitation)是利用岩土层中的细菌微生物,在人为诱导作用下,生成具有胶结作用的碳酸盐沉淀,附着于岩土层间隙内,用于改善岩土层的强度,增强地基稳定性。利用MICP技术加固福建标准砂,进行不同围压下的三轴试验,结果表明,标准砂加固前后黏聚力的提高值为60.1kPa。利用Plaxis软件模拟高速公路路基加固技术,通过MICP诱导碳酸钙沉淀技术对高速公路路基加固,改变岩土体基本性能,利用强度折减法模拟在MICP技术加固前后路基的强度及稳定性变化,稳定性系数由1.096增大为1.827,高速公路路基经过MICP加固后,稳定性大大提高,边坡破坏面由坡脚移动至坡面。 展开更多

关键词 微生物诱导沉积碳酸钙沉积技术 路基 强度 稳定性

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MICP增强水泥改良红层泥岩填料力学性能及作用机理

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作者 肖瑶 邓华锋 +2 位作者 程雷 黄小芸 李建林 《材料导报》 北大核心 2025年第15期100-107,共8页

高速铁路不可避免地穿越工程性质较差的红层泥岩地区,采用自主提取的蜡样芽孢杆菌进行微生物诱导碳酸盐沉积(Microbial induced carbonate precipitation, MICP)技术增强水泥改良红层泥岩路基填料的性能,通过比较MICP技术改良前后试样... 高速铁路不可避免地穿越工程性质较差的红层泥岩地区,采用自主提取的蜡样芽孢杆菌进行微生物诱导碳酸盐沉积(Microbial induced carbonate precipitation, MICP)技术增强水泥改良红层泥岩路基填料的性能,通过比较MICP技术改良前后试样的物理力学指标,分析其改良效果;结合微观结构测试结果,探究红层泥岩填料的水泥-微生物协同改良机制。与单一水泥改良组相比,水泥-微生物改良组的无侧限抗压强度提高了12.31%~14.25%、渗透系数降低了6.06%~34.06%、无荷载膨胀率降至0.52%~0.65%,表明微生物的掺加对水泥改良土试样的力学强度、抗渗性和抗膨胀性均有明显提升作用。水泥水化反应和微生物矿化反应同时进行、相互促进,在二者共同作用下,生成了更多的碳酸钙晶体及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶等胶结物质填充土颗粒间孔隙并胶结相邻的土颗粒,使得填充后试样的孔隙尺寸及数量均减小,同时增加了颗粒间的接触位点,使得相邻颗粒间胶结得更为紧密,进而改善试样内部孔隙结构、增强颗粒间胶结性能,从而提升红层泥岩填料的物理力学性能。预期研究成果可为微生物增强水泥土技术的工程应用提供参考。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸盐沉积 红层泥岩填料 力学特性 抗膨胀性 增强机理

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利用Triton X-100提升巴氏芽孢杆菌脲酶活性的效果

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作者 肖瑶 邓华锋 +2 位作者 李建林 熊雨 程雷 《材料导报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期205-211,共7页

微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)技术是近年来发展起来的一种新型绿色加固技术,如何提升MICP技术的加固效能一直是学者关注的热点,本工作重点结合巴氏芽孢杆菌产脲酶原理和非离子表面活性剂的特点,设计采用非离子表面活性剂Triton X-100提升... 微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)技术是近年来发展起来的一种新型绿色加固技术,如何提升MICP技术的加固效能一直是学者关注的热点,本工作重点结合巴氏芽孢杆菌产脲酶原理和非离子表面活性剂的特点,设计采用非离子表面活性剂Triton X-100提升MICP效能的试验研究。结果表明:(1)在单因素试验结果的基础上,通过响应面试验分析确定了活性剂的最优处理条件,即掺量1.37%、处理时间5.02 h、处理温度34.28℃、菌胶比1∶2.11;(2)采用最优条件处理的巴氏芽孢杆菌对钙质砂进行加固后,钙质砂固化体碳酸钙含量和无侧限抗压强度分别提升了25.48%和22.83%;(3)非离子表面活性剂Triton X-100增大了巴氏芽孢杆菌的细胞膜通透性,一方面使得更多的胞内脲酶释放到细胞外,同时更多的尿素分子进入到细胞内,促进了尿素水解,提升了碳酸钙的生成速率;另一方面使得以细菌为核点生成的碳酸钙胶凝体的结构更为致密,在这两方面作用下,MICP效能得到有效提升。相关思路和研究结果可为MICP加固效果的提升提供新的参考和思路。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸盐沉积 脲酶 非离子表面活性剂 细胞膜通透性 响应面法

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