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微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术加固地下软土地基的试验研究
1
作者 毛溢铭 郭尤林 《工程与建设》 2025年第1期132-134,共3页
本研究聚焦微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术加固地下软土地基的效果与机制。通过室内模型试验,以取自南方地区典型软土地层的软土为对象,选用巴氏芽孢杆菌,设置多组不同微生物浓度、钙源浓度等条件的对比试验。试验结果表明,试验编号从H... 本研究聚焦微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术加固地下软土地基的效果与机制。通过室内模型试验,以取自南方地区典型软土地层的软土为对象,选用巴氏芽孢杆菌,设置多组不同微生物浓度、钙源浓度等条件的对比试验。试验结果表明,试验编号从H1至H4,土体无侧限抗压强度从140 kPa增加至250 kPa,抗剪强度由35 kPa提高到60 kPa,MICP技术对土体加固的显著成效,微生物代谢促使碳酸钙沉淀,可有效填充孔隙,强化土颗粒连接。而试验编号H5阶段强度指标下降,过多的微生物会进一步消耗过多的营养物质或产生一些代谢产物,影响MICP反应的进行,导致土体强度下降。MICP技术对土体干密度提升成效显著。与对照组H1(1.42 g/cm^(3))相比,经处理的H2~H5组干密度明显提高,H4组达1.48 g/cm^(3),表明该技术能有效增强土体密实度。微生物诱导碳酸钙沉淀填充孔隙、改造土体结构,以及水分含量降低,协同促使干密度上升。虽H5组较H4组有小幅度下降,或因沉淀分布不均等因素,但仍高于对照组,整体加固效果良好。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 地下 软土地基 抗压强度
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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
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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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：1
3
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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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
4
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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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
5
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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微生物诱导碳酸钙沉淀改性膨胀土试验研究 被引量：15
6
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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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：38
7
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固结黄河泥沙试验研究 被引量：8
8
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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微生物诱导碳酸钙沉积加固有机质黏土的试验研究 被引量：58
9
作者 彭劼 温智力 +3 位作者 刘志明 孙益成 冯清鹏 何稼 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期733-740,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 有机质黏土 压力灌浆 胶结液浓度
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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：2
10
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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基于微生物诱导碳酸钙沉积技术的黏性土水稳性改良 被引量：30
11
作者 谢约翰 唐朝生 +4 位作者 刘博 程青 尹黎阳 蒋宁俊 施斌 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1438-1447,共10页
采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对黏性土进行改性处理,以改善其水稳性与抗侵蚀能力.利用喷洒法将配制的微生物菌液及胶结液先后喷洒至黏性土表层进行MICP处理,并开展一系列崩解试验,通过数字图像处理技术对土样的崩解过程进行定量... 采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对黏性土进行改性处理,以改善其水稳性与抗侵蚀能力.利用喷洒法将配制的微生物菌液及胶结液先后喷洒至黏性土表层进行MICP处理,并开展一系列崩解试验,通过数字图像处理技术对土样的崩解过程进行定量分析和评价.通过颗粒分析试验研究MICP改性前后土样粒度组分的变化,通过扫描电子显微镜(SEM)分析土样的微观结构特征.结果表明:1)素土在浸水后发生快速崩解,而在相同的时间内MICP改性土样则能较好地保持原始结构,水稳性更强;2)崩解指数是描述土体崩解过程和评价土体水稳性的定量指标.MICP改性土样的崩解速率远低于素土,且最终稳定后的崩解指数仅为素土的50%;3)MICP改性能显著改变土样的粒度组分,具体表现为细颗粒质量分数减少,粗粒土质量分数增加;4)微生物诱导所产生的碳酸钙填充了土样中的大孔隙,并在土颗粒之间形成有效的胶结,极大提高土颗粒之间的联接强度,这是MICP技术提高土体水稳性的主要作用机制. 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 微生物固化 黏性土 水稳性 微观结构 水土流失
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微生物固化尾矿砂注浆方法优化设计研究
12
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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浓缩海水作为钙源在微生物诱导碳酸钙加固砂土中的应用 被引量：11
13
作者 杨司盟 彭劼 +3 位作者 温智力 刘志明 冷勐 许鹏旭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期746-754,共9页
为了将海水作为原料利用于微生物诱导碳酸钙(MICP)加固岛礁地基,进行了海水浓缩试验以及将浓缩海水作为钙源溶液的MICP砂土加固试验,研究细菌固定方式、细菌注入批次、胶结液中尿素浓度以及胶结液注入流速对加固效果的影响。研究表明,... 为了将海水作为原料利用于微生物诱导碳酸钙(MICP)加固岛礁地基,进行了海水浓缩试验以及将浓缩海水作为钙源溶液的MICP砂土加固试验,研究细菌固定方式、细菌注入批次、胶结液中尿素浓度以及胶结液注入流速对加固效果的影响。研究表明,在不析出钙离子的条件下,将海水进行浓缩的最高倍数为3倍,此时钙离子含量约为0.033mol/L;尿素添加量宜为浓缩海水中钙离子含量的3倍,可有效利用胶结液中钙离子产生沉淀;使用2 mL/min的胶结液注入流速对5 cm砂柱进行加固可以得到最佳加固效果;加固后砂柱无侧限抗压强度达653 kPa,耗时4.5 d;增加细菌注入批次无法对砂柱加固效果进行有效改善。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 加固砂柱 海水
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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
14
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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微生物沉积碳酸钙胶结砂土力学特性及本构模型 被引量：12
15
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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基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化研究进展 被引量：41
16
作者 张茜 叶为民 +2 位作者 刘樟荣 王琼 陈永贵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期345-357,共13页
基于微生物或脲酶诱导碳酸钙沉淀(MICP/EICP)的土体固化技术是近年来岩土和地质工程领域的研究热点之一。在系统回顾基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化技术发展历程的基础上,重点阐述了MICP/EICP固化机制、土体孔隙结构、菌液和脲酶性... 基于微生物或脲酶诱导碳酸钙沉淀(MICP/EICP)的土体固化技术是近年来岩土和地质工程领域的研究热点之一。在系统回顾基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化技术发展历程的基础上,重点阐述了MICP/EICP固化机制、土体孔隙结构、菌液和脲酶性质、胶凝液性质和固化方式等方面对碳酸钙特性影响的研究进展。研究结果表明:土体孔隙越小,越不利于微生物或脲酶入渗,固化均匀性越差;土颗粒接触点越多,可为碳酸钙提供的沉积点位越多,碳酸钙与土颗粒间的黏结和桥接作用越强,固化效果越好;一定菌液或脲酶浓度或脲酶活性范围内,碳酸钙的生成速率和生成总量随浓度及活性的增大而增大,但过高的浓度或活性易导致碳酸钙生成速率过快,从而在土体注入端发生堵塞;低浓度胶凝液得到的碳酸钙晶体更小,在土体中的分布更均匀;采用合适的注浆饱和度可提高具有黏结作用的碳酸钙的占比;采用多层交替注入或单相低pH值注入可提高碳酸钙在试样中分布的均匀性。基于碳酸钙沉淀特性的影响因素,提高固化土体的均匀性,验证其耐久性,室内试验结果在现场尺度的适应性和改进方案应该成为以后研究的重点。 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 碳酸钙特性 脲酶 固化机制
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原位激发微生物矿化处理铅污染土的工程特性与环境安全性研究 被引量：1
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作者 张宇 张庆 +4 位作者 王逸杰 蔡国军 董晓强 杜延军 蒋宁俊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2352-2360,共9页
随着城市化进程的加速,重金属污染场地的修复、开发和再利用日益受到社会关注。以典型重金属污染物铅为研究对象,利用原位激发微生物矿化方法探究了铅浓度对土壤酸碱度、活菌数以及尿素和铵根浓度等细菌活性指标的影响,通过测试固化土... 随着城市化进程的加速,重金属污染场地的修复、开发和再利用日益受到社会关注。以典型重金属污染物铅为研究对象,利用原位激发微生物矿化方法探究了铅浓度对土壤酸碱度、活菌数以及尿素和铵根浓度等细菌活性指标的影响,通过测试固化土的无侧限抗压强度、渗透系数和毒性浸出浓度,评估了铅污染土的固化效果。结果表明,原位激发方法可以实现低铅浓度污染土中脲酶菌的富集,激发7d后土中活菌数最高可达到10^(9)CFU/g数量级,但高浓度的铅污染物将显著抑制微生物的生长与活性。原位激发MICP处理铅污染土的强度和防渗性均随固化时间呈增长趋势,其中40mM铅污染土固化14d的强度大幅提高,渗透系数可降低至6.5×10^(-6)m/s。铅的浸出浓度随固化时间均不断降低,低铅浓度污染土固化14 d后在中性或弱酸性环境下的浸出浓度可低于0.1 mg/L。根据固化铅污染土的工程特性与环境安全性试验结果,结合环境扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和微生物16 s全基因组重测序等手段,揭示了原位激发微生物矿化处理铅污染土的固化机理。 展开更多
关键词 原位激发 微生物诱导碳酸钙沉淀 铅污染土 工程特性 环境安全性
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微生物加固钙质砂地基电阻率特性试验研究 被引量：2
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作者 史金权 王磊 +5 位作者 张轩铭 赵航 吴秉阳 赵航行 刘汉龙 肖杨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期244-253,共10页
微生物加固砂土地基存在加固不均匀的问题,采用自主研发的多通道电阻率测量技术对微生物加固钙质砂地基的电阻率分布规律开展了试验研究,研究了菌液和反应液在注入土体后对电阻率幅值及变化规律的影响,最后根据电阻率分布情况,探讨了微... 微生物加固砂土地基存在加固不均匀的问题,采用自主研发的多通道电阻率测量技术对微生物加固钙质砂地基的电阻率分布规律开展了试验研究,研究了菌液和反应液在注入土体后对电阻率幅值及变化规律的影响,最后根据电阻率分布情况,探讨了微生物加固钙质砂地基空间上加固程度的差异性,以及利用电阻率法监测微生物加固过程和加固效果的可行性。试验结果表明:微生物加固钙质砂地基的电阻率受土体密度,菌液与反应液影响较大,其中,反应液对电阻率的影响程度最高。整体上电阻率随着加固次数的增加呈现先增大后减小的规律,深部土体电阻率显著低于上部土体,第七至第八次加固后,土体电阻率开始增加,这一现象的原因可能为土体中的孔隙在多次加固后逐渐被生成的碳酸钙填充,土体中的离子交换通道减少导致电阻率增加,此时碳酸钙填充孔隙对电阻率的影响占主导地位。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 电阻率 钙质砂 菌液 反应液
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基于响应面法的PP-PAM复合改良微生物固化膨胀土优化研究 被引量：1
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作者 张银峰 赵卫全 +3 位作者 陈筠 耿会岭 杨涛 齐少烽 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第3期173-183,共11页
【目的】采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)加固膨胀土,可有效提高膨胀土的强度,降低胀缩性,但存在土体破坏时脆性明显,以及养护初期崩解量高等问题,为了进一步改善微生物固化膨胀土的脆性破坏和养护初期崩解量高的问题,【方法】在微... 【目的】采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)加固膨胀土,可有效提高膨胀土的强度,降低胀缩性,但存在土体破坏时脆性明显,以及养护初期崩解量高等问题,为了进一步改善微生物固化膨胀土的脆性破坏和养护初期崩解量高的问题,【方法】在微生物固化膨胀土的基础上,研究掺入聚丙烯纤维(PP)和聚丙烯酰胺(PAM)对微生物固化膨胀土破坏模式和水稳性的影响。以纤维长度、纤维掺量和聚丙烯酰胺掺量为影响因素,以无侧限抗压强度和崩解量为响应值,采用Box-Behnken响应面法进行条件优化试验,建立了响应面回归模型,获得聚丙烯纤维长度、聚丙烯纤维和聚丙烯酰胺用量及其交互作用对微生物固化膨胀土强度和崩解性综合指标的影响。【结果】结果表明:聚丙烯纤维的掺入降低了微生物固化膨胀土破坏时的脆性、提高了土体强度、降低了膨胀土的崩解性,但随着纤维长度的增加,崩解量逐渐增加;聚丙烯酰胺的掺入降低了膨胀土的崩解量,但会降低土体强度。【结论】在影响因素试验范围内,以无侧限抗压强度最高和崩解量最低为原则,通过Box-Behnken响应面法获得最佳配比为:聚丙烯纤维长度为9 mm,掺量为0.5%,聚丙烯酰胺掺量为0.12%。在此配比下,复合固化土的无侧限抗压强度为1.24 MPa,相比优化前提高了29.57%,崩解量仅为0.34%,相比优化前降低了99.07%。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 膨胀土改良 响应面法 优化试验 聚丙烯纤维 聚丙烯酰胺 变形 影响因素
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生物炭联合微生物矿化技术改善软土力学性能试验研究 被引量：1
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作者 崔秀丽 李佳禧 +2 位作者 谢佳旻 林军 庞书孟 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第7期134-146,共13页
【目的】实现对软土地基的绿色加固对工程建设及生态环境具有重要意义。为此,采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术和生物炭联合固化软土。【方法】首先确定了MICP灌浆最优细菌浓度和胶结液浓度,在此基础上,研究了不同生物炭含量联合微... 【目的】实现对软土地基的绿色加固对工程建设及生态环境具有重要意义。为此,采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术和生物炭联合固化软土。【方法】首先确定了MICP灌浆最优细菌浓度和胶结液浓度,在此基础上,研究了不同生物炭含量联合微生物矿化技术加固提升软土的抗剪强度参数。通过直剪试验,得到MICP联合生物炭固化软土的内摩擦角和黏聚力。基于扫描电子显微镜(SEM)测试、X射线衍射(XRD)和能谱试验(EDS),获得了固化软土的微观结构、矿物成分及元素分布特征。【结果】结果表明:(1)MICP能够提升软土内摩擦角和黏聚力,在最优菌液浓度OD_(600)=0.9,胶结液浓度为1.0 mol/L的条件下,养护28 d时,MICP固化软土的最大内摩擦角为11.3°,最大黏聚力为12.15 kPa;添加生物炭后,MICP固化软土内摩擦角和黏聚力得到显著提升,添加12%生物炭,养护28 d时,内摩擦角最大为20.8°,相应条件下的黏聚力最大值为16.61 kPa。养护周期28 d内,试样内摩擦角和黏聚力提升速率在前14 d明显高于后14 d,表明微生物矿化技术主要在养护前期发挥作用。(2)微观测试表明,经MICP处理的软土中均可观察到碳酸钙,添加生物炭后在生物炭和软土界面处观察到大量碳酸钙晶体。(3)EDS测试结果表明,土颗粒表面有明显的钙、碳和氧元素分布。【结论】研究结果证实了生物炭协同MICP技术固化软土具有可行性,为滨海软土地层的绿色加固提供了新的思路。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 软土 生物炭 内摩擦角 黏聚力 力学性能
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