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D-山梨醇对微生物诱导碳酸钙沉积作用效果及加固红黏土试验研究
1
作者 段书苏 候志强 +3 位作者 王志佳 胡俊 张友良 张建经 《岩土力学》 北大核心 2025年第S1期238-248,共11页
为提升微生物诱导碳酸钙沉积一次拌合加固红黏土的强度,需要提高胶结液的浓度以增加碳酸钙的沉积量,并解决由此引发的微生物活性降低问题。非离子表面活性剂D-山梨醇能增大细胞膜的通透性使胞内的脲酶外排,提高酶的活性来增加碳酸钙的... 为提升微生物诱导碳酸钙沉积一次拌合加固红黏土的强度,需要提高胶结液的浓度以增加碳酸钙的沉积量,并解决由此引发的微生物活性降低问题。非离子表面活性剂D-山梨醇能增大细胞膜的通透性使胞内的脲酶外排,提高酶的活性来增加碳酸钙的合成。选取D-山梨醇的掺量、胶结液浓度和胶菌比这3因素,确定碳酸钙沉积最大值时各掺量,在此掺量下拌合加固红黏土。结果表明:(1)在巴氏芽孢杆菌中添加D-山梨醇能提高脲酶活性;(2)响应面试验确定碳酸钙沉积最大值时各条件为D-山梨醇掺量为0.48 g/L、胶结液浓度为3.72 mol/L、胶菌比为1.03:1;(3)采用95%压实度击实加固红黏土,室内养护14 d后,纯素土、微生物组和添加D-山梨醇组无侧限抗压强度分别为979、1 675、1 931 kPa;(4)通过X射线衍射(X-ray diffraction,简称XRD)分析在巴氏芽孢杆菌中添加D-山梨醇方解石含量从14.4%增加到38.8%。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 红黏土 D-山梨醇 拌合法 响应面法
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微生物诱导碳酸钙沉积固化三峡库区黏性紫色土试验研究 被引量：2
2
作者 夏振尧 董欣慧 +6 位作者 胡欢 张伦 朱志恩 闫茹冰 刘畅 徐萌苒 肖海 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期91-100,共10页
三峡库区自然灾害频发,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种具有能耗低、无污染且可持续等优点的土体加固技术。黏性紫色土是三峡库区主要土壤类型,土壤孔隙较小,而MICP对其加固效果尚不明确。设置不同巴氏芽孢杆菌菌液浓度(OD_(600)... 三峡库区自然灾害频发,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种具有能耗低、无污染且可持续等优点的土体加固技术。黏性紫色土是三峡库区主要土壤类型,土壤孔隙较小,而MICP对其加固效果尚不明确。设置不同巴氏芽孢杆菌菌液浓度(OD_(600)为0、0.5、1.0、1.5)和胶结液浓度(0、0.5、1.0、1.5、2.0 mol/L)组合,对土壤试样进行MICP固化处理。开展不固结不排水三轴剪切试验,研究各试样的应力-应变关系、弹性模量和抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角),并利用扫描电镜测试分析其微观结构。结果表明:固定菌液浓度或胶结液浓度时,抗剪强度、弹性模量及黏聚力均随胶结液浓度或菌液浓度的增加呈先增后减的变化趋势,最适菌液与胶结液浓度组合为菌液OD_(600)=1.0和胶结液1.5 mol/L。平均内摩擦角随胶结液浓度的增加呈先增后减趋势,而胶结液浓度不变时,在菌液浓度OD_(600)=0.5或1.0时达到最高。固化后试样抗剪强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角最大分别提高62.59%、50.18%、119.50%和10.33%(226.00 kPa、6.44 MPa、48.30 kPa和26.70°)。通过扫描电镜观察发现MICP加固紫色土形成了大量球状碳酸钙晶体和片状碳酸钙晶体,分布于土壤颗粒表面和间隙中起胶结作用并增加土颗粒表面粗糙度,从而提升了土的黏聚力和内摩擦角。MICP可以有效提高紫色土的强度,在菌液浓度为OD_(600)=1.0和胶结液浓度1.5 mol/L组合时加固效果最优。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 土壤加固 黏性紫色土 微观结构 三峡库区
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低温条件下微生物诱导碳酸钙沉积加固土体的试验研究 被引量：67
3
作者 彭劼 何想 +2 位作者 刘志明 冯清鹏 何稼 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1769-1774,共6页
微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)加固土体是近年来受到学术界重视的问题,但是对实际土壤温度下MICP加固土体的可行性及效果研究未见报道。利用尿素水解菌ATCC 11859,进行了微生物诱导碳酸钙沉积的试管试验及一维砂柱试验,研究了不同温度下... 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)加固土体是近年来受到学术界重视的问题,但是对实际土壤温度下MICP加固土体的可行性及效果研究未见报道。利用尿素水解菌ATCC 11859,进行了微生物诱导碳酸钙沉积的试管试验及一维砂柱试验,研究了不同温度下微生物诱导生成碳酸钙的特性及对土体的加固效果。试管试验表明温度越高生成的碳酸钙越多,在不同温度下微生物诱导生成的碳酸钙晶型无显著差异,但是温度对碳酸钙的生成速率有明显影响。一维加固试验表明MICP在一般土壤温度条件下都能够有效地加固土体,但低温下MICP加固的试样强度较低,渗透系数较高。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 温度 土体加固 试验研究
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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：60
4
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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温度对微生物诱导碳酸钙沉积加固砂土的影响研究 被引量：48
5
作者 彭劼 冯清鹏 孙益成 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1048-1055,共8页
利用尿素水解菌ATCC 11859,在10℃,20℃,30℃的环境下进行了微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）水溶液试验、一维砂柱加固试验和细菌活性试验。研究表明,水溶液试验中,温度对于MICP的影响和反应时间有关,反应前期,温度较高的环境下钙离子消... 利用尿素水解菌ATCC 11859,在10℃,20℃,30℃的环境下进行了微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）水溶液试验、一维砂柱加固试验和细菌活性试验。研究表明,水溶液试验中,温度对于MICP的影响和反应时间有关,反应前期,温度较高的环境下钙离子消耗量较大,反应一段时间后温度较低的环境下钙离子消耗量较大;砂柱试验中,温度较低的环境下加固形成的砂样无侧限抗压强度较大,碳酸钙含量的检测表明,环境温度越高,砂柱中生成的碳酸钙含量越低;无侧限压缩试验的应力应变关系表明,相对低温条件下MICP处理的砂样在达到峰值强度时能够产生较大的变形;不同温度下细菌活性试验表明,细菌活性衰减较快是高温环境下碳酸钙的最终沉积量较小的原因。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 温度 土体加固
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微生物诱导碳酸钙沉积加固土体的注浆方法 被引量：20
6
作者 彭劼 黄慕凡 +1 位作者 谢高强 田艳梅 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期259-264,共6页
为了探讨微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用方法,尝试注浆管MICP加固土体,即在土体中插入不同分布密度注浆孔的注浆管,将菌液和胶结液通过注浆管注入土体中,从而形成加固体,并通过对比试验,研究注浆管MICP的加固效果。试验... 为了探讨微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用方法,尝试注浆管MICP加固土体,即在土体中插入不同分布密度注浆孔的注浆管,将菌液和胶结液通过注浆管注入土体中,从而形成加固体,并通过对比试验,研究注浆管MICP的加固效果。试验结果表明,经过注浆管MICP处理,能形成完整的且强度较高的固化砂柱,并且固化砂柱的强度比较均匀。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 注浆管 土体加固 模型试验
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土颗粒尺寸对微生物诱导碳酸钙沉积反应速率的影响 被引量：3
7
作者 谭慧明 陈福茂 +1 位作者 何稼 陈佳 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1884-1889,共6页
为了确定微生物固化土体过程中的反应时间,本文通过测定微生物诱导碳酸钙沉积反应过程中钙离子浓度变化,研究土颗粒存在对反应速率的影响,并与经验计算结果进行了对比分析。结果表明:无土颗粒存在时反应过程中形成的碳酸钙沉积层会在一... 为了确定微生物固化土体过程中的反应时间,本文通过测定微生物诱导碳酸钙沉积反应过程中钙离子浓度变化,研究土颗粒存在对反应速率的影响,并与经验计算结果进行了对比分析。结果表明:无土颗粒存在时反应过程中形成的碳酸钙沉积层会在一定程度上降低反应速率,加入土颗粒会充分发挥细菌的胶结能力,显著加快反应速率;在相同试验环境下,反应速率随着单位体积胶结液中颗粒表面积的增大而增大,但当颗粒粒径减小到一定程度时,堵塞效应会使反应速率有所降低;反应速率经验关系既不能体现反应后期的衰减过程,也不能反映颗粒存在对反应速率的影响。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 反应速率 颗粒表面积 颗粒尺寸 粗粒土 堵塞效应
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溶液环境下微生物诱导碳酸钙沉积影响因素研究 被引量：13
8
作者 孔繁浩 赵志峰 《林业工程学报》 北大核心 2017年第4期146-151,共6页
现有的微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术的研究对象大多是简单离子化学环境下的松散砂土,而实际工程中往往需要面对各种不同环境下形成的土体。以江苏东部沿海地区海相吹填粉土的化学环境为依托,选用巴氏芽孢杆菌进行溶液环境下微生物诱... 现有的微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术的研究对象大多是简单离子化学环境下的松散砂土,而实际工程中往往需要面对各种不同环境下形成的土体。以江苏东部沿海地区海相吹填粉土的化学环境为依托,选用巴氏芽孢杆菌进行溶液环境下微生物诱导碳酸钙沉积试验。通过定量分析研究了环境温度、环境pH、氯化盐、土体中胶结阳离子含量等环境因素对微生物诱导碳酸钙生成量的影响规律。结果表明,在14~36℃时碳酸钙的生成量随着温度的升高而增加,总体呈上升趋势;当溶液pH为9时,碳酸钙生成量最多,并且碱性较强的溶液(pH为10~11)比弱碱性溶液(pH为7~8)诱导生成的碳酸钙量更多;溶液里高浓度的氯化盐能够抑制碳酸钙的生成,相比而言同浓度下氯化钙比氯化钠更易抑制碳酸钙生成;原始土体中少量的两种胶结离子之间没有相互抑制的作用,当土体中胶结阳离子浓度总和一致时,碳酸钙产量基本一致。研究结果可为实际注浆时采用MICP技术加固土体提供有效的依据。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 溶液环境 温度 氯化盐 阳离子
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土体环境对微生物诱导碳酸钙沉积加固海相粉土的影响研究 被引量：22
9
作者 赵志峰 孔繁浩 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期608-614,692,共8页
生物地基处理技术利用微生物诱导碳酸钙沉积来加固土体，符合环境保护和可持续发展的要求，具有良好的发展前景。目前已取得的研究成果主要是针对简单离子化学环境下的松散砂土，对不同环境下的细粒土研究的较少。以江苏东部沿海地区的... 生物地基处理技术利用微生物诱导碳酸钙沉积来加固土体，符合环境保护和可持续发展的要求，具有良好的发展前景。目前已取得的研究成果主要是针对简单离子化学环境下的松散砂土，对不同环境下的细粒土研究的较少。以江苏东部沿海地区的海相吹填粉土为研究对象，选用巴氏芽孢杆菌进行微生物注浆试验，定量分析温度、pH值、氯化盐舍量、土体中胶结阳离子含量等土中的环境因素对加固效果的影响规律。结果表明：随着温度的升高、试样中生成的碳酸钙增加，但无侧限抗压强度并不是呈现出一直提高的趋势，而是存在一个峰值。偏碱性的环境有利于巴氏芽孢杆菌的工作，但过高的pH值会影响加固效果。土中的氯化盐含量过高时会抑制细菌的活性从而对加固产生不利影响。土中的胶结阳离子含量对微生物注浆的影响很小，可忽略不计。本次试验研究结果能为现场环境下采用MICP技术加固粉土提供有效的依据。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 海相粉土 温度 PH值 氯化盐 阳离子
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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：32
10
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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煤矿微生物诱导碳酸钙沉积胶结充填开采技术研究 被引量：7
11
作者 邓雪杰 刘浩 +5 位作者 张吉雄 赵逸乐 李玉 卞立国 田秀国 谢晋 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第4期439-451,共13页
针对当前充填开采技术中水泥基胶结料存在的高排放和高耗能问题,将微生物诱导CaCO_(3)沉积(MICP)技术引入充填开采领域,研究了微生物胶结充填材料的力学性能,建立了基于MICP的微生物胶结充填开采技术体系。研究表明,拌和型和灌注型微生... 针对当前充填开采技术中水泥基胶结料存在的高排放和高耗能问题,将微生物诱导CaCO_(3)沉积(MICP)技术引入充填开采领域,研究了微生物胶结充填材料的力学性能,建立了基于MICP的微生物胶结充填开采技术体系。研究表明,拌和型和灌注型微生物胶结充填材料的强度随着营养液浓度和菌液用量的增加呈现先增大后减小的规律,平均强度分别为0.88 MPa和17.95 MPa;微生物充填材料内部的有效CaCO_(3)晶体是充填材料固结的关键,在拌和型试样中以方解石和球霰石的矿物形式存在,在灌注型试样中主要为方解石。微生物胶结充填开采技术的节能减排环境效益显著,特别是在当前环保需求和政策背景下,该技术具有科学价值和发展前景。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 微生物充填材料 充填开采 绿色开采
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岩石节理微生物诱导碳酸钙沉积封堵渗流演化规律试验研究 被引量：5
12
作者 肖维民 林馨 +2 位作者 钟建敏 李双 朱占元 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2798-2808,共11页
微生物诱导碳酸钙沉积技术(microbially induced calcite precipitation,MICP)在土体加固中应用广泛,但在岩体封堵领域的研究成果还不多见。为了研究岩石节理MICP封堵机制,以透明树脂模拟粗糙岩石节理试件为研究对象,考虑MICP反应影响因... 微生物诱导碳酸钙沉积技术(microbially induced calcite precipitation,MICP)在土体加固中应用广泛,但在岩体封堵领域的研究成果还不多见。为了研究岩石节理MICP封堵机制,以透明树脂模拟粗糙岩石节理试件为研究对象,考虑MICP反应影响因素,开展了6种不同工况下的岩石节理MICP封堵室内试验,得到了MICP封堵过程中岩石节理导水系数和水力隙宽变化规律以及相应的碳酸钙时空分布图像。试验结果表明:MICP封堵过程中岩石节理水力隙宽随灌注轮次大致呈线性减小趋势,且水力隙宽减小速率与岩石节理中碳酸钙分布情况密切相关,而MICP反应过程中碳酸钙分布又受灌注速率、固定液、菌液和反应液灌注时长、静置时长等因素影响;6种工况中灌注速率较大、先灌注菌液和固定液静置一段时间再灌注菌液和反应液、灌注和静置时间最长的工况4封堵效率和效果最佳,在仅灌注2轮的情况下可将岩石节理导水系数由40.51×10^(-6)m^(2)/s减小至0.52×10^(-6)m^(2)/s,降幅达98.72%,对应的水力隙宽值由0.367 mm减小至0.086 mm,降幅达76.6%;通过观测岩石节理试件上、下表面的碳酸钙沉积情况,发现岩石节理中MICP反应产生的碳酸钙在较短时间内就可以形成一定胶结强度,在封堵岩石节理减小其渗透性的同时,还有改善其力学性能的潜力。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石节理 微生物诱导碳酸钙沉积 导水系数 水力隙宽
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微生物诱导碳酸钙沉积技术改性黄土结构强度试验研究 被引量：25
13
作者 程瑶佳 唐朝生 +2 位作者 谢约翰 刘博 泮晓华 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期44-51,共8页
我国黄土地区的水土流失和地质灾害问题异常严重,这主要与黄土较差的工程地质性质有关。提出采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对黄土进行改性处理,以改善其力学性质。采用喷洒法的方式将制备好的微生物菌液和胶结液依次喷洒在土样表... 我国黄土地区的水土流失和地质灾害问题异常严重,这主要与黄土较差的工程地质性质有关。提出采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对黄土进行改性处理,以改善其力学性质。采用喷洒法的方式将制备好的微生物菌液和胶结液依次喷洒在土样表面进行MICP处理,基于贯入试验和碳酸钙含量测定试验,分析不同MICP胶结轮次(3次、5次、7次)和胶结液浓度(0.5 M、1 M、1.5 M)对MICP胶结土样结构强度和碳酸钙含量的影响。结果表明:(1)MICP技术能显著提高黄土的结构强度,并在黄土表面形成一层高强度的硬化壳;(2)随着胶结轮次增加,土体的硬化壳强度和厚度、内部强度逐渐增大,碳酸钙含量也随之增高;(3)胶结液浓度对MICP改性效果影响显著,1.0 M胶结液浓度的处理效果最好,其表层结构强度最高可达600 k Pa,内部完整性好,1.5 M的次之,仅在表面形成较薄的硬化壳,内部强度低,0.5 M胶结液浓度处理的土体力学性质改良不明显;(4)MICP改善黄土结构强度的作用机理主要是微生物诱导生成的碳酸钙胶结土颗粒,极大提升土颗粒之间的联接强度,从而显著改善土体的力学特性。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 黄土 结构强度 碳酸钙含量 胶结轮次 胶结液浓度
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脲解型微生物诱导碳酸钙沉积研究 被引量：18
14
作者 徐晶 杜雅莉 白慧莉 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1-5,共5页
研究了钙源种类对脲解型微生物诱导碳酸钙沉积的生物-化学过程的影响。利用电位分析法实时测试了沉积过程中钙离子、铵离子及pH值的变化,并利用显微计数对细菌浓度进行了监测。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和分析红外光谱(IR)对... 研究了钙源种类对脲解型微生物诱导碳酸钙沉积的生物-化学过程的影响。利用电位分析法实时测试了沉积过程中钙离子、铵离子及pH值的变化,并利用显微计数对细菌浓度进行了监测。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和分析红外光谱(IR)对沉积产物进行了研究。结果表明,不同钙源环境下脲解型微生物诱导矿化沉积都存在化学沉淀、微生物诱导矿化沉积和沉淀完全3个阶段;有机钙源环境下细菌的产矿动力比在无机钙源中高,且两种钙源所获得的方解石晶体沉积物在形貌上差异显著。 展开更多
关键词 微生物 碳酸钙沉积 矿化 裂缝修复
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胶结方式对微生物诱导碳酸钙沉积的影响 被引量：2
15
作者 张海丽 徐品品 +2 位作者 刘数华 冷立健 周文广 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期85-89,共5页
微生物诱导碳酸钙沉积制备新型环保建筑材料技术具有能耗低、环境友好、反应过程简单等特点,成为近年来研究的热点。研究微生物诱导碳酸钙沉积的胶结方式对微生物水泥的生产具有现实意义。通过比较分析连续运行和间断运行两种不同胶结... 微生物诱导碳酸钙沉积制备新型环保建筑材料技术具有能耗低、环境友好、反应过程简单等特点,成为近年来研究的热点。研究微生物诱导碳酸钙沉积的胶结方式对微生物水泥的生产具有现实意义。通过比较分析连续运行和间断运行两种不同胶结方式下微生物诱导碳酸钙沉淀胶结砂柱实验的差异性,测定了不同胶结方式下砂柱的出水流速、pH值、脲酶活性、剩余尿素浓度、碳酸钙含量和抗压强度。实验结果表明,随着胶结周期数的增加,连续运行胶结砂柱的出水流速可降低至初始出水流速的1%,且砂柱孔隙显著减少;连续运行胶结砂柱和间断运行胶结砂柱的尿素利用率可分别达到97.15%和90.71%,两种方法获得的砂柱在上部的碳酸钙含量最高,分别达到28%和26%;通过连续运行胶结方式得到了完整的砂柱,而间断运行胶结方式得到了局部的砂柱。经实验结果分析,连续运行胶结方式得到的砂柱更适合工程应用。 展开更多
关键词 生物水泥 微生物诱导碳酸钙沉淀 尿素 胶结性能
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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
16
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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微生物诱导碳酸钙沉淀加固热带土质边坡现场试验研究
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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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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
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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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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
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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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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
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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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