基于脲酶诱导碳酸钙沉淀固化土体研究进展

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作者 刘敏辉 张晓波 +2 位作者 刘安龙 马晓武 张皓 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第24期10103-10115,共13页

脲酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme-induced carbonate precipitation, EICP)技术具有环境友好、可控性强、适用性广泛等优点,近年来已成为岩土工程领域一种新型环保的土体改良技术。结果表明:EICP技术处理土体能够有效增强土体的强度及刚度,... 脲酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme-induced carbonate precipitation, EICP)技术具有环境友好、可控性强、适用性广泛等优点,近年来已成为岩土工程领域一种新型环保的土体改良技术。结果表明:EICP技术处理土体能够有效增强土体的强度及刚度,同时降低土体的渗透性;因此EICP技术在土体加固、控制地表水侵蚀、处理重金属污染土、修复混凝土裂缝和抑制粉尘等方面得到了较为广泛的应用。基于此,对EICP技术固化土体的研究情况进行了较为系统的总结,其中包括EICP技术固化土体机理、EICP技术固化土体效果评价及影响因素、EICP联合其他材料的应用及其工程应用,并对未来EICP技术在大规模实际现场工程中应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 脲酶诱导碳酸钙沉淀(eicp) 土体固化 固化机理 影响因素 工程应用

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脲酶诱导碳酸钙加固库区岸坡低液限黏土试验研究

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作者 于凡 赵卫全 +2 位作者 安裕民 耿会岭 赵永刚 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期216-225,233,共11页

由于库区水位周期性涨落,岸坡土体经常受到水的浸泡、冲刷和侵蚀,严重影响库区岸坡的稳定性。脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)可以改善土体的物理力学性质。为探究EICP技术在库区岸坡加固方面的应用,以亳州调蓄水库岸坡低液限黏土为研究对象,... 由于库区水位周期性涨落,岸坡土体经常受到水的浸泡、冲刷和侵蚀,严重影响库区岸坡的稳定性。脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)可以改善土体的物理力学性质。为探究EICP技术在库区岸坡加固方面的应用,以亳州调蓄水库岸坡低液限黏土为研究对象,开展胶结液浓度配比、无侧限抗压强度及直剪试验,得出了考虑“钙源沉淀系数γ”“尿素水解系数β”及碳酸钙沉淀的胶结液浓度优化配比,探究了EICP加固低液限黏土的单轴抗压特性和破坏模式以及抗剪力学特性。结果表明,脲酶浓度为100 g L时,同一胶结液浓度配比下,氯化钙浓度阈值为1.5 mol L,高于该浓度阈值时,对脲酶催化反应速率影响较大,碳酸钙沉淀量增速减缓。胶结液浓度配比为1∶1,氯化钙浓度为1.5 mol L时,氯化钙和尿素利用效率均较高,且碳酸钙沉淀量较多,“钙源沉淀系数γ”“尿素水解系数β”均为1.64。EICP能够改善低液限黏土的力学特性,相较于素土,EICP加固后无侧限抗压强度提升1.9倍,其破坏模式为剪切破坏。EICP加固后黏聚力、内摩擦角分别增长约51.61%、4.67%。研究结果可为库区生态岸坡的建设提供参考。 展开更多

关键词 脲酶诱导碳酸钙 库区岸坡 低液限黏土 胶结液浓度配比 力学特性 钙源沉淀系数 尿素水解系数

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基于Kozeny-Carman方程的酶诱导碳酸钙沉淀固化砂土的渗流数学模型

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作者 靳贵晓 林劭聪 +2 位作者 姜启武 黄明 李熹 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2376-2386,共11页

目前关于酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme-induced calcium carbonate precipitation,EICP)技术固化砂土的渗流数学模型研究较少,现有的渗流模型未考虑EICP矿化反应中生成的碳酸钙晶体,难以预测EICP固化砂土的渗透性能。为此,基于Kozeny-Carman... 目前关于酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme-induced calcium carbonate precipitation,EICP)技术固化砂土的渗流数学模型研究较少,现有的渗流模型未考虑EICP矿化反应中生成的碳酸钙晶体,难以预测EICP固化砂土的渗透性能。为此,基于Kozeny-Carman(K-C)方程,考虑碳酸钙晶体对孔隙填充作用、迂曲度和比表面积的影响,建立EICP固化砂土的渗流数学模型。将模型理论结果与试验结果进行对比,验证了模型的可行性和合理性,分析了孔隙率、平均粒径、碳酸钙含量和比表面积对试样渗透系数的影响。研究结果表明:提出的渗流数学模型能较好地反映不同颗粒级配以及不同胶结程度条件下EICP固化砂土的渗透系数,适用范围较广;渗透系数k随孔隙率n和平均粒径D50的增加而增大,k对n的敏感性远高于D50;k随碳酸钙含量和比表面积的增加而显著下降。随着碳酸钙含量的增加,试样孔隙率逐渐下降,迂曲度逐渐增加,附着于碳酸钙晶体的水膜逐渐变厚,渗透系数显著下降。研究成果可为EICP固化砂土的工程应用提供一定的理论基础。 展开更多

关键词 酶诱导碳酸钙沉淀(eicp) Kozeny-Carman方程 碳酸钙晶体 渗流模型 砂土固化

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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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酶诱导碳酸钙沉淀技术加固TBM壁后吹填豆砾石最优配比试验及机制研究 被引量：5

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作者 姜启武 黄明 +2 位作者 崔明娟 靳贵晓 彭仪欣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2037-2049,共13页

TBM(tunnel boring machine,简称TBM)隧道中豆砾石作为管片与围岩填充层对管片承载及抗渗具有重要意义,水泥浆液流动性差,无法充满回填层进而导致壁后空洞、灌浆不密实等缺陷,酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme-induced calcium carbonate precip... TBM(tunnel boring machine,简称TBM)隧道中豆砾石作为管片与围岩填充层对管片承载及抗渗具有重要意义,水泥浆液流动性差,无法充满回填层进而导致壁后空洞、灌浆不密实等缺陷,酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme-induced calcium carbonate precipitation,简称EICP)技术是作为一种环保高效的加固方法,灌浆材料均为液体具有很好的流动性和扩散性,用于豆砾石回填层灌浆施工有望解决上述问题。为实现吹填豆粒石EICP灌浆最优效果,尝试将标准砂与豆砾石共同作为回填骨料,为定量化分析二者的最优配合比,开展了不同豆砾石与砂的配合比(0.5、0.75、1.0、1.25、1.5)和不同灌浆次数(9、12、15次)的砂柱固化试验。通过无侧限抗压测试、渗透性测试、碳酸钙含量测定、超声波速测定、扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验,从宏观和微观角度分析不同石砂配合比对EICP固化效果的影响。结果表明:EICP加固豆砾石混合砂的最优配比为1:1.5,经15次灌浆加固后,试样单轴抗压强度最高可达4.55 MPa,渗透系数达1.72×10^(-5)m/s;对于含砂量较高的试样,颗粒间孔隙易被碳酸钙晶体填充密实,碳酸钙晶体有效胶结比例较高,结石体无侧限抗压强度较高。研究成果可为EICP技术加固隧道掘进机壁后吹填豆粒石的工程应用提供理论依据。 展开更多

关键词 酶诱导碳酸钙沉淀技术(eicp) 隧道掘进机 豆砾石 无侧限抗压强度 渗透性 微观机制

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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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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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酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术及其在岩土工程中的应用 被引量：22

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作者 曹光辉 刘士雨 +3 位作者 俞缙 蔡燕燕 胡洲 毛坤海 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期754-768,共15页

通过酶诱导生成碳酸钙沉淀来改良土壤的技术被称为EICP,由于其应用广泛,在过去十多年来引起了越来越多的关注。文章从EICP的机理出发,总结植物脲酶和细菌脲酶的提取方法,探究脲酶、钙源、尿素、脱脂奶粉、温度和pH等因素对EICP胶结效果... 通过酶诱导生成碳酸钙沉淀来改良土壤的技术被称为EICP,由于其应用广泛,在过去十多年来引起了越来越多的关注。文章从EICP的机理出发,总结植物脲酶和细菌脲酶的提取方法,探究脲酶、钙源、尿素、脱脂奶粉、温度和pH等因素对EICP胶结效果的影响,归纳检测EICP加固试样的强度、碳酸钙含量、微观结构和成分的方法,并对EICP在岩土工程的应用进行总结与评述。目的是展示目前国内外关于EICP的研究现状,展望未来的研究方向及需要克服的问题。 展开更多

关键词 脲酶 诱导矿化 eicp 碳酸盐沉淀 胶结

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土豆脲酶提取及基于酶诱导碳酸钙沉淀技术对风积沙改良的方法 被引量：6

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作者 褚文杰 李驰 +1 位作者 武慧敏 高瑜 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第2期74-80,共7页

基于酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术,使用植物脲酶对沙漠风积沙进行改良加固试验。为寻求价格低廉和操作简单的脲酶提取方法,以土豆为原材料,去离子水、甘油水溶液和乙醇水溶液为提取液,通过破碎冷藏及高速离心方法成功地从土豆中分离提取... 基于酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术,使用植物脲酶对沙漠风积沙进行改良加固试验。为寻求价格低廉和操作简单的脲酶提取方法,以土豆为原材料,去离子水、甘油水溶液和乙醇水溶液为提取液,通过破碎冷藏及高速离心方法成功地从土豆中分离提取出植物脲酶,分析提取过程中不同提取液对脲酶提取效果的影响,基于EICP技术,利用土豆脲酶液对风积沙进行改良处理。结果显示,在3种提取液中,效果最优的是乙醇溶液,甘油水溶液次之,去离子水提取效果最差。而当固液比为1:6、乙醇溶液浓度为30%时,脲酶活性值最高且提取效果最佳。在风积沙改良试验中,试件表面形成了坚硬的结皮层并具有较高的抗压强度,随着浸泡脲酶次数的增加,无侧限抗压强度逐渐增强。 展开更多

关键词 酶诱导碳酸钙沉淀(eicp) 植物脲酶 脲酶提取 脲酶活性 防风固沙

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酶诱导碳酸钙沉淀处理对紫色土坡面片蚀过程及泥沙分选的影响 被引量：1

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作者 向瑞 郭俊奎 +4 位作者 张伦 夏振尧 刘德玉 丁瑜 肖海 《农业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第24期81-88,共8页

为探究酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme induced carbonate precipitation,EICP)处理对坡面片蚀过程及泥沙分选的影响,该研究以三峡库区紫色土坡面为研究对象,设置6种喷洒处理(裸坡对照CK,单施脲酶和4种胶结液浓度的EICP:0.5、1.0、1.5和2.0 mo... 为探究酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme induced carbonate precipitation,EICP)处理对坡面片蚀过程及泥沙分选的影响,该研究以三峡库区紫色土坡面为研究对象,设置6种喷洒处理(裸坡对照CK,单施脲酶和4种胶结液浓度的EICP:0.5、1.0、1.5和2.0 mol/L),开展降雨强度为60和120 mm/h的人工模拟降雨试验,分析坡面片蚀(产流产沙)过程和次降雨侵蚀泥沙分选情况,并通过扫描电镜揭示EICP影响坡面片蚀的微观机制。结果表明:与CK相比,单施脲酶具有一定的增流减沙效果,EICP处理具有显著的增流减沙效果(P<0.05),增流减沙效果随着胶结液浓度的增加呈现先增加后减小的变化规律,在浓度为1.5 mol/L时增流减沙效果最佳。不同胶结液浓度处理间的产流总量和产沙总量无显著性差异(P>0.05),说明低浓度(0.5 mol/L)时已能够较好地发挥控制片蚀效果。侵蚀泥沙呈现黏粒、细粉粒和粗粉粒富集而砂粒亏损的分选现象,EICP处理后坡面侵蚀泥沙分选程度有所降低。微观分析表明EICP处理在土颗粒的间隙和表面均出现球形碳酸钙沉淀和脲酶丝状物质,从而提高表层土体的整体性,进而提高土体抗侵蚀性能。该研究结果将有助于揭示EICP减蚀机理,并为三峡库区水土保持提供理论依据。 展开更多

关键词 酶诱导碳酸钙沉淀(eicp) 片蚀 泥沙分选 微观结构 水土保持

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脲酶诱导碳酸钙沉淀技术改良传统三合土的性能 被引量：9

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作者 董瑾 刘效彬 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期853-859,共7页

采用扫描电镜、X射线衍射等研究了脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术对三合土性能的影响.结果表明:随着豆粉质量浓度的增大,脲酶活性呈近似线性增长,其最适宜的环境pH值为3~11,当环境pH值为12时,脲酶活性急剧下降;与三合土空白样相比,脲酶... 采用扫描电镜、X射线衍射等研究了脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术对三合土性能的影响.结果表明:随着豆粉质量浓度的增大,脲酶活性呈近似线性增长,其最适宜的环境pH值为3~11,当环境pH值为12时,脲酶活性急剧下降;与三合土空白样相比,脲酶改性三合土14 d碳化深度提高了94%~112%,28 d抗压强度提高了68.0%~103.0%,耐候性提高了150%~200%,60 d表面硬度提高了15.0%~18.3%;三合土空白样产生的碳酸钙晶体松散,脲酶的掺入使三合土中出现了长条状晶体和团簇状晶体,且随着豆粉质量浓度的增大,团簇状晶体相对增多,长条状晶体相对减少,使三合土的各项性能逐渐提高. 展开更多

关键词 古建筑修复 三合土 脲酶诱导碳酸钙沉淀 改良 性能

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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

13

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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大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀的多因素影响分析 被引量：7

14

作者 原华 刘康 +1 位作者 原耀楠 冯佳星 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第2期375-380,共6页

本文探究了多个影响因素对大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀(SICP)的影响,以优选出主要影响因素并提供其最佳范围。首先分析了脲酶浓度和温度对脲酶活性的影响;之后通过正交实验设计,进行25种工况的SICP水溶液实验,研究不同因素组合下Ca^(2+)利... 本文探究了多个影响因素对大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀(SICP)的影响,以优选出主要影响因素并提供其最佳范围。首先分析了脲酶浓度和温度对脲酶活性的影响;之后通过正交实验设计,进行25种工况的SICP水溶液实验,研究不同因素组合下Ca^(2+)利用率的变化规律;最后借助扫描电子显微镜观测不同工况下生成碳酸钙的形态。结果表明:低温有利于脲酶的保存及活性发挥,5℃时脲酶活性能保持21 d以上;同一温度下,脲酶浓度越大,脲酶初始活性越高,脲酶完全失活所需时间越短。pH值、脲酶与胶结液体积比是影响Ca^(2+)利用率的主要因素。为达到较高的Ca^(2+)利用率,脲酶和胶结液最佳体积比为1,氯化钙与尿素最佳浓度比为1.5,Ca^(2+)最佳浓度为1 mol/L。当脲酶浓度较低时生成的六面体状碳酸钙较多;随着脲酶浓度的增大,所沉淀的碳酸钙向球形转变。大豆中富含的天冬氨酸是控制碳酸钙形态的重要因素。 展开更多

关键词 大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀 Ca^(2+)利用率 球形碳酸钙 天冬氨酸 多因素 正交实验

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大豆脲酶诱导碳酸钙固化黄土的强度试验研究 被引量：2

15

作者 董旭光 方礼鑫 +2 位作者 马渊博 胡倩倩 李瑞瑞 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1009-1020,共12页

大豆脲酶诱导碳酸钙沉积(SICP)是一种植物酶微生物矿化技术,为了探究其在黄土工程中的应用前景,开展0~4.5 mol/L胶结液浓度下固化黄土的不固结不排水三轴试验,分析固化前、后黄土强度及应力-应变关系,通过SEM和XRD测试固化前、后黄土微... 大豆脲酶诱导碳酸钙沉积(SICP)是一种植物酶微生物矿化技术,为了探究其在黄土工程中的应用前景,开展0~4.5 mol/L胶结液浓度下固化黄土的不固结不排水三轴试验,分析固化前、后黄土强度及应力-应变关系,通过SEM和XRD测试固化前、后黄土微观结构变化和矿物组成。结果表明,随胶结液浓度增大,黄土强度先增大后减小,胶结液浓度为2.5 mol/L时,强度最大;经SICP固化后,黄土强度显著提升,最大为2066.63 kPa,较未固化土至少增大1.31倍。SEM测试表明,SICP固化生成的碳酸钙晶体可以填充土粒孔隙,胶结部分土颗粒,进而提高土体强度;XRD测试表明,固化前后黄土的主要矿物成分不变,但固化后碳酸钙晶体的衍射峰数量和高度明显增加。成果可为应用SICP技术固化黄土提供新思路。 展开更多

关键词 黄土 强度特性 大豆脲酶诱导碳酸钙沉积(SICP)技术 三轴试验 微观机理

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脲酶诱导矿化对铅、镉复合污染砂土固化修复的试验研究 被引量：2

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作者 江钇垚 陈延博 +4 位作者 卞怡 徐文杰 詹良通 柯瀚 王清扬 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期332-341,共10页

运用脲酶诱导矿化(EICP)技术,对铅、镉复合污染砂土开展固化修复试验研究.通过液体反应动力学试验研究脲酶种类和质量浓度对Pb^(2+)、Cd^(2+)固化的影响,采用不同浓度的氯化钙对铅、镉复合污染砂土进行固化试验,通过测定铅、镉浸出质量... 运用脲酶诱导矿化(EICP)技术,对铅、镉复合污染砂土开展固化修复试验研究.通过液体反应动力学试验研究脲酶种类和质量浓度对Pb^(2+)、Cd^(2+)固化的影响,采用不同浓度的氯化钙对铅、镉复合污染砂土进行固化试验,通过测定铅、镉浸出质量浓度和无侧限抗压强度,结合微观测试,揭示EICP修复重金属的机制.液体试验结果发现,剑豆粗提纯脲酶溶液含有丰富的氨基酸和蛋白质,可以与Pb^(2+)、Cd^(2+)发生络合并防止脲酶失活;增大脲酶质量浓度可以提高脲酶活性和金属固定率.土体固化修复试验结果表明,利用该技术,能够在污染土中生成重金属碳酸盐沉淀,在土颗粒接触位置处生成碳酸钙.在4遍处理后,铅、镉浸出质量浓度由初始的12.652、42.530 mg/L分别降低至0.022、0.117 mg/L,无侧限抗压强度可达727 kPa. 展开更多

关键词 脲酶诱导矿化(eicp) 剑豆粗提纯脲酶 碳酸盐沉淀 铅、镉复合污染砂土 修复机制

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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：53

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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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微生物诱导碳酸钙沉淀改良黄土的崩解性试验研究 被引量：6

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作者 许天驰 张浩男 +1 位作者 贾苍琴 王贵和 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第2期674-681,707,共9页

黄土特殊的结构和矿物组成导致其遇水易崩解,并引起边坡失稳、湿陷性沉降等一系列岩土工程问题。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是一种新型微生物矿化技术,本文通过自制崩解仪探究了养护龄期和胶结液浓度对MICP改良黄土崩解时间和崩解... 黄土特殊的结构和矿物组成导致其遇水易崩解,并引起边坡失稳、湿陷性沉降等一系列岩土工程问题。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是一种新型微生物矿化技术,本文通过自制崩解仪探究了养护龄期和胶结液浓度对MICP改良黄土崩解时间和崩解率的影响,根据非饱和土的单值有效应力公式,从孔隙水压力和孔隙气压力的角度建立了非饱和土崩解的力学模型,利用推导出的崩解率-时间公式拟合黄土试样的崩解曲线。结果表明:MICP改良试样的崩解率均低于未改良的试样;随着养护龄期增加,0.6 mol/L胶结液改良黄土的崩解时间由12 min增加到28 min;养护14 d时,MICP改良黄土的崩解率达到最低值0.02%,崩解率-时间公式对崩解率曲线的调整拟合优度均在0.90以上。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀技术 黄土 崩解性 微分方程 孔隙气压力 曲线拟合

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电压对微生物诱导生成碳酸钙沉淀的影响 被引量：2

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作者 张彬 雷学文 +1 位作者 林胜强 陈彦瑞 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第2期729-734,共6页

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)是一种新型环保固化方法,但碳酸钙的生成量直接影响MICP技术的固化效果,为了在一定界限内提高碳酸钙的生成量,利用MICP技术,研究了不同电压梯度下,脲酶... 微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)是一种新型环保固化方法,但碳酸钙的生成量直接影响MICP技术的固化效果,为了在一定界限内提高碳酸钙的生成量,利用MICP技术,研究了不同电压梯度下,脲酶活性的变化规律,在此基础上进一步研究了不同电压梯度、不同通电时间、不同通电方式条件下微生物诱导生成碳酸钙的沉积规律。试验所用微生物为巴氏芽孢杆菌,营养液为三种钙源(氯化钙、硝酸钙、醋酸钙)与尿素1∶1等体积混合,菌液与营养液体积比为1∶15,溶液环境的pH为7.3。结果表明:最佳通电电压为1.2 V;最适通电时间为20 min;最佳的通电方式为全程通电;氯化钙为最佳钙源。故电压对巴氏芽孢杆菌的生物活性起促进作用,提高了其脲酶活性,最终提高了碳酸钙的产量。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 电压 碳酸钙 脲酶活性

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棕榈纤维强化EICP加固三峡库区黏性紫色土抗剪性能试验研究 被引量：1

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作者 肖海 王光辉 +3 位作者 张伦 张文琪 丁瑜 夏振尧 《材料导报》 北大核心 2025年第11期110-115,共6页

为探究棕榈纤维对脲酶诱导碳酸盐沉淀(Enzyme induced carbonate precipitation,EICP)加固黏性土体抗剪性能的影响,本工作以三峡库区紫色土为对象,设置五个纤维掺量(0%、0.1%、0.2%、0.4%和0.8%,质量分数)和五个胶结液浓度(0 mol/L、0.5... 为探究棕榈纤维对脲酶诱导碳酸盐沉淀(Enzyme induced carbonate precipitation,EICP)加固黏性土体抗剪性能的影响,本工作以三峡库区紫色土为对象,设置五个纤维掺量(0%、0.1%、0.2%、0.4%和0.8%,质量分数)和五个胶结液浓度(0 mol/L、0.5 mol/L、1.0 mol/L、1.5 mol/L和2.0 mol/L),开展直剪实验,以纯紫色土试样为空白对照(CK),分析各试验条件下紫色土应力-应变曲线、黏聚力、内摩擦角和碳酸钙含量变化特征,阐明棕榈纤维对EICP加固黏性土体力学性能的改善效果,并从微观角度揭示其强化机理。结果表明:相较于CK,纤维添加、EICP和纤维-EICP处理紫色土试样的黏聚力与内摩擦角分别提升1.63~7.54倍、3.39~8.75倍和0.61~18.61倍与0.13~0.27倍、0.12~0.20倍和0.17~0.35倍,总体上黏聚力和内摩擦角随着纤维掺量和胶结液浓度的增加呈现先增加后减小的趋势,且在0.1%~0.2%纤维掺量和1.5 mol/L胶结液浓度下抗剪强度最大。相较于CK处理,EICP和纤维-EICP处理紫色土试样的碳酸钙含量分别提升11.92~21.36倍和6.77~27.39倍,适量的纤维掺入促进碳酸钙生成。纤维掺入在EICP处理试样中形成“纤维-土颗粒-CaCO3”晶体网状结构,不仅提高试样强度,还使试样由脆性破坏向塑性破坏转变。研究结果表明棕榈纤维掺入能够强化EICP处理紫色土抗剪性能,可为三峡库区紫色土绿色加固及三峡库区生态屏障建设提供理论依据。 展开更多

关键词 脲酶诱导碳酸钙沉淀 棕榈纤维 紫色土 黏聚力 微观结构

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