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微生物矿化修复岩石裂隙抗剪性能的开度影响研究
1
作者 吴焕然 章月 +1 位作者 肖杨 刘汉龙 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期633-640,F0002,共9页
微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术作为一种低碳环保的加固方法,在岩石裂隙修复领域具有巨大的应用潜力.然而,现有研究主要集中在技术可行性验证与整体效果评估,针对特定参数条件下修复机制的研究相对匮乏,特别是裂隙开度对MICP修复效果... 微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术作为一种低碳环保的加固方法,在岩石裂隙修复领域具有巨大的应用潜力.然而,现有研究主要集中在技术可行性验证与整体效果评估,针对特定参数条件下修复机制的研究相对匮乏,特别是裂隙开度对MICP修复效果的定量影响规律尚未得到充分研究.本研究通过质量增量测试、直剪试验、三维激光扫描和扫描电镜观测,探究了开度对MICP修复岩石裂隙抗剪性能的影响.结果表明:MICP处理可显著提升岩石裂隙的抗剪性能,碳酸钙生成量随裂隙开度增加显著上升,而填充度随开度增加呈先增后减的趋势,在中等开度范围(0.50 mm~2.00 mm)内呈最优水平.抗剪强度随裂隙开度增加呈先增后减的趋势,在1.00 mm开度处达峰值604 kPa.微观结构分析揭示了碳酸钙形态及MICP胶结模式的演化规律:小开度(0.25 mm)下碳酸钙为无定性形态,与岩石界面呈良好的“点-面”胶结;中等开度(0.50~2.00 mm)下碳酸钙呈高强度的方解石晶体,与岩石界面呈紧密的“面-面”胶结;大开度下碳酸钙以球霰石为主,与岩石界面呈松散的“点-面”胶结.基于试验结果,阐明了裂隙开度通过影响微生物活动空间和碳酸钙沉淀分布特性,进而影响MICP修复效果的调控机制,为MICP技术在岩体加固工程中的优化应用提供了理论依据和技术指导. 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸盐沉淀 裂隙开度 抗剪性能 裂隙修复
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生态脆弱矿区覆岩采动裂隙渗流演化规律及自修复表征 被引量：2
2
作者 李建伟 孙艳超 +3 位作者 张传玖 他旭鹏 曹健 张健 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期143-155,共13页
【目的】我国西部生态脆弱区受煤矿开采影响巨大,在开采扰动下采空区上覆含水岩层遭到破坏,易导致水资源流失、土地荒漠化等问题,为此人工引导裂隙自修复进而保护或恢复地下水位至关重要。【方法】以内蒙古布尔台煤矿22108工作面为工程... 【目的】我国西部生态脆弱区受煤矿开采影响巨大,在开采扰动下采空区上覆含水岩层遭到破坏,易导致水资源流失、土地荒漠化等问题,为此人工引导裂隙自修复进而保护或恢复地下水位至关重要。【方法】以内蒙古布尔台煤矿22108工作面为工程背景,采用物理相似试验、数值计算与理论分析等方法,深入研究开采扰动和裂隙水渗流耦合作用下生态脆弱矿区煤层覆岩裂隙渗流演化规律,并对覆岩裂隙自修复效果进行表征分析。【结果与结论】结果显示:(1)基于位移差值系数,裂隙发育总体表现为采空区两侧高度发育、中部压实的“双峰”状分布。(2)工作面推进78 m时,导水裂隙已发育至第Ⅱ含水层,此时位移差值系数为0.25,并出现突变现象,渗流演化分布与覆岩裂隙发育开始呈现强相关性,位移差值系数由0.25增大至0.40时,覆岩隔水层含水率平均增加2.0%,且开采边界附近裂隙导流能力大于其采空区中部覆岩裂隙导流能力。(3)开采结束后,第Ⅱ含水层水位较开采前有所下降,平均水位下移13 m,由于采空区压实及覆岩采动裂隙闭合形成新的含水层,地下水流场实现自身演替。(4)经长期残余沉降、应力压实等多因素耦合影响,覆岩裂隙岩体表现出隔水层降渗的自修复现象,根据模拟开采完毕8.3 a后自修复结果显示,基于导水裂隙渗流速度求得采空区中部覆岩区域自修复率为45.5%~55.6%,开采边界区域自修复率为6.3%~25.0%;基于覆岩含水率求得采空区中部区域自修复率为33.3%~35.7%,开采边界区域自修复率为10.0%~18.2%。研究成果为揭示西部生态脆弱矿区覆岩裂隙渗流演化规律及其自修复特性的定量表征提供了理论依据。 展开更多
关键词 生态脆弱区 煤矿 流固耦合 裂隙发育 渗流演化 裂隙自修复
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裂隙顶端黏膜瓣在宽大型Ⅱ度腭裂修复中的应用
3
作者 田晓菲 邱林 +2 位作者 傅跃先 刘燕 甘立强 《华西口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期531-533,共3页
目的探讨在裂隙宽大的Ⅱ度腭裂修复术中,利用裂隙顶端口腔黏膜瓣修复鼻侧黏膜、降低缝合后张力的术式的临床应用效果。方法选择27例宽大型Ⅱ度腭裂患者为研究对象,在常规两瓣法的基础上,将裂隙顶端三角形口腔黏膜瓣翻转,与两侧鼻侧黏膜... 目的探讨在裂隙宽大的Ⅱ度腭裂修复术中,利用裂隙顶端口腔黏膜瓣修复鼻侧黏膜、降低缝合后张力的术式的临床应用效果。方法选择27例宽大型Ⅱ度腭裂患者为研究对象,在常规两瓣法的基础上,将裂隙顶端三角形口腔黏膜瓣翻转,与两侧鼻侧黏膜缝合修复裂隙宽大的Ⅱ度腭裂鼻侧黏膜。结果27例患者均手术顺利,术后无活动性出血、呼吸道阻塞及伤口感染发生。随访1～3个月,伤口愈合良好,无伤口裂开及腭漏发生,上腭瘢痕不明显。结论应用裂隙顶端口腔黏膜瓣修复宽大型Ⅱ度腭裂鼻侧黏膜,可以降低鼻侧黏膜缝合时的张力,相应增加两侧黏骨膜瓣宽度,降低术后腭漏的发生及减轻腭部瘢痕的形成。 展开更多
关键词 腭裂 裂隙修复 口腔黏膜瓣
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基于自修复效应的封孔材料裂隙自愈合特性 被引量：10
4
作者 司磊磊 师伟峰 +2 位作者 魏建平 刘勇 姚邦华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4097-4111,共15页
水泥基材料是煤矿井下最常用的注浆封孔材料,但是受应力扰动、水泥材料失水收缩等影响,传统水泥基材料容易形成再生裂隙,导致钻孔内瓦斯抽采率降低。为了减小再生裂隙对瓦斯抽采效果的影响,研发一种自修复水泥封孔材料,当注浆位置再次... 水泥基材料是煤矿井下最常用的注浆封孔材料,但是受应力扰动、水泥材料失水收缩等影响,传统水泥基材料容易形成再生裂隙,导致钻孔内瓦斯抽采率降低。为了减小再生裂隙对瓦斯抽采效果的影响,研发一种自修复水泥封孔材料,当注浆位置再次产生裂隙后可实现裂隙的自愈合。首先,通过裂隙自修复实验研究了自修复水泥在空气条件下的裂隙自修复性能,采用高倍测量显微镜记录裂隙在不同时间内的宽度变化规律,发现在自然空气条件下,自修复水泥在4 d内能够修复最大宽度为0.46 mm的裂隙,裂隙处生成大量白色矿物,14 d内修复物体积仍有明显增长。刮去修复产物后,仍有白色矿物生成。为进一步研究自修复产物的生成机理,通过SEM-EDS对比分析了自修复水泥以及不加修复剂的净水泥2种水泥水化7、21 d的微观形貌和微观元素分布,并通过XRD、拉曼光谱仪对比分析了2种水泥的物相信息。SEM-EDS结果显示,净水泥中针状物质和絮状物质相互交联,整体结构致密,而自修复水泥中分布大量多孔状物质,结构比较疏松。相较于净水泥,自修复水泥水化产物中C、Na、Al、Si四种元素的质量分数明显较高。裂隙修复物表面分布大量排列紧密的长条状物质,主要元素组成为C、O、Na、Ca。XRD结果显示,和净水泥相比,自修复水泥中出现更多未水化硅酸三钙的衍射峰,相同水化时间,净水泥水化产物主要是氢氧化钙和钙矾石,而自修复水泥中出现了钠长石、沸石等铝硅酸盐矿物。裂隙修复物由沸石、钙霞石、硅灰石等多种硅酸盐矿物以及碳酸钙组成,其中碳酸钙的衍射峰数目最多。拉曼光谱结果显示,同净水泥相比,自修复水泥在2860~2960 cm^(-1)处具有明显拉曼谱峰,水化7 d,净水泥拉曼峰普遍尖锐,而自修复水泥拉曼峰明显更宽。净水泥中出现较多高强度氢氧化钙的拉曼峰,而自修复水泥中则出现更多CO_(3)^(2-)中C—O振动的拉曼峰,峰面积更大,由此可知自修复水泥更易和空气中CO_(2)反应发生碳化。水化21 d,2种水泥的拉曼峰都很尖锐,主要物相都是水化硅酸钙和氢氧化钙,而自修复水泥中还包括了大量未水化硅酸三钙。最终,分析了二次水化作用及碳化作用对裂隙自修复的影响,并结合实验结果推导了裂隙修复产物的生成方程式。 展开更多
关键词 封孔材料 自修复水泥 裂隙自修复 二次水化 碳化作用
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导水裂隙的自修复——地下水混流沉淀的影响 被引量：4
5
作者 李全生 鞠金峰 +5 位作者 许家林 曹志国 张凯 王晨煜 郭俊廷 无 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2540-2549,共10页
采动覆岩导水裂隙在其产生后的长期演变过程中,会发生导水渗流能力逐步降低的自修复现象,研究揭示导水裂隙的自修复机制对于科学指导矿区采动地下水的生态功能恢复实践意义重大。基于神东矿区补连塔煤矿12401工作面采后15 a覆岩导水裂... 采动覆岩导水裂隙在其产生后的长期演变过程中,会发生导水渗流能力逐步降低的自修复现象,研究揭示导水裂隙的自修复机制对于科学指导矿区采动地下水的生态功能恢复实践意义重大。基于神东矿区补连塔煤矿12401工作面采后15 a覆岩导水裂隙自修复的工程探测结果,就采后不同层位地下水交汇混流产生化学沉淀对导水裂隙的修复降渗机理开展研究。结果表明,12401工作面采后覆岩导水裂隙直接发育至第四系松散层,已沟通多个含水层;由于浅层地下水含有较多Ca^(2+),而基岩地下水CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)质量浓度偏多,2种地下水在采动覆岩中交汇混流时会产生CaCO3化学沉淀;沉淀物随水迁移并不断吸附于裂隙通道表面,发生包藏-共沉-固结的结垢过程,经过长时间的累积,最终形成具备一定抗蚀能力的结垢物或包结物,堵塞并修复裂隙。室内试验测试发现,这一过程引起的导水裂隙自修复降渗效果相比水-(气)-岩相互作用产生的效果更为稳定且快速;裂隙岩样受2种不同水质模拟地下水混流通过近2个月时间后,绝对渗透率即由0.09×10-15m2降低为0.0025×10-15m2,且在水压1.5 MPa条件下也未出现明显渗透性波动。由于这种不同地下水的交汇混流主要发生在开采边界附近的裂隙岩体中,因而覆岩不同区域导水裂隙的自修复过程及效果将出现明显差异。12401工作面中部区域覆岩导水裂隙的自修复主要由降雨入渗过程引起的水-(气)-岩相互作用引起,而开采边界附近覆岩导水裂隙则由不同地下水的交汇混流反应和水-(气)-岩相互作用共同主导其自修复,因而后者对应产生的自修复效果要明显偏好。现场探测结果显示,历经15 a的自修复演变,开采边界附近覆岩在深度86.7~179.1 m范围导水裂隙已全部实现自修复,而采区中部覆岩在对应自修复区域内仍存在局部未修复现象,深度在110.0~118.6 m,由此证实了地下水交汇混流产生化学沉淀对导水裂隙的良好修复效果。 展开更多
关键词 含水层修复 地下水交汇混流 化学沉淀 导水裂隙自修复 绿色开采
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革命文物的保护修复技术研究——以延安革命纪念馆藏一级文物“毛泽东骑过的马”为例 被引量：2
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作者 孙丽娟 董晓凤 +4 位作者 王岩 于文頔 任红 李英翠 宗燕妮 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期232-238,共7页
延安革命纪念馆馆藏一级文物“毛泽东骑过的马”是军功马,属川马,1960年制成标本(简称小青马)。保存中,曾遭受洪水浸泡,多次修复材料的老化,馆藏环境不稳定等因素,导致小青马出现了各种病害,其中裂隙病害最为严重,共8处,严重的长42 cm,... 延安革命纪念馆馆藏一级文物“毛泽东骑过的马”是军功马,属川马,1960年制成标本(简称小青马)。保存中,曾遭受洪水浸泡,多次修复材料的老化,馆藏环境不稳定等因素,导致小青马出现了各种病害,其中裂隙病害最为严重,共8处,严重的长42 cm,宽1.5 cm,危及小青马的保存。通过模拟粘接实验,筛选20%牛皮胶为主要粘接剂,在20℃,湿度30%~40%环境下,借助内窥镜监测,清除裂隙周边泥土,背衬纱布或羊皮,从裂隙边缘注射胶料,用5 cm×10 cm的镀锌防锈铁片按压,纱布绑缠固定48 h后,去除铁片和纱布,对裂隙处进行简单修整,还原小青马开裂前原貌,提高了裂隙处抗老化强度,达到了小青马的整体稳定性。为了解革命时期转战陕北的历史事件,宣扬革命精神和红色文化提供实物标本。 展开更多
关键词 小青马 粘接材料 裂隙修复
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