冻融循环下MICP固化风积砂的性能劣化试验研究

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作者 刘小军 朱芮 +1 位作者 王东亚 孙跃 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第4期71-78,共8页

为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀技术(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)固化风积砂在冻融循环影响下的劣化机理,在微生物加筋联合糖钙固化风积砂的基础上对加固试样进行冻融循环试验,通过分析质量损失、无侧限抗... 为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀技术(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)固化风积砂在冻融循环影响下的劣化机理,在微生物加筋联合糖钙固化风积砂的基础上对加固试样进行冻融循环试验,通过分析质量损失、无侧限抗压强度、压汞试验及微观试验,分析冻融循环对微生物固化风积砂的劣化机理。研究结果表明:加固试样在冻融循环过程中,表面剥蚀情况加剧,出现蜂窝、麻面等劣化情况;质量损失率在10次循环后开始收敛;试样强度随着循环次数增加先减小后收敛,到20次时降至最低;试样孔隙随着循环次数增加逐渐增大,整体性能下降;在低次数冻融循环中,主要影响胶结较差的砂颗粒间的碳酸钙晶体,高次数循环后试样表面变光滑,碳酸钙晶体流失,导致颗粒联结减弱,试样强度和整体性能下降。研究结果可为MICP加筋联合糖钙固化风积砂更好地应用到实际工程中提供指导。 展开更多

关键词 冻融循环 micp 力学试验 劣化机理

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改进灌注方式下MICP固化尾矿中重金属形态特征及风险评价

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作者 汤禹 付俊 +3 位作者 陈安 周罕 张宇 罗磊 《中国环境科学》 北大核心 2025年第3期1385-1394,共10页

探讨了改进灌注方式下微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术在固化重金属中的应用.以巴氏芽孢杆菌为脲酶工程菌,通过卵石充填铁丝网构建的直径0.5cm通道灌注方式修复工业固废尾矿,研究了尾矿中重金属迁移规律及MICP固化机理,并进行了风险评价... 探讨了改进灌注方式下微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术在固化重金属中的应用.以巴氏芽孢杆菌为脲酶工程菌,通过卵石充填铁丝网构建的直径0.5cm通道灌注方式修复工业固废尾矿,研究了尾矿中重金属迁移规律及MICP固化机理,并进行了风险评价.结果表明:MICP处理后,尾矿中Cu、Pb、Cd的迁移率(MF)显著降低,分别下降78.94%、61.88%、64.06%;碳酸钙生成填充了尾矿模型箱,显著提高了Cu、Pb、Cd的残渣态(76.43%~92.48%),Cu、Cd和Pb均从极高风险降低为中等风险,极大降低了尾矿的污染风险等级.改进灌注方式通过增加菌液扩散通道,提高了菌液与尾矿的接触效率,促进了碳酸钙的快速沉淀与固化,确保了尾矿中均匀渗透并避免固化不均.此研究为MICP技术在治理重金属污染中的工程应用提供了参考依据. 展开更多

关键词 micp 重金属形态 风险评价 重金属污染

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MICP纤维加筋优化电渗法加固软黏土的试验研究

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作者 胡其志 陈禹龙 +1 位作者 刘一鸣 陶高梁 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期166-175,共10页

目的为缓解传统电渗法加固软黏土过程中土体开裂和不均匀沉降等问题,改善软黏土的工程性质,提出微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合玄武岩纤维加筋优化电渗法处理效果。方法通过开展软黏土室内电渗模型试验,分析电渗过程中的排水量、... 目的为缓解传统电渗法加固软黏土过程中土体开裂和不均匀沉降等问题,改善软黏土的工程性质,提出微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合玄武岩纤维加筋优化电渗法处理效果。方法通过开展软黏土室内电渗模型试验,分析电渗过程中的排水量、电流强度和有效电阻,以及电渗处理后土体表面沉降量、含水率、抗剪强度和pH,结合SEM图像探究不同掺量的玄武岩纤维以及MICP-玄武岩纤维联合作用机制对电渗加固效果的影响机理。结果结果表明:(1)不同掺量的玄武岩纤维对电渗效果影响差异显著,纤维加入软黏土后可抑制电渗过程中的土体裂缝发展与电流衰减,掺量为0.4%的试验组最佳效果;(2)MICP技术与玄武岩纤维加筋的联合使电渗过程变得更加均衡与顺畅,有效改善了电渗固结排水导致的土体表面不均匀沉降;(3)在电渗过程中,MICP反应在土颗粒与纤维表面上生成的碳酸钙沉淀填充加固了土体,提升了土体强度均匀性;(4)MICP技术的加入在提升土体强度的同时减少了土体孔隙液的排出,降低了废液处理的压力,具有更高的环境适应性。结论该研究结果为提升电渗法加固软黏土地基的处理效果提供了新思路,拓展了加固软黏土方法新的可能性。 展开更多

关键词 电渗法 软黏土 微生物诱导碳酸钙沉淀 玄武岩纤维 土体沉降

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表面粗糙度对砂浆的MICP表面防护性能的影响

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作者 张芮 侯福星 +2 位作者 高瑞晓 荣辉 王剑云 《材料导报》 北大核心 2025年第11期116-121,共6页

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)被视为石材、水泥基材料、土遗址等表面防护中极具前景的技术。基于MICP的表面防护效果除了受微生物因素的影响外,还与基材的表面性质相关。本工作采用酸侵蚀法构建了具有不同表面粗糙度的砂浆试块,主要研究... 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)被视为石材、水泥基材料、土遗址等表面防护中极具前景的技术。基于MICP的表面防护效果除了受微生物因素的影响外,还与基材的表面性质相关。本工作采用酸侵蚀法构建了具有不同表面粗糙度的砂浆试块,主要研究了粗糙度对沉积碳酸钙性能的影响,并评价表面防护效果。结果表明:基材表面粗糙度越高,粘附细菌越多,脲酶活性越高,碳酸钙产量也越高。基材与碳酸钙间的机械咬合力随表面粗糙度增长而提高,使得碳酸钙粘聚性能提升。这为提高MICP表面防护效果提供了理论依据。 展开更多

关键词 表面防护 粗糙度 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 生物碳酸钙

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天然海水环境下离子浓度对MICP反应的影响 被引量：3

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作者 滕秀英 王子玉 +1 位作者 贾永刚 陈文婧 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期47-56,共10页

微生物岩土技术通过生物矿化过程改善基础材料的力学性质,使其更适用于建筑或解决多学科领域的环境问题。微生物矿化过程中产生的碳酸钙是改善基础材料力学性质的主要成分,但其生成量及形态等受多种因素的影响。通过离子计、pH计、SEM、... 微生物岩土技术通过生物矿化过程改善基础材料的力学性质,使其更适用于建筑或解决多学科领域的环境问题。微生物矿化过程中产生的碳酸钙是改善基础材料力学性质的主要成分,但其生成量及形态等受多种因素的影响。通过离子计、pH计、SEM、EDS和XRD等手段探究天然海水和去离子水环境在矿化过程中氯化钙和尿素浓度、比例及菌液和胶结液(氯化钙、尿素)体积比等因素对沉淀物质形貌及晶体组成的影响。结果表明:钙离子和尿素浓度及比例低时,碳酸钙的产率较高,但当初始钙离子、尿素浓度超过1.0 mol/L时,离子浓度增大对细菌产脲酶有抑制作用,浓度越高对脲酶的抑制作用越明显,沉淀物产率也随之减小,海水环境总体沉淀量与沉淀效率均高于去离子水环境。菌胶结液体积比去离子水中为1∶4、海水中不高于1∶10时,碳酸钙生成量较高,去离子水环境晶型以方解石为主,海水环境晶型以球霰石为主且沉淀中含有镁盐。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 水环境 离子浓度 碳酸钙沉淀效率

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基于高密度电阻率成像技术的MICP浆液入渗过程监测研究

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作者 兰润扬 林锴 +2 位作者 唐朝生 章君政 施斌 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期577-584,共8页

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是一种生态环保、前景广阔的土体改性方法,其改性效果与浆液的入渗特征密切相关。为此,提出将高密度电阻率成像(ERT)技术用于MICP浆液入渗过程监测。文章通过开展模型试验,对石英砂试样进行混合一步注浆... 微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是一种生态环保、前景广阔的土体改性方法,其改性效果与浆液的入渗特征密切相关。为此,提出将高密度电阻率成像(ERT)技术用于MICP浆液入渗过程监测。文章通过开展模型试验,对石英砂试样进行混合一步注浆法MICP处理,同时对试样持续进行ERT监测及电导率分析,获取了试样的三维电阻率变化特征,处理完成后测定了试样中碳酸钙含量的空间分布。结果表明:(1)MICP反应过程中,砂土与注浆液电导率随尿素分解而逐渐升高;(2)注浆液的迁移分布对砂土内部低电阻区的分布规律起主导作用,而碳酸钙沉淀的影响较小;(3)在MICP处理过程中,碳酸钙沉淀的生成与注浆液的迁移渗透相互作用,共同影响改性效果;(4)ERT技术可有效监测MICP处理区电阻率的时空演化特征,准确反映注浆液渗透迁移情况,进而评价改性效果。研究结果表明,采用ERT技术监测MICP改性土体过程具有可行性,为评价和优化微生物矿化改性效果提供了新的技术思路和方向。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 高密度电法 入渗过程 土体电阻率

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MICP技术在地下水封油库渗控注浆中的应用潜力

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作者 刘乾灵 张彬 +6 位作者 李玉涛 韩程 王金昌 王敬奎 彭振华 李俊彦 梁建毅 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1412-1423,共12页

地下水封油库在建设及运营过程中洞室涌水量大小是影响洞库水封安全和运营成本的重要因素。目前地下水封油库工程建设中采用传统的注浆方式难以将围岩渗透性降低到设计要求,因此洞室涌水量得不到很好的控制。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP... 地下水封油库在建设及运营过程中洞室涌水量大小是影响洞库水封安全和运营成本的重要因素。目前地下水封油库工程建设中采用传统的注浆方式难以将围岩渗透性降低到设计要求,因此洞室涌水量得不到很好的控制。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术具有注浆黏度低、环境适应性强、生成矿化物质稳定等显著优点,引起了学术界与工程界广泛的兴趣和研究。本文首先分析了地下水封油库涌水量控制中存在的相关问题,然后阐述了MICP技术对裂隙渗流控制的机理、影响因素以及对裂隙渗透性的影响效果,最后探讨了MICP技术在地下水封油库中应用的关键问题。通过分析表明,MICP作为地下水封油库渗流控制的一种辅助注浆方式,可以较为准确地控制围岩渗透性变化,达到对洞室涌水量有效控制的目的。 展开更多

关键词 地下水封油库 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 岩体裂隙注浆 洞室涌水量

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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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MICP矿化产物中钙离子利用率的影响因素及微观物相分析 被引量：6

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作者 段宇 徐国宾 +1 位作者 杨德锋 闫玥 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期2306-2313,共8页

钙离子利用率是微生物诱导碳酸钙沉积矿化技术中一项重要指标和参数,待矿化钙离子能否参与到矿化反应和如何被利用是这项技术的关键。本文借助紫外线吸光度法、电导率法和EDTA滴定法等技术手段,分析了待胶结菌液浓度和脲酶活性的时变规... 钙离子利用率是微生物诱导碳酸钙沉积矿化技术中一项重要指标和参数,待矿化钙离子能否参与到矿化反应和如何被利用是这项技术的关键。本文借助紫外线吸光度法、电导率法和EDTA滴定法等技术手段,分析了待胶结菌液浓度和脲酶活性的时变规律,阐述了不同胶结配比对矿化反应过程中钙离子利用率的影响。结果表明:在胶结过程中,细菌的浓度和脲酶活性会逐渐降低;在合理浓度范围内,钙离子利用率随菌液浓度以及胶结液浓度的增大而提高,最高可达99.73%。进而通过X射线衍射、扫描电镜检测来揭示矿化产物的形成机理,分析得出:球霰状碳酸钙晶体是钙离子在有机质的调控下依托细菌表面的成核位点富集矿化而成,矿化产物中碳酸钙晶体尺寸大小和形态受菌液和胶结液配比浓度的影响。本研究对于微生物诱导矿化反应生成碳酸钙在工程材料领域的应用具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙矿化沉淀技术 钙离子利用率 时变规律 微观结构 物相分析

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砂土基MICP土工材料剪切强度试验及可靠性分析 被引量：4

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作者 斯日古楞 毕力贡 李驰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期795-800,821,共7页

选用巴氏芽孢杆菌,以不同粒径砂土为岩土基质,应用微生物诱导矿化技术生成MICP-土工材料试样,自然养护7d后,应用直剪仪进行了抗剪强度测试试验。结果表明,MICP-细砂土内摩擦角范围最大,MICP-粗粒砂土内摩擦角范围最小,这与微生物诱导生... 选用巴氏芽孢杆菌,以不同粒径砂土为岩土基质,应用微生物诱导矿化技术生成MICP-土工材料试样,自然养护7d后,应用直剪仪进行了抗剪强度测试试验。结果表明,MICP-细砂土内摩擦角范围最大,MICP-粗粒砂土内摩擦角范围最小,这与微生物诱导生成的矿化物填充空隙的过程中形成胶结作用有重要的关系,粗粒砂土空隙大,MICP材料强度的增长主要依靠诱导生成的碳酸钙咬合力;中粗砂粒土表面粗糙度的提高有效增强了矿化土工材料的强度;细砂土主要是填充空隙,材料更加密实,导致抗剪强度最大。再运用多项式混沌扩展(PCE)方法建立代理模型,求得其前四阶统计矩,对内摩擦角输出响应的不确定性进行了量化。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 砂土基质 抗剪强度 多项式混沌展开法 不确定性量化

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MICP在建筑材料中的应用研究 被引量：3

11

作者 袁晓露 周世华 《人民长江》 北大核心 2012年第3期76-79,共4页

利用微生物在新陈代谢过程中发生的矿化作用,进行诱导形成碳酸钙,称之为微生物诱导碳酸钙沉积(MICP),其生成的碳酸钙沉淀是一种有机-无机合成物,具有优异的粘结性和固结性能。在总结国内外相关资料的基础上,介绍了MICP的形成条件与反应... 利用微生物在新陈代谢过程中发生的矿化作用,进行诱导形成碳酸钙,称之为微生物诱导碳酸钙沉积(MICP),其生成的碳酸钙沉淀是一种有机-无机合成物,具有优异的粘结性和固结性能。在总结国内外相关资料的基础上,介绍了MICP的形成条件与反应过程,分析了MICP技术在石灰石、石膏、水泥混凝土等建筑材料中的研究和应用情况,并指出MICP在水泥混凝土中应用需选择适当的微生物种类,调整微生物的培育环境和生长空间,并研究新型微生物生长保护措施。 展开更多

关键词 微生物 碳酸钙沉积 建筑材料 水泥混凝土 micp

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铝离子絮凝剂对微生物加固砂土效果的影响试验研究

12

作者 卫仁杰 彭劼 +1 位作者 许鹏旭 李亮亮 《土木与环境工程学报（中英文）》 北大核心 2025年第1期71-79,共9页

灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,提出一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和增强加固效果。开展MICP砂柱试验,在胶结液中加入不... 灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,提出一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和增强加固效果。开展MICP砂柱试验,在胶结液中加入不同浓度AlCl3·6H2O进行灌注试验,然后测试加固砂柱碳酸钙含量及无侧限抗压强度(UCS)。在水溶液试验中,观察不同溶液条件下沉积物生成情况及溶液的pH值变化,并通过XRD、SEM试验研究铝离子絮凝剂对沉积碳酸钙的成分及形态的影响。结果表明:与常规方法的对照组比较,胶结液中加入适量铝离子絮凝剂,灌注3次后砂柱即可形成有强度的固结体,灌注5次后砂柱无侧限抗压强度可达到1.7MPa,而常规对照组达到相同的强度需要灌注9次。铝离子絮凝剂的掺入有效减少了MICP灌注处理次数,对实际应用有重要意义。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 铝离子絮凝剂 无侧限抗压强度 砂土加固

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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

13

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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采用MICP加固不同掺砂比例粉土的试验研究 被引量：4

14

作者 赵志峰 刘德民 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期270-277,共8页

针对微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)处理对象多为单一级配土体的现状,开展颗粒级配对MICP加固效果影响的试验研究.通过在粉土中掺入不同比例的标准砂来配置5种不同级配的土样.选用巴氏芽孢杆菌作为微生物,尿素和氯化钙作为胶结液来进行MIC... 针对微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)处理对象多为单一级配土体的现状,开展颗粒级配对MICP加固效果影响的试验研究.通过在粉土中掺入不同比例的标准砂来配置5种不同级配的土样.选用巴氏芽孢杆菌作为微生物,尿素和氯化钙作为胶结液来进行MICP处理.由于制样的密实程度会影响加固效果,将每种级配试样的干密度控制为5个水平.通过试验研究掺砂比例、密实水平等对加固效果的影响.结果表明:试样经过MICP处理得到了整体加固,在粉土中掺入一定比例砂土有助于提高水稳定性.掺砂比例和密实水平对CaCO_(3)生成量和无侧限抗压强度都有影响.在粉土中掺入适量的砂土颗粒有利于提高加固强度;但当砂土掺量过高时,对加固效果有不利影响.增加制样干密度在一定程度上有助于获得更高的强度,但加固强度并不完全取决于初始干密度或孔隙比. 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉积 粉土 掺砂比例 加固强度

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微生物固化尾矿砂注浆方法优化设计研究

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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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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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MICP联合纤维加筋改性钙质砂的动力特性研究 被引量：15

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作者 王瑞 泮晓华 +4 位作者 唐朝生 吕超 王殿龙 董志浩 施斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2643-2654,共12页

为了提高我国南海钙质砂地基的抗液化性能,提出利用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术联合纤维加筋技术对钙质砂进行改性处理。通过开展动三轴试验,对比分析了改性前后钙质砂试样的动应变、动孔压、应力-应变滞回曲线以及动弹性模量的发... 为了提高我国南海钙质砂地基的抗液化性能,提出利用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术联合纤维加筋技术对钙质砂进行改性处理。通过开展动三轴试验,对比分析了改性前后钙质砂试样的动应变、动孔压、应力-应变滞回曲线以及动弹性模量的发展规律和演化特征,并结合扫描电镜(SEM)试验探究了MICP和纤维加筋技术对钙质砂的联合改性机制。研究结果表明:(1)MICP技术可以明显改善钙质砂试样的抗变形与抗液化性能,相比于未胶结处理试样,仅MICP处理试样的动应变和动孔压分别降低了95.74%和92.46%;(2)纤维的掺入进一步提升了MICP的改性效果,相比于仅MICP处理试样,MICP和纤维加筋联合处理试样的动应变和动孔压分别降低了74.32%和74.18%;(3)MICP和纤维加筋技术通过减轻试样在循环荷载作用下的循环活动强度和能量耗散、提高试样的动弹性模量和减小动弹性模量的衰减速率,从而实现试样抗变形与抗液化性能的显著提高;(4)SEM试验分析结果表明,MICP与纤维对钙质砂动力特性的改善具有协同作用。纤维的掺入为细菌提供了更多的附着场所,促进了碳酸钙晶体的生成量,该部分碳酸钙不仅增加了颗粒间的胶结强度,同时也将纤维固定在砂颗粒上增强了纤维网的约束作用。 展开更多

关键词 钙质砂 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 纤维加筋 动三轴试验 地基液化 扫描电镜(SEM)

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海水环境下MICP胶结钙质砂干湿循环试验研究 被引量：9

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作者 李艺隆 国振 +1 位作者 徐强 李雨杰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1740-1749,共10页

为了探究微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在海水环境中胶结钙质砂的适用性与MICP胶结体的耐干湿循环性能,分别在海水与淡水环境中试验MICP胶结钙质砂,并在海水环境中对MICP胶结的钙质砂进行干湿循环.基于能谱分析(EDS)与X射线衍射(XRD)分析... 为了探究微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在海水环境中胶结钙质砂的适用性与MICP胶结体的耐干湿循环性能,分别在海水与淡水环境中试验MICP胶结钙质砂,并在海水环境中对MICP胶结的钙质砂进行干湿循环.基于能谱分析(EDS)与X射线衍射(XRD)分析胶结体元素与矿物组成.通过无侧限抗压强度试验、称重,构建胶结体的力学性质、质量损失与干湿循环的关系,利用扫描电子显微镜(SEM)分析干湿循环弱化机制.结果表明:海水环境中MICP对钙质砂的胶结效果优于淡水环境;海水环境中MICP胶结的钙质砂体具有比淡水环境中胶结的钙质砂更高的耐干湿循环性能,21次干湿循环后,海水、淡水环境胶结试样的无侧限抗压强度分别下降至原样的30%和7.53%;干湿循环减弱了颗粒表面粗糙度与粒间胶结强度,宏观上表现为MICP胶结的钙质砂体的强度、刚度的降低. 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(micp) 钙质砂 干湿循环 海水 无侧限抗压强度试验 质量损失

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纤维加筋MICP固化钙质砂的抗拉强度特性研究 被引量：2

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作者 王殿龙 唐朝生 +4 位作者 泮晓华 刘博 李昊 吕超 程瑶佳 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期670-678,共9页

针对微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)固化钙质砂脆性强、抗拉强度低等问题,通过制备“8”字形MICP固化钙质砂试样并开展直接拉伸试验,对纤维加筋的改善作用、纤维-MICP联合加固机理及纤维掺量、纤维长度等影响因素进行了研究。结果表明:纤... 针对微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)固化钙质砂脆性强、抗拉强度低等问题,通过制备“8”字形MICP固化钙质砂试样并开展直接拉伸试验,对纤维加筋的改善作用、纤维-MICP联合加固机理及纤维掺量、纤维长度等影响因素进行了研究。结果表明:纤维加筋能够显著提高抗拉强度、峰值位移和残余强度,减轻峰值强度点的脆性破坏现象,但受纤掺量和长度的影响,总的来说,抗拉强度随纤维掺量的增加和长度的加长呈先增后减的趋势。相比无纤维试样,添加最优纤维掺量(0.6%)时,试样的抗拉强度增长了172.4%,峰值变形提升了158.1%。机理可解释为纤维增加了微生物的吸附量,促进碳酸钙在纤维与钙质砂之间以及纤维表面的沉积,增大纤维与钙质砂之间的界面作用力,整体提升钙质砂的抗拉强度特性。纤维的添加能够显著改变试样的变形特征,无纤维添加试样曲线仅有初始误差阶段和弹性阶段两个阶段,添加纤维后曲线表现为四个阶段包括初始误差阶段、弹性阶段、损伤破坏阶段和残余阶段。纤维掺量影响的内因是纤维与钙质砂的界面作用力和纤维空间分布状态随纤维掺量的变化而变化,纤维长度的影响主要和破坏面附近纤维数量和单位长度所能承担的拉应力相关。研究成果对以钙质砂为地基的岛礁工程的稳定性、安全性具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 钙质砂 micp 纤维加筋 碳酸钙含量 抗拉强度

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海水环境下MICP的反应机理与影响因素 被引量：8

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作者 王子玉 喻文晔 +1 位作者 齐超楠 赵翔宇 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第5期128-135,共8页

为了探讨海水环境下微生物矿化反应过程与影响因素,在海水和去离子水环境下,通过改变营养盐浓度、菌液与营养盐体积比、环境温度等条件进行微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP)水溶液试验,然后通过... 为了探讨海水环境下微生物矿化反应过程与影响因素,在海水和去离子水环境下,通过改变营养盐浓度、菌液与营养盐体积比、环境温度等条件进行微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP)水溶液试验,然后通过SEM、XRD和EDS测试对水溶液生成物进行检测,并推测海水环境下MICP的反应机理。结果表明:不同水环境条件下,营养盐浓度为1 mol/L、菌液与营养盐体积比为30∶120时,反应速率最快,且生成沉淀物质量最大;温度对于碳酸钙沉淀反应影响明显,与低温(4℃)条件相比,室温(25℃)下反应速率更大,且反应进行得较充分;海水环境水溶液试验中,高pH值可以加速反应的进行,同时,由于海水中存在Mg^(2+)、Ba^(2+)等离子,使得沉淀物中除CaCO_(3)外,还含有少量的碱式碳酸镁(Mg_(5)(CO_(3))_(4)(OH)_(2)·4H_(2)O)、BaCO_(3)等矿物成分。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(micp) 微生物 海水环境 碳酸钙 营养盐 加固土体

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