基于微生物體系加固砂土地基力學特性及機理研究.pdf

1、機械壓實和化學灌漿是現(xiàn)今土體加固處理應用最為廣泛的兩種方式，但其高成本、高能耗以及對環(huán)境污染和破壞的缺點促使了對新型土體加固技術的探索。新世紀以來，基于理、化、生交叉學科衍生出的一種微生物誘導碳酸鈣沉淀（MICP）技術得到了廣泛重視與研究，研究表明，該項技術可以顯著改善土體強度、剛度、滲透性及抗液化性能，并且相比于傳統(tǒng)土體改良工藝，其綠色環(huán)保、環(huán)境友好型特點更加符合可持續(xù)發(fā)展理念。
　　本文主要開展了巴氏芽孢桿菌（Sporosar

2、cina pasteurii）誘導碳酸鈣沉淀影響因素及灌漿膠結砂土強度試驗研究，并對微生物固化砂柱內部微觀結構進行了觀測研究以探明膠結機理，主要研究內容和結論如下：
　　（1）首先對巴氏芽孢桿菌誘導碳酸鈣沉積影響因素進行了研究，采用對比試驗對鈣源的選擇進行了優(yōu)化；膠結液濃度小于1.0mol/L時，隨著濃度的提升碳酸鈣產(chǎn)量得以增加，但膠結液濃度過高鈣離子對脲酶活性產(chǎn)生較大的抑制，碳酸鈣產(chǎn)量減少；pH值在6～9之間對誘導碳酸鈣的影響較

3、小，但碳酸鈣產(chǎn)量隨著溫度的上升而增加。
　　（2）開展了巴氏芽孢桿菌菌液灌注加固砂土試驗研究，采用混合注入法和分步灌漿法膠結砂柱發(fā)現(xiàn)，分步灌注更有利于砂土的整體固化效果；對比分析單一濃度和高、低濃度膠結液結合灌注對砂柱膠結效果的影響，基于微生物固化砂柱進行無側限抗壓試驗，并分析了不同灌注方式對砂柱的破壞模式、碳酸鈣含量和強度的影響，高、低濃度結合灌注能在較少的灌注次數(shù)下獲得比較高的強度，最高強度達到10MPa左右，不同灌注方式對砂

4、柱的破壞模式和碳酸鈣含量上沒有太大的影響，不同試樣的強度區(qū)別主要是微生物誘導的碳酸鈣在砂柱中分布均勻性不同導致。
　　（3）利用掃描電子顯微鏡（SEM）對微生物固化砂柱進行微觀測試，探明砂顆粒間的膠結方式，并通過化學法誘導碳酸鈣加固砂土開展對比試驗。試驗發(fā)現(xiàn)微生物誘導球形狀和球形聚集體碳酸鈣晶體將砂顆粒包裹，并且尺寸較小晶體間相互交錯嵌合將砂顆粒膠結成整體，砂顆粒間依舊保存著一定孔隙，而化學法沉積碳酸鈣晶體呈斜六面體尺寸較大并未將