在水環(huán)境作用下,泥巖容易發(fā)生軟化、崩解等現(xiàn)象。應(yīng)用微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀(MICP)技術(shù)處理重塑泥巖試樣,研究了試樣顆粒粒徑、制備方式及MICP處理方式對碳酸鈣沉淀物的影響,探討了MICP方法治理泥巖穩(wěn)定性的可行性�；赬射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、X射線能譜分析(EDS)、直接剪切等試驗(yàn)測試膠結(jié)試樣,分析了膠結(jié)試樣微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的變化。結(jié)果表明,選用直徑為0.25～1 mm的20 g重塑泥巖制備環(huán)刀樣,在相同濃度營養(yǎng)鹽條件下采用一次浸泡菌液的方式可以在試樣中形成方解石型碳酸鈣晶體;碳酸鈣晶體沉積在顆粒接觸處或填充在孔隙中形成"膠結(jié)橋",產(chǎn)生膠結(jié)效果而增強(qiáng)試樣的力學(xué)性能;不同垂直壓力下膠結(jié)試樣強(qiáng)度逐漸增加而趨于穩(wěn)定值,表現(xiàn)為應(yīng)變硬化的特征,黏聚力與內(nèi)摩擦角分別提高288%、8.66%,說明微生物膠結(jié)泥巖具有較好的應(yīng)用價值。 

【文章來源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020年25期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

巴氏生孢八疊球菌顯微鏡下鏡鑒圖

試樣取自湖北省武漢市某地下工程施工現(xiàn)場,泥巖取土深度為23 m。泥巖的基本物理性質(zhì)如下:天然密度為2.42 g/cm3,天然含水率為2.43%,液限31.46%,塑限23.76%,塑性指數(shù)7.7,液性指數(shù)-2.77。由于液性指數(shù)IL=-2.77<0,表明泥巖試樣處于堅硬狀態(tài)。泥巖顆粒級配曲線如圖1所示,泥巖顆粒的不均勻系數(shù)Cu=16.36,曲率系數(shù)Cc=1.53,表明泥巖級配良好。菌種為巴氏生孢八疊球菌(編號CGMCC1.3687),購自中國普通微生物菌種保藏管理中心。采用體積為100 mL的液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)基內(nèi)固體配方為20 g/L酵母浸粉、10 g/L NH4Cl、10 mg/L MnSO4·H2O及24 mg/L NiCl2·6H2O)進(jìn)行菌種復(fù)蘇,其中液體培養(yǎng)基pH用1 mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)制至8.4。培養(yǎng)基經(jīng)過115 ℃、高壓蒸汽滅菌20 min,冷卻至常溫后放入無菌操作臺中進(jìn)行菌種接種,隨后放入溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為200 r/min的搖床中培養(yǎng)48 h,當(dāng)液體培養(yǎng)基出現(xiàn)渾濁后停止培養(yǎng)。采用紫外可見分光光度計測試菌液密度(OD600),控制OD600=1.0。為了保障試驗(yàn)菌株的準(zhǔn)確性,吸取少量培養(yǎng)好的菌液在顯微鏡下進(jìn)行鏡鑒,由巴氏生孢八疊球菌鏡鑒圖2可知,菌液經(jīng)草酸銨、碘液、95%乙醇乙醚處理后,顯微鏡下的細(xì)菌為紫色短桿狀,符合試驗(yàn)菌種要求。菌種復(fù)蘇至膠結(jié)試樣成型共需11 d,期間主要包括菌種復(fù)蘇、擴(kuò)大培養(yǎng)及試樣制備等過程。

隨著反應(yīng)時間的增加,吸附在泥巖顆粒表面的微生物以營養(yǎng)鹽中的氯化鈣為鈣源,基于MICP方法便會在泥巖顆粒與顆粒接觸處或孔隙中生成碳酸鈣沉淀,減少孔隙空間,有效地使泥巖膠結(jié)成一個整體。試驗(yàn)過程如圖3所示�？芍厮軜幽鄮r顆粒通過MICP方法膠結(jié)效果顯著。1.2.3 X射線衍射物相分析試驗(yàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳化法形貌可控制備碳酸鈣的研究[J]. 王明,丁楊,閆紅旭,徐梓淮,劉云義,郭洪范.  無機(jī)鹽工業(yè). 2018(12)
[2]堿渣改良風(fēng)化泥巖的物理力學(xué)試驗(yàn)研究[J]. 檀奧龍,魏連雨,王清洲.  硅酸鹽通報. 2018(08)
[3]石灰改良泥巖風(fēng)化物工程性質(zhì)試驗(yàn)研究[J]. 顧磊.  鐵道建筑. 2017(03)
[4]微生物膠結(jié)在防治堤壩破壞中的應(yīng)用研究[J]. 劉璐,沈揚(yáng),劉漢龍,楚劍.  巖土力學(xué). 2016(12)
[5]基于微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀(MICP)的鉛污染生物修復(fù)[J]. 王新花,趙晨曦,潘響亮.  地球與環(huán)境. 2015(01)
[6]酸性溶液浸泡下原狀黃土物理力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J]. 王緒民,陳善雄,程昌炳.  巖土工程學(xué)報. 2013(09)
[7]紅層泥巖改良土特性室內(nèi)試驗(yàn)研究[J]. 祝艷波,余宏明,楊艷霞,賈志剛.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2013(02)
[8]軟巖改良土特性的室內(nèi)試驗(yàn)研究[J]. 胡萍,王永和,卿啟湘.  湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2007(02)
[9]高純度高長徑比CaCO3晶須的制備[J]. 閆長領(lǐng),盧雁,周建國,高世揚(yáng),夏樹屏.  應(yīng)用化學(xué). 2004(05)

碩士論文
[1]機(jī)械力研磨對生物成因碳酸鈣物相的影響[D]. 萬國坤.廣西大學(xué) 2014
[2]基于生物礦化的不同晶型與形貌碳酸鈣研究[D]. 趙東輝.河南大學(xué) 2009



本文編號：2919564