鈣質(zhì)砂廣泛分布于近海大陸架、海岸帶及大洋島礁,具有低強(qiáng)度和易破碎的特點(diǎn),且長(zhǎng)期受風(fēng)浪侵蝕。為了改善鈣質(zhì)砂的力學(xué)特性,提出了基于微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積（MICP）固化技術(shù),并在模擬海水環(huán)境中開(kāi)展了一系列固化試驗(yàn),測(cè)試了試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度,同時(shí)與淡水環(huán)境下獲得的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。此外,試驗(yàn)通過(guò)設(shè)置不同尿素濃度（0.25,0.5,1.0和1.5 mol/L）的膠結(jié)液,探究了尿素濃度對(duì)MICP固化鈣質(zhì)砂力學(xué)性能的影響及機(jī)理。研究結(jié)果表明:①M(fèi)ICP技術(shù)能夠適用海洋環(huán)境,且對(duì)鈣質(zhì)砂的加固效果比淡水環(huán)境更佳,在海水環(huán)境中固化后試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度相比淡水環(huán)境得到了成倍提高;②海水的弱堿性環(huán)境對(duì)提升脲酶菌活性和MICP固化效果具有積極作用;③尿素濃度對(duì)MICP的固化效果有重要影響,試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨尿素濃度的增加呈先增加后減小趨勢(shì),本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最優(yōu)尿素濃度為1.0 mol/L;④MICP固化試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與微生物誘導(dǎo)生成的碳酸鹽含量呈正相關(guān)關(guān)系。 

【文章來(lái)源】：巖土工程學(xué)報(bào). 2020,42(10)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)砂柱模型及試樣

圖3給出了各組試樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨尿素濃度的變化關(guān)系。從圖3中可以看出，隨著尿素濃度的增大，模擬海水試樣的平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度呈先增加后減少趨勢(shì)，在尿素濃度為1.0 mol/L時(shí)達(dá)到峰值1452.7 kPa。圖3 模擬海水環(huán)境下不同尿素濃度的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

圖2 5組試樣的應(yīng)力–應(yīng)變曲線尿素是MICP過(guò)程的主要原料，尿素濃度的增加可以增大式（1）生化反應(yīng)速率，有利于促進(jìn)產(chǎn)物（CO32-）生成，同時(shí)尿素增多可以刺激細(xì)菌脲酶活性升高[54]，從而提高尿素水解和碳酸鈣結(jié)晶效率。受上述因素控制，在一定范圍內(nèi)MICP試樣的固化效果和力學(xué)強(qiáng)度隨著尿素濃度的增加不斷提高。趙茜發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尿素濃度超過(guò)0.6 mol/L時(shí)，脲酶活性接近峰值并趨于平穩(wěn)，濃度高于1.6 mol/L時(shí)，脲酶活性開(kāi)始下降[54]。本試驗(yàn)中，尿素濃度為1.5 mol/L的試樣強(qiáng)度低于尿素濃度1.0 mol/L的試樣，此時(shí)溶液中過(guò)高的鹽度開(kāi)始抑制細(xì)菌細(xì)胞的新陳代謝和生理活性，進(jìn)而阻礙脲酶的產(chǎn)生，間接降低MICP固化效果。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]顆粒破碎對(duì)鈣質(zhì)砂壓縮特性影響的試驗(yàn)研究[J]. 李彥彬,李颯,劉小龍,陳文煒.  工程地質(zhì)學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]鈣質(zhì)砂破碎過(guò)程及其微觀機(jī)制試驗(yàn)研究[J]. 張丙樹(shù),顧凱,李金文,唐朝生,施斌,李天斌.  工程地質(zhì)學(xué)報(bào). 2020(04)
[3]微生物礦化作用改善巖土材料性能的影響因素[J]. 尹黎陽(yáng),唐朝生,謝約翰,呂超,蔣寧俊,施斌.  巖土力學(xué). 2019(07)
[4]海水環(huán)境下MICP加固珊瑚砂試驗(yàn)[J]. 彭劼,田艷梅,楊建貴.  水利水電科技進(jìn)展. 2019(01)
[5]微生物拌和加固鈣質(zhì)砂滲透特性試驗(yàn)研究[J]. 馬瑞男,郭紅仙,程曉輝,劉景儒.  巖土力學(xué). 2018(S2)
[6]珊瑚砂微生物固化體單軸損傷本構(gòu)模型[J]. 方祥位,李晶鑫,李捷,陳適,姚志華.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[7]纖維加筋微生物固化砂土的力學(xué)特性[J]. 謝約翰,唐朝生,尹黎陽(yáng),呂超,蔣寧俊,施斌.  巖土工程學(xué)報(bào). 2019(04)
[8]珊瑚砂微生物固化體三軸壓縮試驗(yàn)及損傷本構(gòu)模型研究[J]. 方祥位,李晶鑫,李捷,申春妮.  巖土力學(xué). 2018(S1)
[9]巴氏芽孢八疊球菌及相關(guān)微生物的生物礦化的分子機(jī)理與應(yīng)用[J]. 吳洋,練繼建,閆玥,齊浩.  中國(guó)生物工程雜志. 2017(08)
[10]微生物砂漿防護(hù)粉土坡面的強(qiáng)度與抗侵蝕性影響因素分析[J]. 邵光輝,馮建挺,趙志峰,劉鵬,李澤,周寧娜.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(11)

博士論文
[1]微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀（MICP）固化土壤實(shí)驗(yàn)研究[D]. 趙茜.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2014
[2]南沙群島珊瑚礁工程地質(zhì)特性及大型工程建設(shè)可行性研究[D]. 王新志.中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所） 2008
[3]鈣質(zhì)砂基本力學(xué)性質(zhì)及顆粒破碎影響研究[D]. 張家銘.中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所） 2004



本文編號(hào)：3315623