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粉土中微生物灌浆诱导沉积物填充效果的研究

周锋  
【摘要】:长江中下游地区广泛存在着液化粉土层,工程中往往需要花费大量的资金进行处理,由此带来了对资源和环境的影响。运用生物技术解决岩土工程实际问题具有广泛的应用前景和显著的工程技术与经济价值,本研究借鉴国内外最新研究成果,利用生物灌浆技术对粉土进行填充改性。本文基于微生物诱导碳酸盐沉积(Microbially Induced Carbonate Precipitation, MICP)灌浆和铁基灌浆的方法,利用微生物诱导物对粉土进行灌浆填充。首先研究了目标菌株芽孢八叠球菌和铁细菌S1968的生长特性及温度、pH等因素对诱导物产量的影响,并对诱导物进行了鉴定;然后在不同尺度的粉土试样中进行生物灌浆试验,通过金相显微镜观察、X-Ray CT扫描、渗透试验以及能谱分析技术(EDX),分析比较了不同灌浆方式下诱导物的填充效果;最后通过简单的小型振动台斜坡试验,对灌浆粉土的填充效果进行了评价,论文得到以下几点结论:(1)芽孢八叠球菌培养24h后生长进入稳定期,40h后菌体单体脲酶活性下降。在20~40℃,pH=6.0~8.0范围内,菌株脲酶可以维持较高的活性,诱导生成的碳酸钙量随着温度的升高而增加。芽孢八叠球菌菌液、清液、菌体在一定浓度反应液下均可生成碳酸盐,所得碳酸盐沉积主要成份为方解石和球霰石。(2)铁细菌S1968培养12h后进入对数生长期,24h~48h菌体活性增长较快,48h菌液中铁基开始沉积,54h铁基沉积过程结束。在25℃-40℃,pH为6.0~8.0的条件下铁基沉积量比较理想,30℃,pH=7.0时沉积量达到最大值。铁基晶型不明显,少量含有碱式磷酸铁等晶型物,其红外谱峰位置和特征均与施氏矿物高度吻合。(3)金相显微观察和CT扫描表明,灌浆后粉土颗粒之间连接比较紧凑,土体孔隙率大幅下降,大体积孔洞数量明显减少,且随着灌浆次数的增加,诱导物沉积填充效果越明显。(4)重力作用下的灌浆,生物诱导物仅在粉土表层具有较好的沉积填充效果,采用低压灌浆的粉土渗透系数较未灌浆粉土降低了两个数量级。灌浆中一定的压力作用,有利于灌浆液的扩散,诱导物沉积填充效果更好。(5)小型振动台斜坡试验表明,在相同地震荷载作用下,灌浆粉土中诱导物的沉积填充能够有效抑制地基对地震波的放大作用。


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1 周锋;粉土中微生物灌浆诱导沉积物填充效果的研究[D];扬州大学;2016年
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