收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微生物对贵阳红黏土物理力学性质与微观结构影响研究

施鹏超  
【摘要】:微生物在地球环境中无处不在,土壤作为生态系统的一部分,其中赋存的微生物总类多、数量大。这些微生物的活动会直接影响岩石风化、矿化、土体形成和结构,以及土壤颗粒表面性质,它们在新陈代谢过程中也会产生某些粘液和凝胶,胶结土体颗粒、填充孔隙改变土体变形和强度特性,从而影响土体的工程力学性质。同时矿物学的最新研究表明,一些特殊的微生物菌株(如巴氏芽孢杆菌),在合适的环境下,可以让体系中的钙离子沉淀生成与天然石材成分类似的碳酸钙,这种沉淀可以作为一种粘结剂,在试验室中成功的把松散的砂粒胶结成坚硬的圆柱体或块状体。这一反应过程成为微生物岩土工程学最重要的研究方向,即MICP技术。本文以土壤中的原生细菌菌群和巴氏芽孢杆菌为研究对象,探讨它们对贵阳红黏土物理力学性质和微观结构的影响。首先通过扩大培养获得两种菌液,利用紫外分光光度计测定两种细菌的生长曲线,选取位于稳定期的菌液添加入重塑红黏土试样当中(其中掺入巴氏芽孢杆菌的试样中加入一定量的CaCl_2溶液作为粘接剂),然后以这些试样为基础开展一系列的物理力学试验,并观察其微观结构的变化。主要研究内容和成果为:(1)土壤原生细菌菌群在培养22h后进入对数增殖期,在培养38h后进入稳定期;巴氏芽孢杆菌在培养14h后进入对数增殖期,在培养38h后进入稳定期;(2)掺入菌液的红黏土试样在恒温养护后,饱和湿密度增加,饱和含水率和孔隙率下降,试样的黏粒含量下降,粉粒含量上升,表明随着菌液的掺入,红黏土试样中的孔隙被填充,土体间的小颗粒相互胶结成大颗粒团聚体;(3)不同含水率状态的红黏土在掺入两种菌液恒温养护后,试样的抗剪强度均随着含水率的降低而增加;在相同含水率下,三组试样的抗剪强度总是巴氏芽孢杆菌组细菌组蒸馏水对照组,而巴氏芽孢杆菌组试样对含水率的变化最为敏感,随着土样含水率的减小,试样的抗剪强度指标和峰值破坏强度上升得最为明显;(4)两种菌液对红黏土的加固效果与时间存在一定的关系。掺入土壤原生细菌菌群的红黏土试样的力学性质前期随着时间的增长而得到加强,在6d时达到一个峰值,之后有所回落;掺入巴氏芽孢杆菌和粘接剂的红黏土试样力学性质随着时间的增长而增强,在10d后稳定不变;随着两种菌液的掺入,土体的抗剪强度指标、三轴试样破坏峰值和压缩模量均有所提高;巴氏芽孢杆菌对红黏土的加固效果要优于土壤原生细菌菌群;(5)扫描电子显微镜(SEM)和颗粒粒度试验表明,土壤原生细菌生成的胞外多糖和巴氏芽孢杆菌生成的碳酸钙填充在土体孔隙中,加固土壤颗粒间的连接。粉粒含量均有所增加,相应的黏粒含量下降,效果最明显的试样黏粒含量下降了24%,粉粒含量增加了19%,这种变化使得土体获得了一个更加稳定的结构,试样物理力学性质也发生相应的变化;(6)利用IPP(Image-pro plus)软件对掺入巴氏芽孢杆菌试样的SEM图片进行处理分析,微观孔隙和微观颗粒参数随着计算阈值在0到255之间不断增加,均会发生变化:在前期,孔隙数量、颗粒数量和微观黏粒含量均随计算阈值的增大而增加,达到最大值之后,随着小孔隙和小颗粒间的之间的合并,数量回落,同时通过在不同阈值下分析计算得出的土体微观三维孔隙率和颗粒表面积符合土体微观结构的实际情况;(7)从试样的微观孔隙和微观颗粒参数的变化来看,在巴氏芽孢杆菌作用下,红黏土的微观孔隙数量、三维孔隙率和微观黏粒含量发生降低,微观颗粒数量和颗粒表面积增大,土体的微观结构朝着更加稳定的状态发展。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 刘之葵;郭彤;王剑;;粉煤灰和二灰对桂林红黏土力学性质的影响[J];水文地质工程地质;2017年03期
2 牟春梅;韦瑜玺;张岩;;桂林地区碱污染红黏土力学效应弱化试验[J];桂林理工大学学报;2019年02期
3 牟春梅;韦瑜玺;;桂林地区酸、碱污染红黏土力学效应弱化试验研究[J];重庆大学学报;2019年06期
4 刘涛;;浅议红黏土土质码头护岸设计[J];中国水运(下半月);2018年02期
5 郑红超;黄质宏;;基于灰色关联度的红黏土边坡稳定性因素敏感性分析[J];人民珠江;2017年01期
6 刘宝臣;牟春梅;;有机质污染红黏土地基加固效果的力学效应分析[J];工业建筑;2010年02期
7 成永刚;范安军;王明琪;李华明;;某高速公路红黏土特征及典型滑坡处治[J];水利与建筑工程学报;2019年01期
8 ;国内在建最长红黏土隧道顺利贯通[J];铁路采购与物流;2018年07期
9 谌勇;高玲;;高速公路红黏土路基施工技术[J];交通世界;2017年31期
10 刘家明;查轩;黄少燕;;天然降雨下紫色土和第四纪红黏土坡面侵蚀过程研究[J];水土保持研究;2014年06期
11 赵振亚;申向东;;水泥红黏土力学性能试验研究[J];人民黄河;2012年05期
12 李涛;刘波;李岩;李鹏;;基于微观结构的饱和红黏土孔隙比计算[J];中国矿业大学学报;2011年05期
13 杨逢春;李向清;;连续干旱致红黏土收缩对铁塔稳定性的影响[J];电力勘测设计;2015年S1期
14 张彦召;左双英;季永新;;红黏土在原状及重塑状态下的力学性质试验研究[J];地下空间与工程学报;2017年06期
15 胡艳欣;王浩;周玉琴;;湖北省红黏土物理力学性质特点分析[J];中国水运(下半月);2018年08期
16 谭景和;孙健森;刘会强;;砂与粉煤灰对桂林红黏土性质的影响研究[J];土工基础;2018年05期
17 陈开圣;;重塑红黏土固结变形影响因素分析[J];公路;2017年04期
18 农承尚;莫文瑜;;广西某高速公路红黏土边坡变形破坏机理分析[J];西部交通科技;2017年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王勇;谷建晓;柴源;陈鸿宾;杨钧岩;;红黏土的动模量与阻尼比的试验研究[A];2018年全国工程地质学术年会论文集[C];2018年
2 陈鸿宾;黄翔;陈学军;周兴;胡舒伟;;硬化性红黏土应力-应变曲线拟合分析[A];2017年全国工程地质学术年会论文集[C];2017年
3 沙桢晖;梁维云;郑恒;颜荣涛;韦昌富;;大气环境作用下红黏土边坡湿热特性[A];2017年全国工程地质学术年会论文集[C];2017年
4 陈学军;陈李洁;宋宇;王贺;周兴;李佳明;;Al_2O_3改良红黏土的力学试验研究[A];2017年全国工程地质学术年会论文集[C];2017年
5 陈逸方;刘之葵;;不同含水率条件下赤泥掺量对红黏土力学性质及结构的影响[A];2017年全国工程地质学术年会论文集[C];2017年
6 陈学军;李佳明;宋宇;杨越;陈李洁;;纳米膨润土对桂林红黏土力学性质的影响[A];2017年全国工程地质学术年会论文集[C];2017年
7 蒋明权;;红黏土的工程地质特征[A];开拓进取 再创辉煌——贵州省公路学会2008年技术交流论文集[C];2008年
8 康长平;廖义玲;易庆波;黄颖光;田聪;;贵州红黏土液塑限的差异及对工程性质的影响[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
9 曾召田;赵艳林;吕海波;尹国强;徐云山;;广西岩溶地区红黏土的工程地质特征及成因分析[A];2015年全国工程地质学术年会论文集[C];2015年
10 孔思丽;曹小兵;;贵州红黏土地区工程问题及基坑变形特性[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(下册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 方薇;残积层红黏土路堑边坡稳定性分析方法研究[D];中南大学;2011年
2 蒋文宇;广西红黏土土质特征及土性改良研究[D];广西大学;2015年
3 刘晓红;高速铁路无砟轨道红黏土路基动力稳定性研究[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 施鹏超;微生物对贵阳红黏土物理力学性质与微观结构影响研究[D];贵州大学;2019年
2 穆锐;贵阳地区红黏土动力特性及其动本构关系研究[D];贵州大学;2019年
3 曾彪;红黏土块石混填路基的压实特性与施工控制研究[D];重庆交通大学;2018年
4 李君;高速公路路基工程红黏土的试验研究[D];长沙理工大学;2017年
5 邓爽;压实红黏土CBR试验研究[D];贵州大学;2018年
6 王麒;碱污染红黏土的宏观力学性质与微观结构关系的研究[D];贵州大学;2018年
7 徐运龙;安宁炼油厂压实红黏土的三轴蠕变与动力特性试验研究[D];湘潭大学;2018年
8 李国强;人工冻结红黏土力学特性试验研究[D];安徽理工大学;2018年
9 常留成;红黏土工程特性的温度效应试验研究[D];东华理工大学;2018年
10 李谈谈;红黏土—膨润土塑件混凝土防渗墙在土石坝中的应用研究[D];昆明理工大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 郑卫东;寒冷季节养猪两巧法[N];河南科技报;2006年
2 王为才;中国地质专家破解几内亚红黏土秘密[N];地质勘查导报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978