微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積灌漿方式的研究.pdf

1、微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀(MICP)是一種在自然界中廣泛存在的生物礦化過程，它具有機(jī)理簡(jiǎn)單，快速高效，環(huán)境耐受性好等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，利用該種技術(shù)進(jìn)行灌漿時(shí)，碳酸鈣沉淀分布不均勻，漿液擴(kuò)散范圍有限等問題，使得對(duì)土體的處理效果受到影響。本文在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，采用不同的灌漿方式對(duì)粉土進(jìn)行填充改性，研究大范圍生物灌漿的處理效果。
　　本文基于微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉積(Microbial Induced Carbonate Pre

2、cipitation，MICP)的原理，以芽孢巴爹球菌為目標(biāo)菌株，采用不同的灌漿方式使微生物誘導(dǎo)沉積物對(duì)粉土進(jìn)行填充處理。首先，研究了目標(biāo)菌株芽孢八疊球菌的生理生化特性及在壓力環(huán)境下微生物誘導(dǎo)物產(chǎn)量和形態(tài)的變化;之后在粉土土柱中采用攪拌法和表面壓力注漿法兩種灌漿方式進(jìn)行微生物誘導(dǎo)沉積物填充粉土試驗(yàn)，通過灌漿后土柱中沉積物分布范圍的觀測(cè)、滲出液的生物活性檢測(cè)、直剪實(shí)驗(yàn)以及微觀觀測(cè)分析，比較不同灌漿方式下微生物誘導(dǎo)產(chǎn)物對(duì)粉土土柱的填充效果;

3、最后通過大尺寸模型箱模擬實(shí)際工程條件，進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，對(duì)大體量使用微生物處理粉土的填充效果進(jìn)行了研究，本文得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:
　　(1)在20～40℃，pH=6.0～8.0范圍內(nèi)，菌株脲酶可以維持較高的活性，在壓力為0～0.2MPa范圍內(nèi)時(shí)，微生物誘導(dǎo)生成的碳酸鈣沉淀呈不同形態(tài)，SEM電鏡掃描圖片顯示，當(dāng)在常壓狀態(tài)時(shí)，微生物誘導(dǎo)生成的碳酸鈣沉淀易凝結(jié)成片狀，而隨著壓力的增加，碳酸鈣沉淀逐漸成為了規(guī)則的球形，并且轉(zhuǎn)化為球形的顆粒數(shù)量也

4、在不斷增加。
　　(2)當(dāng)分別采用攪拌法和表面壓力注漿法對(duì)粉土土柱進(jìn)行處理后，對(duì)滲出液進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)隨著處理次數(shù)的增加，不論何種灌漿方式，微生物生物量和酶活性流失率都逐漸增大，當(dāng)處理1次后，表面壓力注漿法的生物量和酶活性流失率分別比攪拌法低1.8％和3.3％。但當(dāng)處理10次后，表面壓力注漿法的生物量和酶活性流失率分別比攪拌法高24.3％和9％。
　　(3)對(duì)于采用不同灌漿方式處理后土體中微生物沉積物含量進(jìn)行分析表明，攪拌法的微

5、生物沉積物均勻性優(yōu)于表面壓力注漿法，且土柱中所能存留沉積物含量更多，大約比壓力注漿法高出17％左右。
　　(4)對(duì)不同灌漿方式處理過后粉土土柱的中間部分進(jìn)行取樣，之后利用金相顯微鏡對(duì)取樣粉土放大200倍進(jìn)行微觀觀察分析，并利用MATLAB對(duì)所拍圖片進(jìn)行處理，分析孔隙率的變化?？紫堵史治霰砻?，壓力注漿法和攪拌法處理過后粉土孔隙率分別從初始的44％降至26.7％和15.6％，兩種灌漿方式分別作用后孔隙率相差11.1％。
　　(5

6、)對(duì)不同灌漿方式處理過后的粉土進(jìn)行直剪實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著處理次數(shù)的增加，粉土的內(nèi)摩擦角和黏聚力都有不同程度的增大，當(dāng)經(jīng)過30次處理以后，表面壓力注漿法的黏聚力比攪拌法高出17.2％，但內(nèi)摩擦角則差別不大。
　　(6)在大尺寸模型箱中模擬實(shí)際工程條件，采用MICP灌漿技術(shù)（微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀灌漿技術(shù)）進(jìn)行灌漿，對(duì)灌漿后土體進(jìn)行開挖發(fā)現(xiàn)模型箱中會(huì)形成大小不一的片狀或球狀結(jié)石體，直徑分布范圍約為5cm～20cm，這說明MICP灌漿技術(shù)是可