電滲生物法灌漿改善粉土中碳酸鹽沉積分布的試驗研究.pdf

1、微生物灌漿技術作為一種新型的地基處理技術，近些年來受到巖土工程和土木工程材料研究人員的高度重視。但實踐中生物灌漿存在碳酸鈣沉積不均勻、灌漿細菌在土壤中的擴散能力有限等弊端，從而制約了微生物灌漿的發(fā)展，許多學者都對碳酸鈣沉積的異質性進行了研究，但碳酸鈣分布異質性等問題尚未完全解決，因此微生物灌漿的優(yōu)化或尋找新的灌漿方法仍是當前面臨的最大的挑戰(zhàn)。
　　為進一步改善生物灌漿效果，本論文引入電滲技術，以芽孢八疊球菌作為目標菌株，利用電滲生

2、物法對粉土進行灌漿改性。首先，研究常規(guī)生物灌漿過程中粉土的微觀結構和物相組成的變化特征，分析生物灌漿加固粉土的填充機理;然后，研究電壓梯度對生物脲酶的活性以及誘導沉積產物的沉積量的影響，同時對誘導沉積產物進行ESEM環(huán)境掃描及XRD衍射觀測分析，分析電滲生物法灌漿改性粉土的效果和影響因素;最后，通過酸堿滴定法分析碳酸鈣的沉積分布情況，并對電滲生物法改性土體取樣進行直剪試驗，分析改性土體抗剪強度的改變，同時記錄土體兩端電勢的變化、pH變化

3、等以分析電滲生物法灌漿改性效果。
　　論文所得主要結論如下:
　　(1)MICP掃描電鏡微觀試驗表明:碳酸鈣晶體顆粒的形成包含著由小到大、層層包裹、相互融合的成長過程，即前期形成的碳酸鈣晶體有利于后期誘導碳酸鈣的著床和生成;球狀碳酸鈣沉積物相互疊接在一起，菌株及酶化物易在顆粒的疊接處發(fā)生聚集，這為進一步的生物沉積提供了成核位點，碳酸鹽小晶粒逐漸聚集，并最終融合成碳酸鈣晶體團粒和團粒狀凝膠，附著于土粒表面或填充顆?？p隙，起到膠

4、結作用和填充作用，封堵土顆粒間的孔隙。
　　(2)電壓梯度的大小會影響MICP的脲酶活性，電壓梯度越大，時間越長，脲酶的活性降低越大，故在EBM灌漿時需適時的補充菌液，改善脲酶活性。
　　(3)電壓梯度的變化會影響碳酸鈣的沉積，電壓梯度的增大，會降低碳酸鈣的沉積量，同時碳酸鈣的晶型會發(fā)生改變，當電壓梯度達到及超過1.5V/cm時，碳酸鈣的沉積量明顯減少，晶型也變?yōu)椴灰?guī)則。
　　(4)對35cm粉土土柱進行EBM生物灌漿

5、，當電壓梯度為0.5V/cm時，碳酸鈣沉積量為3.0％～7.2％，電壓梯度為1.0V/cm時，碳酸鈣沉積量為5.8％～9.6％，當電壓梯度為1.5V/cm時，碳酸鈣含量在2.64％～4.9％之間，故EBM法灌漿效果與電壓梯度有關，當電壓梯度在1.0V/cm附近時，沉積效果最好，電壓梯度較低時，電滲驅動作用有限，效果稍差，電壓梯度超過1.5V/cm，生物活性受到抑制，碳酸鈣沉積量反而最少。故EBM灌漿的電壓梯度適宜在1.0V/cm附近。<