微生物誘導碳酸鈣沉積灌漿方式的研究.pdf

1、微生物誘導碳酸鈣沉淀(MICP)是一種在自然界中廣泛存在的生物礦化過程，它具有機理簡單，快速高效，環(huán)境耐受性好等優(yōu)點。但在實際研究中發(fā)現，利用該種技術進行灌漿時，碳酸鈣沉淀分布不均勻，漿液擴散范圍有限等問題，使得對土體的處理效果受到影響。本文在國內外相關研究的基礎上，采用不同的灌漿方式對粉土進行填充改性，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菌株，采用不同的灌漿方式使微生物誘導沉積物對粉土進行填充處理。首先，研究了目標菌株芽孢八疊球菌的生理生化特性及在壓力環(huán)境下微生物誘導物產量和形態(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行微生物誘導沉積物填充粉土試驗，通過灌漿后土柱中沉積物分布范圍的觀測、滲出液的生物活性檢測、直剪實驗以及微觀觀測分析，比較不同灌漿方式下微生物誘導產物對粉土土柱的填充效果;

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

4、在不斷增加。
　　(2)當分別采用攪拌法和表面壓力注漿法對粉土土柱進行處理后，對滲出液進行分析發(fā)現隨著處理次數的增加，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)對于采用不同灌漿方式處理后土體中微生物沉積物含量進行分析表明，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)對不同灌漿方式處理過后粉土土柱的中間部分進行取樣，之后利用金相顯微鏡對取樣粉土放大200倍進行微觀觀察分析，并利用MATLAB對所拍圖片進行處理，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、)對不同灌漿方式處理過后的粉土進行直剪實驗，發(fā)現隨著處理次數的增加，粉土的內摩擦角和黏聚力都有不同程度的增大，當經過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％，但內摩擦角則差別不大。
　　(6)在大尺寸模型箱中模擬實際工程條件，采用MICP灌漿技術（微生物誘導碳酸鈣沉淀灌漿技術）進行灌漿，對灌漿后土體進行開挖發(fā)現模型箱中會形成大小不一的片狀或球狀結石體，直徑分布范圍約為5cm～20cm，這說明MICP灌漿技術是可