鈣質(zhì)砂廣泛分布于近海大陸架、海岸帶及大洋島礁,具有低強度和易破碎的特點,且長期受風(fēng)浪侵蝕。為了改善鈣質(zhì)砂的力學(xué)特性,提出了基于微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積（MICP）固化技術(shù),并在模擬海水環(huán)境中開展了一系列固化試驗,測試了試樣的無側(cè)限抗壓強度,同時與淡水環(huán)境下獲得的試驗結(jié)果進行了對比分析。此外,試驗通過設(shè)置不同尿素濃度（0.25,0.5,1.0和1.5 mol/L）的膠結(jié)液,探究了尿素濃度對MICP固化鈣質(zhì)砂力學(xué)性能的影響及機理。研究結(jié)果表明:①MICP技術(shù)能夠適用海洋環(huán)境,且對鈣質(zhì)砂的加固效果比淡水環(huán)境更佳,在海水環(huán)境中固化后試樣的無側(cè)限抗壓強度相比淡水環(huán)境得到了成倍提高;②海水的弱堿性環(huán)境對提升脲酶菌活性和MICP固化效果具有積極作用;③尿素濃度對MICP的固化效果有重要影響,試樣的無側(cè)限抗壓強度隨尿素濃度的增加呈先增加后減小趨勢,本次試驗發(fā)現(xiàn)最優(yōu)尿素濃度為1.0 mol/L;④MICP固化試樣的無側(cè)限抗壓強度與微生物誘導(dǎo)生成的碳酸鹽含量呈正相關(guān)關(guān)系。 

【文章來源】：巖土工程學(xué)報. 2020,42(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

無側(cè)限抗壓強度試驗砂柱模型及試樣

圖3給出了各組試樣無側(cè)限抗壓強度隨尿素濃度的變化關(guān)系。從圖3中可以看出，隨著尿素濃度的增大，模擬海水試樣的平均無側(cè)限抗壓強度呈先增加后減少趨勢，在尿素濃度為1.0 mol/L時達(dá)到峰值1452.7 kPa。圖3 模擬海水環(huán)境下不同尿素濃度的無側(cè)限抗壓強度

圖2 5組試樣的應(yīng)力–應(yīng)變曲線尿素是MICP過程的主要原料，尿素濃度的增加可以增大式（1）生化反應(yīng)速率，有利于促進產(chǎn)物（CO32-）生成，同時尿素增多可以刺激細(xì)菌脲酶活性升高[54]，從而提高尿素水解和碳酸鈣結(jié)晶效率。受上述因素控制，在一定范圍內(nèi)MICP試樣的固化效果和力學(xué)強度隨著尿素濃度的增加不斷提高。趙茜發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尿素濃度超過0.6 mol/L時，脲酶活性接近峰值并趨于平穩(wěn)，濃度高于1.6 mol/L時，脲酶活性開始下降[54]。本試驗中，尿素濃度為1.5 mol/L的試樣強度低于尿素濃度1.0 mol/L的試樣，此時溶液中過高的鹽度開始抑制細(xì)菌細(xì)胞的新陳代謝和生理活性，進而阻礙脲酶的產(chǎn)生，間接降低MICP固化效果。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3315623