微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀是一種新興的土壤改良技術(shù),該技術(shù)利用微生物的代謝過程生成的碳酸鈣沉淀,將土壤顆粒結(jié)合在一起,提高了土壤的強(qiáng)度和剛度。由于其相比現(xiàn)有的土壤改良手段具有環(huán)保、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn),正在受到越來越多地關(guān)注,具有良好的應(yīng)用潛力。本文通過對(duì)微生物改良砂進(jìn)行不同次數(shù)的凍融循環(huán),再進(jìn)行三軸壓縮試驗(yàn),通過比較凍融前后的改良砂的力學(xué)特性變化,探究微生物改良砂的抗凍性能。結(jié)合提出的考慮損傷的彈塑性本構(gòu)模型對(duì)微生物改良砂的三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)測(cè),分析凍融循環(huán)作用對(duì)改良砂黏聚強(qiáng)度、損傷變量、結(jié)構(gòu)性和超固結(jié)比等力學(xué)特性的影響。本文主要研究工作和成果為以下幾個(gè)方面:(1)運(yùn)用微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀的方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砂進(jìn)行加固,制備改良砂砂樣。對(duì)制備完成的改良砂砂樣進(jìn)行不同次數(shù)的凍融循環(huán)處理,并進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)觀察微觀結(jié)構(gòu)的改變。并對(duì)經(jīng)過不同次數(shù)的凍融處理的改良砂砂樣進(jìn)行不同圍壓下的排水三軸壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明凍融循環(huán)作用對(duì)改良砂的峰值強(qiáng)度的影響較小,說明改良砂具有良好的抗凍性。(2)根據(jù)微生物改良砂的力學(xué)特性,在可以較好描述超固結(jié)土及結(jié)構(gòu)性土的上下加載面模型的基礎(chǔ)上,引入損傷變量及其演化規(guī)律建立了改良砂的彈塑性損傷本構(gòu)模型,并分析了損傷變量及其演化參數(shù)變化的影響。通過對(duì)建立的本構(gòu)模型在一維壓縮的應(yīng)力條件下進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到了土體取不同的初始參數(shù)時(shí)的壓縮曲線。通過選取不同的超固結(jié)參數(shù)、結(jié)構(gòu)性參數(shù)、黏聚強(qiáng)度和損傷變量等參數(shù)計(jì)算土體的壓縮曲線。結(jié)果表明模型可以較好地模擬具有結(jié)構(gòu)性的土體的壓縮曲線,并能合理描述損傷對(duì)土體壓縮性的影響。(3)運(yùn)用建立的彈塑性損傷本構(gòu)模型對(duì)經(jīng)過凍融改良砂的三軸試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè),數(shù)值模擬的結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果符合地較好。結(jié)果表明新建立的模型能夠合理地描述凍融循環(huán)對(duì)改良砂力學(xué)性質(zhì)的影響。在凍融循環(huán)過程中,隨凍融次數(shù)的增加,改良砂中膠結(jié)結(jié)構(gòu)被逐漸破壞,宏觀上表現(xiàn)為黏聚強(qiáng)度的降低和損傷變量的增加。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S156
【部分圖文】：

所需的膠結(jié)液，主要成分為濃度 0.5mol/L 的尿素mm 的透明有機(jī)玻璃管作為進(jìn)行砂柱固化的模具振搗，固定模具并連接導(dǎo)管，通過蠕動(dòng)泵將菌液和中。每個(gè)玻璃管內(nèi)的砂柱高 h=91.5mm，質(zhì)量 m驗(yàn)裝置采用蠕動(dòng)泵向砂柱注入菌液和膠結(jié)液，在ml/min 的速度將菌液通入砂柱中，菌液的注入過究表明減慢細(xì)菌懸液的注射速度可以允許足夠的細(xì)到較遠(yuǎn)的位置，以改善 CaCO3分布均勻性的問題[間應(yīng)該有一段等待時(shí)間，以便在使用膠結(jié)液之前，牢附著在砂柱上[24]，通過增加膠結(jié)液的流速，可土柱的較深位置[17]。在菌液注入完成后把膠結(jié)液以中，膠結(jié)液的注入持續(xù)三天，最后取出固化完成的如圖 2-3 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文實(shí)驗(yàn)分析凍融循環(huán)對(duì)改良砂砂樣的微觀結(jié)構(gòu)的影響。取一個(gè)機(jī)將砂柱切割成若干塊塊狀物，并盡可能的保持觀行 1、3、5、7 次凍融循環(huán)，凍融循環(huán)的處理方法為將零下 20 度的恒溫箱進(jìn)行持續(xù)時(shí)間為 12h 的冷凍，再化，進(jìn)行這樣一次操作即記為經(jīng)過 1 次凍融循環(huán)。過 1、3、5、7 次凍融處理的固結(jié)砂試塊進(jìn)行噴金。

到的結(jié)果相符。比較圖中經(jīng)過三、五、七次的凍融循環(huán)的改良砂，沒有發(fā)現(xiàn)球霰石晶體，說明球霰石晶體在多次凍融循環(huán)的作用下已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化為方解石晶體。對(duì)比經(jīng)過不同凍融循環(huán)次數(shù)的砂樣的圖片，可以看出隨著凍融次數(shù)的增加砂粒間的晶體逐漸變小，但砂樣的整體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生破壞，砂粒之間的孔隙依舊維持在極小的尺寸，說明凍融循環(huán)對(duì)微生物改良砂的影響不大。(a) 1 次凍融 (b) 3 次凍融
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