底物溶液配比对微生物固化珊瑚砂的影响研究

为了确定珊瑚砂的微生物固化试验中底物溶液的最佳配比,使用5种不同尿素、氯化钙浓度配比的底物溶液对珊瑚砂进行微生物固化。通过固化过程中珊瑚砂试样的渗透性变化、固化后底物溶液成分对比和单轴压缩试验,综合分析底物溶液配比对微生物固化珊瑚砂的影响。试验表明,底物溶液中尿素与氯化钙的配比对微生物固化珊瑚砂存在一定影响,尿素与氯化钙浓度比值较低时不利于Ca~(2+)的有效利用,尿素与氯化钙的浓度比值越大,微生物固化反应越快,固化效果越好,但过快的固化反应会迅速降低珊瑚砂的渗透性,导致可固化次数减少,从而影响珊瑚砂最终的固化效果,建议底物溶液中尿素与氯化钙的浓度最佳配比为1.00∶1~1.25∶1。     

颗粒级配对珊瑚砂微生物固化影响研究

对不同颗粒级配的珊瑚砂试样在相同条件下进行了微生物固化试验,研究颗粒对细菌的吸附性、固化体无侧限抗压强度与渗透系数、干密度增量的关系及内部碳酸钙的微观分布,分析颗粒级配及初始孔隙比对固化效果的影响。试验结果表明:低孔隙比试样对细菌的吸附性更好,适中的孔隙比能保证砂颗粒对细菌的吸附性与渗透性达到最优平衡;固化体无侧限抗压强度在1 MPa^3 MPa范围内,应力-应变曲线均为软化型,颗粒错动与薄弱结构面导致阶段性应力峰值的出现;抗压强度随干密度增量的增加而增大,随渗透性增大而减小,孔隙比约为1的级配不良试样固化效果最好;固化后孔隙比高的级配良好试样颗粒间碳酸钙黏结较少,孔隙比低的级配不良试样颗粒表面碳酸钙包裹覆盖更好,颗粒间碳酸钙分布更连续均匀。     

颗粒粒径对微生物固化珊瑚砂的影响

为了确定微生物固化珊瑚砂的最佳粒径范围,提高固化效果,选取5组不同单一粒径的珊瑚砂试样进行微生物固化试验,通过固化后珊瑚砂试样的表观特征分析、渗透性改变对比,以及利用环境扫描电镜对固化后的珊瑚砂颗粒进行微观扫描,以此综合分析颗粒粒径对微生物固化珊瑚砂的影响。试验表明,中等粒径（0．075mm～2mm）的珊瑚砂试样固化效果较好,特别是中砂（0．25mm～0．5mm）试样,经固化后整体性最好,无侧限抗压强度达到2．61 MPa ,经微观照片显示,珊瑚砂颗粒表面被一层形状不规则且带棱角的碳酸钙结晶包裹,这些结晶填充了颗粒之间的部分孔隙;粗粒径（大于2 mm）和细粒径（小于0．075 mm ）的珊瑚砂试样,由于其颗粒间孔隙和渗透性等因素导致固化效果较差。     

风积沙的微生物固化试验研究

风积沙主要分布在干旱少雨的沙漠地区,是一种结构松散、颗粒细小而均匀、自稳能力差且不易压实的特殊土体。为探讨大体积风积沙微生物固化规律,采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术,利用巴氏芽孢杆菌,在饱和状态下对风积沙沙柱进行了微生物加固试验,测定了沙柱内不同深度处的细菌浓度以及细菌吸附量、酶活性、尿素浓度等指标。同时,分析了不同深度处固化试样的干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量的变化规律。试验结果表明,细菌在沙柱中的最佳静置时间为4 h,胶结液在沙柱中的最佳静置时间为24 h。通过在风积沙中灌注巴氏芽孢杆菌菌液和胶结液可以在风积沙颗粒之间生成碳酸钙结晶,从而将沙颗粒黏结在一起,形成具有一定强度的整体。固化风积沙的无侧限抗压强度在0.43～7.13 MPa之间。微生物诱导碳酸钙沉淀技术固化风积沙的有效深度为0.2～0.7 m,固化沙柱不同位置处的干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量随深度的变化规律相似,都是先升高后降低,在0.4 m左右处达到峰值。因此,采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术可有效加固沙漠风积沙,能明显改善风积沙的工程性质。     

密度与应力水平对珊瑚砂颗粒破碎影响试验研究

珊瑚砂在剪切过程中容易发生颗粒破碎,而颗粒破碎与应力水平、初始密度以及应力路径等因素有关。为了研究密度和应力水平对珊瑚砂颗粒破碎的影响,对珊瑚砂进行了三轴压缩试验和侧限压缩试验。文中建立了三轴压缩条件下颗粒相对破碎与围压和试样初始孔隙比之间的定量关系表达式,以及相对破碎与试样平均粒径之间的关系表达式。研究表明,在三轴压缩和侧限压缩条件下,试样的相对破碎均随着应力水平(围压或竖向应力)和试样密度的增大而增大,但两种应力路径下的颗粒破碎程度有显著的不同。     

微生物-活性氧化镁固化红黏土试验研究

采用微生物-活性氧化镁固化技术,进行了不同氧化镁含量、菌液浓度、初始含水率条件下的红黏土无侧限抗压试验、扫描电镜试验和X射线衍射分析,通过无侧限抗压强度、微观特征、化学成分来揭示微生物-活性氧化镁固化红黏土的微观机理,并探究了该技术对红黏土收缩性的控制作用。试验结果表明：红黏土无侧限抗压强度与氧化镁含量、菌液浓度正相关,与初始含水率负相关;试验中生成的水合碳酸镁是无侧限抗压强度提升的关键原因,水合碳酸镁能起到胶连红黏土颗粒、充填红黏土孔隙的作用;微生物-活性氧化镁固化技术可以很好地控制红黏土收缩性。     

颗粒级配对微生物固化砂土力学性能的影响

土体的颗粒级配不同,其微生物固化效果也可能存在一定的差别。将颗粒粒径范围为0.074~2.000 mm的砂土分成颗粒级配良好与颗粒级配不良4组,分别测试了固化后砂样的无侧限抗压强度、渗透系数、孔隙率,碳酸钙沉淀量,从宏观角度对比了颗粒级配对微生物固化砂土的物理力学性质影响。同时,结合电镜扫描,从微观角度分析了颗粒级配对微生物固化砂土的影响机制。研究结果表明：相比于颗粒级配不良的砂土,颗粒级配良好的砂土碳酸钙沉淀量与均匀性更好,孔隙率与渗透系数更小,从而增加了试样的无侧限抗压强度。这是因为级配良好的砂土自身含有更优的粗细颗粒组,可提供更多有利于生成碳酸钙的沉积位置,生成的碳酸钙更加致密,强度更高。     

微生物诱导碳酸钙沉淀固结黄河泥沙试验研究

采用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,以具有较高脲酶活性的巴氏芽孢杆菌制备微生物菌液,并辅以尿素和钙盐的水溶液对黄河泥沙样品进行灌浆固结试验,研究固结条件、颗粒类型对固结效果的影响,结果表明:MICP可以把泥沙颗粒黏结成型;泥沙的无侧限抗压强度为0.23～2.30 MPa,中沙的无侧限抗压强度为0.38～3.01 MPa;相同固结条件泥沙的无侧限抗压强度为中沙强度的76%,泥沙抗剪强度为中沙强度的48%;泥沙软化系数为32%;固结后仍存在强度分布不均匀和水稳定度不足等问题。     

微生物加固黏土的影响因素与机理分析

为了在岩土和环境工程中更好推广应用微生物诱导碳酸钙沉淀加固技术,本文开展了微生物加固黏土的试验研究,分析了微生物加固黏土试验的主要影响因素,并通过宏观试验结合微观分析的方法研究其加固机理。试验结果表明:适宜的培养基、接种比例和培养环境(温度、pH值)有利于微生物的生长繁殖;在一定脲酶活性条件下,养护温度、养护时间、胶结液的浓度和比例均对微生物诱导碳酸钙的生成量影响显著;碳酸钙的生成量直接影响微生物加固黏土的加固效果,微生物加固黏土的无侧限抗压强度与碳酸钙生成量成正相关,其养护7d的无侧限抗压强度可提高50%以上,破坏应变可降低约70%;微生物加固黏土表面形成大量晶体,实现了土颗粒间的胶结,填充了颗粒间的孔隙,增加了黏聚力和内摩擦角,从而提高了土体强度。     

海水环境下MICP加固珊瑚砂试验

在模拟海水环境中使用尿素水解菌ATCC11859(巴斯德芽孢杆菌)进行微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)水溶液试验和浸泡法加固珊瑚砂砂柱试验,研究海水环境对微生物诱导碳酸钙沉积的加固效果。水溶液试验表明,海水环境会抑制MICP过程中碳酸钙的最终生成量;浸泡法试验进一步表明,试样在加固相同时间时,海水环境下加固试样的无侧限抗压强度低于淡水环境下加固的试样;随着时间的增长,砂柱试样在海水环境下的无侧限抗压强度不断增加。     

珊瑚砂颗粒导热系数的影响因素试验研究

珊瑚砂热传导性能影响着周围土体的传热过程,是分析地层中能量平衡、热湿迁移规律和土壤温度分布特征等的一个关键因素。为探讨含水率ω、干密度ρｄ、环境温度Ｔ等因素对珊瑚砂颗粒导热系数λ的影响规律,基于热探针法测试了三种不同试验工况下珊瑚砂颗粒的导热系数 λ,分析了导热系数 λ与各影响因素的关系,并解释了各自的影响机理;在此基础上,建立了考虑含水率、干密度、环境温度 3因素影响的珊瑚砂导热系数计算模型。结果表明:（1）珊瑚砂试样的导热系数 λ和含水率 ω成良好线性递增关系;（2）试样导热系数 λ随干密度 ρｄ的递增而增大;（3）试样导热系数 λ随着环境温度 Ｔ的升高而增大,温度对导热系数的影响主要取决于试样内水蒸气的潜热传输效应;（4）对比分析表明提出的导热系数计算模型具有较好的适应性。     

双聚双交联固化黄土抗压试验及机理研究

为了探讨双聚双交联固化剂对黄土抗压强度的影响,分析其加固机理,对经双聚双交联固化剂加固后的黄土进行无侧限抗压强度试验,研究了抗压强度与固化剂掺量、干密度、养护条件、破坏应变、变形模量的关系,给出了应力应变拟合关系,分析了固化黄土的破坏方式。结果表明:干密度较小时,固化黄土的强度随掺量的增大而增大,抗压强度变化明显;干密度较大时,固化黄土的强度随掺量的增大先增大后减小,抗压强度变化不明显。烘干养护的固化黄土的抗压强度稍高于自然风干养护固化黄土的。固化黄土破坏应变随抗压强度的增大而减小,为乘幂关系,逐渐向脆性变化。变形模量与抗压强度成正比关系。其单轴应力应变曲线可用抛物线较好地拟合。固化黄土的破坏方式与双聚双交联土壤固化剂形成的网状膜结构紧密相关,这种网状膜结构使得黄土颗粒间排列更紧密,孔隙面积减少,孔隙比降低,外力对其破坏更加困难,可以有效提高黄土强度。     

水泥固化淤泥无侧限抗压强度试验研究

为研究初始含水率和水泥掺量对水泥固化淤泥无侧限抗压强度的影响,对龄期为28天,初始含水率为100%、150%和200%,水泥掺量为2%、3%、4%、5%和6%共15组水泥固化淤泥试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,随初始含水率增大,单位体积水化产物减少,难以形成整体强度,水泥固化淤泥无侧限抗压强度降低;随水泥掺量增大,水泥水化物胶结填充淤泥土颗粒作用越明显,水泥固化淤泥无侧限抗压强度增大。     

南水北调中线煤矿采空区注浆材料配比优化设计

为避免建设在煤矿采空区上的南水北调中线总干渠在运行过程中发生不均匀沉降变形,需对采空区进行注浆处理,基于田口方法对所用注浆材料配比进行了优化设计。首先在3因素4水平正交表中确定的试验方案下进行了注浆结石体的无侧限抗压强度试验,随后基于试验结果进行了无侧限抗压强度的信噪比和贡献率分析,在此基础上定量分析了粉煤灰、膨胀土掺量和硅粉掺量3种可控因素对注浆结石体无侧限抗压强度的影响,据此得出了注浆材料最优配比。最后,利用田口方法对最优配比条件下的注浆结石体的无侧限抗压强度进行预测。验证试验表明,注浆材料最优配比条件下的试验值与田口方法的预测值比较吻合,确认了田口法在注浆材料配比优化设计中的有效性。     

石灰改性膨胀土强度的室内试验研究

研究了不同含水率、石灰掺量、干密度、龄期对改性中膨胀土承载力(CBR)值和无侧限抗压强度值的影响。结果表明:不同条件对CBR值和无侧限抗压强度值的影响基本相同;CBR值和无侧限抗压强度值随着石灰掺量、干密度、龄期的增加而增加;最佳石灰掺量为6%;最佳龄期控制在14 d;现场干密度控制在最大干密度;压实含水率按高于最优含水率的2%~3%来控制。     

碱激发地聚物固化盐渍土微观结构研究

碱激发地聚物胶凝材料能够有效固化硫酸盐渍土的根本机理在于改善固化土的微观结构。通过对比试验研究水玻璃、石灰粉煤灰和水玻璃石灰粉煤灰固化盐渍土的无侧限抗压强度和微观结构,阐述了水玻璃碱激发粉煤灰地聚物固化盐渍土微观结构效应。试验结果表明:石灰粉煤灰能够改善盐渍土颗粒级配,缩小孔径范围,降低孔隙体积,进而提高抗压强度;水玻璃能够胶结土颗粒成为团聚体,减小孔隙率和孔隙体积,其抗压强度受浓度影响较大;水玻璃石灰粉煤灰的孔隙特征不是最佳,但由于碱激发地聚物生成的水化凝胶物质填充了粒间孔隙,改善了颗粒胶结状况,抗压强度最高;碱激发地聚物固化盐渍土效果受碱激发反应程度的影响,反应程度越高,固化效果越好。     

人工配制不同含砂率粉土性质研究

通过人工配制不同含砂率粉土,分别对其进行击实试验(对击实后试样进行电镜扫描)、压缩试验、CBR(California Bearing Ratio)试验和无侧限抗压强度试验,研究含砂率对粉土性质的影响。结果表明:含砂率相同粉土的击实试样的孔隙面积随着含水率的增加先减小后增大,在相同含水率下试样的孔隙面积随含砂率增加先减小后增加,这刚好与得到的粉土的最大干密度随着含砂率的增大先变大后减小的结果一致;对相同含砂率粉土而言,无侧限抗压强度随着粉土压实度增加而增大,但同一压实度下粉土的无侧限抗压强度随着含砂率的增加越来越小。     

水泥-生石灰固化吹填土路用特性试验研究

为探讨不同配比水泥、生石灰双掺固化吹填土的路用特性,实现经济、高效之目的,开展了温州吹填软土的土体固化改良系列试验(击实试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验)研究。研究表明:随着固化剂剂量的增加,试样的最优含水率逐渐增加,而最大干密度则逐渐降低,但强度随水泥、生石灰相对含量的变化出现不同规律改变;试样无侧限抗压强度、CBR值显著依赖于固化剂中水泥、生石灰相对含量,当水泥、生石灰为等量比值时,两者均随固化剂掺量的增加而增大,当水泥、生石灰为非等量比值时,两者均出现不同规律改变。利用模糊数学评价法,综合考虑无侧限抗压强度、CBR值以及经济性等因素的影响,对固化后的路用效果进行评价,并得出一种路用性能好、经济性高的固化剂最佳配合比。更多还原     

水泥水玻璃注浆加固黄土隧道富水软弱段试验研究

针对黄土隧道富水软弱段围岩强度低、自稳能力差,极易发生地质灾害的现状,在室内测定了水泥-水玻璃浆液不同配比下的凝结时间以及注浆加固时影响土体无侧限抗压强度因素的基础上,通过现场模拟试验,对水泥-水玻璃浆液配比、注浆压力、浆液扩散半径等技术参数和注浆加固后复合土体的强度进行了研究。结果表明:水灰比取1∶1、水玻璃浓度取30~35°Be'及水泥水玻璃体积比取1∶1制备的浆液凝胶时间较为合理;当土体含水率为20%、密度1. 8 g/cm3、水玻璃浓度35°Be'及浆液掺入比为15%时,其无侧限抗压强度最大;现场模拟试验表明:注浆压力在0. 4~1. 0 MPa时,浆液的扩散半径为0. 4~0. 9 m,加固后土体的力学性能有了较大的改善,其极限荷载为300 k Pa,变形模量为21. 48 MPa。     

基于响应曲面法优化二灰滨海盐渍土的配合比设计

为了确定固化盐渍土的最优改良方案,应用响应曲面法优化了石灰与粉煤灰复合改良盐渍土的室内试验方案。通过室内试验,测试了改良后盐渍土的无侧限抗压强度值,应用Design-Expert8.0软件分别选取含盐量X_1、石灰掺量X_2、粉煤灰掺量X_3为试验因素,利用Box-Behnken响应曲面法进行试验设计,分析了含盐量、石灰和粉煤灰掺量对固化盐渍土无侧限抗压强度的影响,并确定了盐渍土的合理改良方案。结果表明,二灰固化盐渍土最优配比:含盐量X_1为3%,石灰掺量X_2为12%,粉煤灰掺量X_3为24%时,固化土的无侧限抗压强度指标达到最大,该模型预测值为0.784MPa,与实测值仅相差0.014 MPa。响应曲面法可以用于各类固化盐渍土改良方案的比选和研究,对滨海盐渍土的其他固化方法具有一定的参考价值。