微生物粉土一维注浆尺寸效应研究

发布时间：2020-10-10 06:13

　　目前,微生物一维注浆加固粉土技术在反应机理、宏观试验等方面研究取得了一定的成果,同时也发现加固后试样存在着由CaCO3分布不均匀而引起的显著的强度不均匀问题,不同尺度的微生物注浆加固粉土的结果也差异巨大。由于尺寸扩大而产生的不均匀性扩大的问题对于微生物注浆加固粉土技术从实验室走向工程应用而言至关重要。本文对微生物一维注浆加固粉土尺寸效应问题进行研究,首先开展不同配比菌液静置24h后菌液浓度和脲酶活性试验,选取最适用于本次试验的菌液配比;接着进行微生物一维注浆加固内径5cm,长度50cm的试样试验,研究了不同菌液配比和胶结液浓度下,注浆完成后孔隙液中游离微生物、游离Ca2+、NH4+、pH值和反应生成CaCO3的空间分布规律,探讨了试样CaC03分布不均匀性产生的原因,提出了一些改进CaCO3分布不均匀性的方法;最后开展了在不同菌液配比、胶结液浓度和注浆方式之下,4种尺寸试样一维注浆试验,探究了游离微生物、游离Ca2+、NH4+、pH值以及CaCO3在试样中空间分布规律和尺寸效应影响之下演变规律,并提出了削弱尺寸效应影响的措施,具体研究成果如下:(1)微生物注浆加固后粉土试样存在不均匀性,主要体现在CaCO3分布的不均匀,而引起CaC03分布不均匀的主要原因就是微生物在粉土中分布的不均匀。对于高度为50cm的粉土柱,注入一倍孔隙体积的原菌液,细菌主要分布于距离注浆口 25cm范围以内,其中以距离注浆口 10cm以内的范围分布最多。当注入稀释菌液和稀释上清液时,游离细菌数量远大于注入时的原液中细菌数量,且分布较为均匀,通过稀释细菌浓度可以有效改善CaCO3分布不均匀问题。(2)对比等体积注浆时各尺寸试样中CaCO3生成量发现,CaCO3生成量受试样总尺寸影响较为明显,呈现试样总尺寸大CaCO3生成量小的规律,注原菌液和0.5mol/L胶结液,10cm试样CaCO3生成量在4.8%～6.5%之间,40cm试样CaCO3生成量在0.3%～5.3%之间,对大尺寸试样等效分段化注浆存在一定误差,相比较而言,注入稀释菌液和稀释上清液时,误差要比注入原菌液小,且后者误差比前者更小。因此基于以小尺寸试样代替大尺寸试样进行试验的方法,在注入原菌液时并不适用,但注入稀释菌液和稀释上清液时可以适用。(3)通过对比注入相同体积注浆液试样中游离微生物数量、pH值、NH4+以及游离Ca2+在各尺寸试样中分布规律,发现各尺寸试样在注入相同体积菌液时,微生物在粉土中吸附率随着试样尺寸增加而减少,40cm试样中吸附菌的数量要小于10cm试样,由此可以推测微生物在粉土试样中吸附性受孔隙压力的影响,孔隙压力越大微生物在粉土颗粒上的吸附性越差。(4)两种注浆方式下注入原菌液的试样,胶结液浓度对CaCO3分布有一定的影响,但是只限于靠近注浆口位置,注入稀释菌液和稀释上清液的试样,CaCO3生成量受胶结液浓度影响较小,后者较前者更小。
【学位单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU746.3
【部分图文】：

流出液,菌液,试样,上清液

（ ) 注稀释上清液时流出液中细菌数量 4-2 注 400ml 菌液时各尺寸试样流出液细菌分布规液和稀释上清液时，试样流出液中细菌数不大，极值仅为。原因可能是

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