微生物联合碳基材料诱导碳酸钙沉淀加固砂土试验研究
发布时间：2021-09-17 10:04
微生物诱导碳酸钙沉淀（Microbial Induced Calcium Carbonate Precipitation,以下简称MICP）这一生物成矿加固技术的出现备受众多领域研究者的关注和研究,MICP技术具有很好的胶结固化性能,是一种很有潜力的环境友好型的地基、边坡改良技术。本文基于此项技术,利用产脲酶菌巴氏生孢八叠球菌,并以吸附性材料活性炭颗粒和活性炭纤维材料作为碳基材料与产脲酶菌进行联合诱导碳酸钙沉淀展开对砂土的胶结固化试验的探索,论文具体研究内容及结论如下:（1）对于掺入不同含量活性炭材料的注浆胶结固化砂土的试验,首先考虑了不同孔隙体积的胶结溶液和不同孔隙体积的菌溶液注浆优化,获得合适的菌液和胶结溶液的注入量;然后通过分析MICP技术处理过程中的固菌率,以及胶结成型试件的碳酸钙含量、碳酸钙含量和固菌率关系、无侧限抗压强度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量关系、X射线衍射分析（XRD）、电镜扫描（SEM）来对试验结果进行评价。试验得出结论如下:胶结溶液的使用剂量对碳酸钙产量和试件力学性能的提高起着十分重要的作用,随着胶结溶液剂量的增多,碳酸钙含量和力学性能逐渐被提高,而注入较多剂量...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
颗粒表面微生物诱导CaCO3过程示意图
王瑞兴等[36]利用生物覆膜技术与其它方法（喷涂、浸泡）分别对水泥净行试验研究，得出生物覆膜较其它方法更有效，可使式块毛细吸水系数左右；清华大学的沈吉云[37]通过多因素（温度、pH、离子浓度等）分钙的生物成因，并利用生物覆膜技术于岩石表面进行了探索试验，这为表面修复提供了一项途径。Van Passen 等[38]通过 MICP 注浆技术，以大模型砂体（100m3）为对象验探索（见图 1.2），试验持续 16 天后，运用原位物探测试手段，测得注浆前增加了 300m/s，刚度得到了提升，稳定性也有了巩固，该团队切块进行了无限抗压强度（UCS）试验，测得多个切块式样的抗压强度 0.7~12.4MPa 范围之间，CaCO3生成量为 110kg/m3，承载力得到了显著另外，Whiffin 等研究者之前就利用 MICP 技术也都分别对 16cm、1m 砂柱进行了成功的胶结[22,39-40]。这些实验结果为 MICP 技术应用于工程地基加固奠定了理论基础。
混合均匀，制备固体培养基，在玻璃皿内倒入固体培养基，制如图 2-3(a)），此处应注意把制备好的固体平板先正放待其冷凝，体平板冷凝后放入培养箱中（图 2-2）保持 32℃的温度将其放置 2(b)），目的是观察制备的固体平板是否感染其它菌种；2） 24h 之后若固体平板完好，则将其从培养箱中拿出放在超净台线实验，将接种环在酒精灯上反复烧红 3 至 4 次（目的是防止接种种），基于冷却凝固好的平板，从冰箱中拿出装有菌液的 EP 管，分融化，然后用接种环蘸取 EP 管中的菌液，在固体平板上划 Z 字形线区分为四个区，四个区不同程度的都要划线；3） 划完线后，将平板在酒精灯上打圈烧三到四遍，起到杀菌作用菌，然后将划好的平板倒置，放入振荡培养箱（如图 2-2 所示）最间大约 20 小时左右，单菌落就会长出，长有试验所需的巴氏生孢体平板就制备成功（如图 2-3(c)），然后将制备好的菌种平板利用入 4℃冰箱中待用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ACF电吸附去除盐离子及其选择吸附性研究[J]. 魏永,赵威,石舟翔,江晓栋,姚维昊. 工业水处理. 2018(09)
[2]纤维掺量对珊瑚砂微生物固化体力学性能的影响[J]. 宋平,方祥位,李洋洋. 兵器装备工程学报. 2017(10)
[3]微生物矿化风沙土强度及孔隙特性的试验研究[J]. 李驰,刘世慧,周团结,高瑜,姚德. 力学与实践. 2017(02)
[4]微生物注浆固化粉土的微观结构与作用机理[J]. 邵光辉,尤婷,赵志峰,刘鹏,冯建挺. 南京林业大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]营养盐浓度对胶结砂试样物理力学特性试验研究[J]. 王绪民,郭伟,余飞,易朝,孙霖. 岩土力学. 2016(S2)
[6]颗粒粒径对微生物固化砂土强度影响的试验研究[J]. 崔明娟,郑俊杰,赖汉江. 岩土力学. 2016(S2)
[7]微生物诱导矿化材料的耐腐蚀性能试验研究[J]. 李驰,王燕星,周团结,秦骁,李弘妍. 内蒙古工业大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]Experiments on and predictions about properties of sand bonded by microbe cement[J]. QIAN ChunXiang,RONG Hui,YU XiaoNiu,WANG Xin. Science China（Technological Sciences）. 2016(08)
[9]微生物岩土技术的研究进展[J]. 何稼,楚剑,刘汉龙,高玉峰,李冰. 岩土工程学报. 2016(04)
[10]微生物水泥的胶结过程[J]. 荣辉,钱春香,张磊,高桂波,何智海,杨久俊. 硅酸盐学报. 2015(08)
博士论文
[1]高强微生物砂浆机理与工作性能研究[D]. 杨钻.清华大学 2013
硕士论文
[1]活性炭纤维（ACF）强化电动学修复Cr（Ⅵ）污染土壤效果的研究[D]. 李青青.太原理工大学 2018
[2]微生物诱导碳酸钙沉淀技术优化及其在粉土固化中的应用[D]. 程留全.华北水利水电大学 2018
[3]粉土中微生物灌浆诱导沉积物填充效果的研究[D]. 周锋.扬州大学 2016
[4]微生物水泥胶结砂体的界面及其对性能的影响[D]. 王欣.东南大学 2015
[5]微生物用于砂土胶凝和混凝土裂缝修复的试验研究[D]. 张越.清华大学 2014
[6]微生物反硝化土体加固新技术初探[D]. 范珊珊（Saima Fazal （Pakistan））.华中科技大学 2012
[7]微生物成因土工材料实验及应用研究[D]. 沈吉云.清华大学 2009
本文编号：3398496
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
颗粒表面微生物诱导CaCO3过程示意图
王瑞兴等[36]利用生物覆膜技术与其它方法（喷涂、浸泡）分别对水泥净行试验研究，得出生物覆膜较其它方法更有效，可使式块毛细吸水系数左右；清华大学的沈吉云[37]通过多因素（温度、pH、离子浓度等）分钙的生物成因，并利用生物覆膜技术于岩石表面进行了探索试验，这为表面修复提供了一项途径。Van Passen 等[38]通过 MICP 注浆技术，以大模型砂体（100m3）为对象验探索（见图 1.2），试验持续 16 天后，运用原位物探测试手段，测得注浆前增加了 300m/s，刚度得到了提升，稳定性也有了巩固，该团队切块进行了无限抗压强度（UCS）试验，测得多个切块式样的抗压强度 0.7~12.4MPa 范围之间，CaCO3生成量为 110kg/m3，承载力得到了显著另外，Whiffin 等研究者之前就利用 MICP 技术也都分别对 16cm、1m 砂柱进行了成功的胶结[22,39-40]。这些实验结果为 MICP 技术应用于工程地基加固奠定了理论基础。
混合均匀，制备固体培养基，在玻璃皿内倒入固体培养基，制如图 2-3(a)），此处应注意把制备好的固体平板先正放待其冷凝，体平板冷凝后放入培养箱中（图 2-2）保持 32℃的温度将其放置 2(b)），目的是观察制备的固体平板是否感染其它菌种；2） 24h 之后若固体平板完好，则将其从培养箱中拿出放在超净台线实验，将接种环在酒精灯上反复烧红 3 至 4 次（目的是防止接种种），基于冷却凝固好的平板，从冰箱中拿出装有菌液的 EP 管，分融化，然后用接种环蘸取 EP 管中的菌液，在固体平板上划 Z 字形线区分为四个区，四个区不同程度的都要划线；3） 划完线后，将平板在酒精灯上打圈烧三到四遍，起到杀菌作用菌，然后将划好的平板倒置，放入振荡培养箱（如图 2-2 所示）最间大约 20 小时左右，单菌落就会长出，长有试验所需的巴氏生孢体平板就制备成功（如图 2-3(c)），然后将制备好的菌种平板利用入 4℃冰箱中待用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ACF电吸附去除盐离子及其选择吸附性研究[J]. 魏永,赵威,石舟翔,江晓栋,姚维昊. 工业水处理. 2018(09)
[2]纤维掺量对珊瑚砂微生物固化体力学性能的影响[J]. 宋平,方祥位,李洋洋. 兵器装备工程学报. 2017(10)
[3]微生物矿化风沙土强度及孔隙特性的试验研究[J]. 李驰,刘世慧,周团结,高瑜,姚德. 力学与实践. 2017(02)
[4]微生物注浆固化粉土的微观结构与作用机理[J]. 邵光辉,尤婷,赵志峰,刘鹏,冯建挺. 南京林业大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]营养盐浓度对胶结砂试样物理力学特性试验研究[J]. 王绪民,郭伟,余飞,易朝,孙霖. 岩土力学. 2016(S2)
[6]颗粒粒径对微生物固化砂土强度影响的试验研究[J]. 崔明娟,郑俊杰,赖汉江. 岩土力学. 2016(S2)
[7]微生物诱导矿化材料的耐腐蚀性能试验研究[J]. 李驰,王燕星,周团结,秦骁,李弘妍. 内蒙古工业大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]Experiments on and predictions about properties of sand bonded by microbe cement[J]. QIAN ChunXiang,RONG Hui,YU XiaoNiu,WANG Xin. Science China（Technological Sciences）. 2016(08)
[9]微生物岩土技术的研究进展[J]. 何稼,楚剑,刘汉龙,高玉峰,李冰. 岩土工程学报. 2016(04)
[10]微生物水泥的胶结过程[J]. 荣辉,钱春香,张磊,高桂波,何智海,杨久俊. 硅酸盐学报. 2015(08)
博士论文
[1]高强微生物砂浆机理与工作性能研究[D]. 杨钻.清华大学 2013
硕士论文
[1]活性炭纤维（ACF）强化电动学修复Cr（Ⅵ）污染土壤效果的研究[D]. 李青青.太原理工大学 2018
[2]微生物诱导碳酸钙沉淀技术优化及其在粉土固化中的应用[D]. 程留全.华北水利水电大学 2018
[3]粉土中微生物灌浆诱导沉积物填充效果的研究[D]. 周锋.扬州大学 2016
[4]微生物水泥胶结砂体的界面及其对性能的影响[D]. 王欣.东南大学 2015
[5]微生物用于砂土胶凝和混凝土裂缝修复的试验研究[D]. 张越.清华大学 2014
[6]微生物反硝化土体加固新技术初探[D]. 范珊珊（Saima Fazal （Pakistan））.华中科技大学 2012
[7]微生物成因土工材料实验及应用研究[D]. 沈吉云.清华大学 2009
本文编号：3398496
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