微生物诱导碳酸钙沉积固化砂质黏性紫色土试验研究

发布时间：2023-01-15 15:14

　　三峡库区重庆段紫色土是一种砂质黏性土,该地区降雨集中,水力冲蚀作用剧烈,极易产生水土流失,对砂质黏性紫色土进行土体加固尤为重要。土颗粒间黏结力不足是导致土壤侵蚀流失的重要原因,微生物诱导方解石沉积（microbial induced calcite precipitation,MICP）技术因能耗低、污染小而开始应用于土体加固中,能胶结土颗粒,改善土体力学特性。巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）是一种环境友好、安全无害的有益土壤细菌,其菌体大小和强耐受性适宜重庆地区高温多雨的环境。本文以砂质黏性紫色土为研究对象,采用巨大芽孢杆菌对土体进行MICP土体固化试验研究,为MICP技术在紫色土地区的地基、边坡加固和水土流失防护等工程应用提供科学依据和参考。主要研究内容如下:（1）通过正交试验优化巨大芽孢杆菌的培养基和培养条件。（2）通过电导率法和MICP试管试验研究菌种脲酶活性随时间和胶结液浓度的变化规律。（3）自主设计制作低压灌注、柔性浸泡和开孔灌注三种土体固化装置,并在开孔灌注法中探讨了菌液浓度、胶结液浓度和灌浆流速三种灌浆因素的影响。（4）通过力学试验、微观试验和固化... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 紫色土研究背景
        1.1.1 紫色土基本概况
        1.1.2 紫色土分布情况
        1.1.3 紫色土主要特性
        1.1.4 紫色土研究现状
    1.2 MICP研究背景
        1.2.1 微生物岩土技术
        1.2.2 MICP矿化作用机理
        1.2.3 MICP应用研究现状
        1.2.4 MICP影响因素研究现状
    1.3 研究意义与主要工作
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究方法
        1.3.4 技术线路
第2章 试验材料
    2.1 试验用土
        2.1.1 基本物理性质
        2.1.2 碳酸盐含量
    2.2 试验用菌
        2.2.1 菌种选择
        2.2.2 菌种激活及活菌数测定
第3章 微生物生长条件优化
    3.1 培养基优化
        3.1.1 试验方案
        3.1.2 结果与分析
    3.2 培养条件优化
        3.2.1 试验方案
        3.2.2 结果与分析
    3.3 冬夏土壤温度模拟试验
    3.4 本章小结
第4章 微生物脲酶活性研究
    4.1 脲酶活性随时间的变化规律
        4.1.1 电导率法测脲酶活性
        4.1.2 结果与分析
    4.2 胶结液浓度对脲酶活性的影响
        4.2.1 MICP试管法测脲酶活性
        4.2.2 结果与分析
    4.3 本章小结
第5章 低压灌注和柔性浸泡MICP固化试验研究
    5.1 引言
    5.2 试验设计
    5.3 试验装置和固化工艺
        5.3.1 试样制备
        5.3.2 试验装置
        5.3.3 固化工艺
    5.4 试验方法
        5.4.1 变水头渗透性试验
        5.4.2 无侧限抗压强度试验
        5.4.3 三轴固结不排水剪切试验
        5.4.4 浸水冲刷抗侵蚀试验
        5.4.5 碳酸钙生成量及均匀性测定
    5.5 试验结果与分析
        5.5.1 碳酸钙生成量及均匀性分析
        5.5.2 渗透性试验结果与分析
        5.5.3 无侧限抗压强度试验结果与分析
        5.5.4 三轴固结不排水试验结果与分析
        5.5.5 浸水冲刷抗侵蚀试验结果与分析
    5.6 本章小结
第6章 开孔灌注MICP固化试验研究
    6.1 引言
    6.2 试验设计
    6.3 试验装置和固化工艺
        6.3.1 试样制备
        6.3.2 试验装置
        6.3.3 固化工艺
    6.4 试验方法
        6.4.1 无侧限抗压强度试验
        6.4.2 碳酸钙生成量、沉积率及均匀性测定
        6.4.3 X射线衍射试验(XRD)
        6.4.4 扫描电镜试验(SEM)
    6.5 试验结果与分析
        6.5.1 矿物成分分析
        6.5.2 微观形貌分析
        6.5.3 碳酸钙生成量、沉积率及均匀性分析
        6.5.4 强度特性分析
        6.5.5 刚度特性分析
    6.6 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 主要创新点
    7.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参与的科研活动及成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物矿化作用改善岩土材料性能的影响因素[J]. 尹黎阳,唐朝生,谢约翰,吕超,蒋宁俊,施斌.  岩土力学. 2019(07)
[2]微生物诱导碳酸钙沉积加固土体的注浆方法[J]. 彭劼,黄慕凡,谢高强,田艳梅.  河海大学学报(自然科学版). 2019(03)
[3]微生物诱导碳酸钙沉积加固有机质黏土的试验研究[J]. 彭劼,温智力,刘志明,孙益成,冯清鹏,何稼.  岩土工程学报. 2019(04)
[4]紫色土和黄壤草本根土复合体抗剪性能试验研究[J]. 王耕,周腾禹,韦杰.  中国水土保持. 2019(04)
[5]土体适用MICP技术的渗透特性条件研究[J]. 李贤,汪时机,何丙辉,沈泰宇.  岩土力学. 2019(08)
[6]微生物岩土技术及其应用研究新进展[J]. 刘汉龙,肖鹏,肖杨,楚剑.  土木与环境工程学报(中英文). 2019(01)
[7]不同水土保持措施对闽西紫色土速效养分及可蚀性的影响[J]. 陈俊佳,陈志彪,陈志强,黄锦祥,张仁涛,陈海滨,蒋涛.  水土保持学报. 2019(01)
[8]重庆紫色土抗侵蚀能力的粒组效应研究[J]. 薛乐,汪时机,李贤,胡东旭,沈泰宇,江胜华.  土壤学报. 2019(03)
[9]微生物追踪固结技术在堤防防渗中的应用[J]. 谈叶飞,郭张军,陈鸿杰,陈舟.  河海大学学报(自然科学版). 2018(06)
[10]纤维加筋微生物固化砂土的力学特性[J]. 谢约翰,唐朝生,尹黎阳,吕超,蒋宁俊,施斌.  岩土工程学报. 2019(04)

博士论文
[1]微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）固化土壤实验研究[D]. 赵茜.中国地质大学（北京） 2014
[2]紫色土丘陵区土壤及养分流失机制与预测模型研究[D]. 韩建刚.西北农林科技大学 2005

硕士论文
[1]四川盆地紫色土养分肥力现状及炭基调理剂培肥效应研究[D]. 黄兴成.西南大学 2016
[2]长期不同施肥对中性紫色土肥力变化的影响[D]. 冯牧野.西南大学 2015
[3]非饱和紫色土抗剪强度影响因素研究[D]. 钟茫.西南大学 2014



本文编号：3731191