MICP加固裂隙岩体的试验及机理研究
发布时间：2021-08-28 11:37
大量的岩体工程,如边坡、坝基、隧洞等的破坏均是沿岩体节理裂隙等软弱结构面发生破坏,而传统的裂隙岩体加固技术,如水泥灌浆、化学材料灌浆存在对环境扰动较大,不环保等问题。微生物灌浆加固（MICP）作为新型无毒、无污染的学科交叉技术近年来成为研究热点,该技术目前主要运用在沙土固化方面,并取得大量研究成果。本文在前人的研究基础之上,尝试将微生物灌浆加固运用到裂隙岩体加固中。本文首先从土壤提取得到产脲酶微生物,为提高微生物的脲酶活性,对自提取产脲酶细菌和巴氏芽孢杆菌进行室内正交试验,得到微生物最佳培养条件。同时,为给后续裂隙岩体加固提供试验基础,进行了不同化学添加剂的砂柱固化试验,对加固后的砂柱进行渗流及核磁共振试验,以评价不同方案下微生物固化效果,得到最佳化学添加剂配比方案及加固流程,并建立微生物砂柱Karman-Kozeny渗流模型。最后在以上试验的基础上,进行裂隙岩体微生物灌浆加固试验,主要得到以下结论:1)从土壤中提取的微生物和巴氏芽孢杆菌经3次纯化即得纯度较高的细菌菌落,制片染色光学显微镜显示,为革兰氏阳性细菌,细胞壁主要由肽聚糖和包括磷壁酸的酸性多糖构成,由于磷壁酸带负电,故细胞表面...
【文章来源】：三峡大学湖北省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
岩体工程典型岩体裂隙图
三峡大学硕士学位论文132.3培养基的选择参考前人相关研究[43-55]及微生物学科中微生物培养基础知识，本文所用到的培养基主要有三种：固体培养基，液体培养基A（传统液体培养基）、液体培养基B（新液体培养基），如图2.2所示。培养基1L药品配比如下：固体培养基：15g琼脂、60.6g尿素、10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g氯化钠。液体培养基A：20.2g酵母提取物、10.0g硫酸铵、15.73gTrisbuffer。液体培养基B：60.6g尿素、10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g氯化钠。图2.2液体培养基（左A、右B）2.4产脲酶微生物的分离2.4.1细菌分离培养为了得到基于尿素水解原理的产脲酶细菌，从农田里采集土壤。在无菌操作台中：将1g土壤加入到装有99mL无菌水的250mL的锥形瓶中，震荡5分钟，使得土壤颗粒均匀分散，得10-2浓度的稀释液。取1mL的稀释液滴入装有9mL无菌水的小试管，依次稀释得到10-3、10-4、10-5、10-6、10-7浓度的土壤液。分别取0.2mL10-5、10-6、10-7浓度的土壤稀释液涂布到平板固体培养基上，涂布完成后将平板固体培养基倒置放在烘箱中30℃培养48小时。待平板细菌长出后，在无菌操作台中：将10mL的固体培养基装入玻璃小试管，并倒斜面。用接种环挑选平板固体培养基中单一细菌菌落接种到小试管斜面中。随后放到烘箱中30℃培养24小时。待试管斜面细菌长出后，在无菌操作台中：将100mL的液体培养基B装入容量为250mL的锥形瓶中。用接种环将试管斜面中的细菌接种到锥形瓶中，然后将锥形瓶放到摇床中30℃，100rpm转速培养24小时后测量其脲酶活性和吸光度，细菌培养基如图2.3所示。图2.3细菌培养基（平板固体培养基、液体培养基B、小试管斜面）
三峡大学硕士学位论文132.3培养基的选择参考前人相关研究[43-55]及微生物学科中微生物培养基础知识，本文所用到的培养基主要有三种：固体培养基，液体培养基A（传统液体培养基）、液体培养基B（新液体培养基），如图2.2所示。培养基1L药品配比如下：固体培养基：15g琼脂、60.6g尿素、10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g氯化钠。液体培养基A：20.2g酵母提取物、10.0g硫酸铵、15.73gTrisbuffer。液体培养基B：60.6g尿素、10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g氯化钠。图2.2液体培养基（左A、右B）2.4产脲酶微生物的分离2.4.1细菌分离培养为了得到基于尿素水解原理的产脲酶细菌，从农田里采集土壤。在无菌操作台中：将1g土壤加入到装有99mL无菌水的250mL的锥形瓶中，震荡5分钟，使得土壤颗粒均匀分散，得10-2浓度的稀释液。取1mL的稀释液滴入装有9mL无菌水的小试管，依次稀释得到10-3、10-4、10-5、10-6、10-7浓度的土壤液。分别取0.2mL10-5、10-6、10-7浓度的土壤稀释液涂布到平板固体培养基上，涂布完成后将平板固体培养基倒置放在烘箱中30℃培养48小时。待平板细菌长出后，在无菌操作台中：将10mL的固体培养基装入玻璃小试管，并倒斜面。用接种环挑选平板固体培养基中单一细菌菌落接种到小试管斜面中。随后放到烘箱中30℃培养24小时。待试管斜面细菌长出后，在无菌操作台中：将100mL的液体培养基B装入容量为250mL的锥形瓶中。用接种环将试管斜面中的细菌接种到锥形瓶中，然后将锥形瓶放到摇床中30℃，100rpm转速培养24小时后测量其脲酶活性和吸光度，细菌培养基如图2.3所示。图2.3细菌培养基（平板固体培养基、液体培养基B、小试管斜面）
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙质砂与石英砂渗透性差异对比试验[J]. 廖仁国,周先齐,蔡燕燕,张小燕. 华侨大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]浅谈正交试验法面层水泥混凝土配合比设计[J]. 吴善圳. 福建建材. 2019(09)
[3]低温条件下微生物诱导固化对比研究[J]. 孙潇昊,缪林昌,吴林玉,王呈呈,陈润发. 岩土力学. 2018(S2)
[4]重复剪切作用下节理强度和形貌特征劣化规律[J]. 邓华锋,肖瑶,李建林,段玲玲,支永艳,潘登. 岩土工程学报. 2018(S2)
[5]白砂岩、大理岩及花岗岩加锚剪切力学特性研究[J]. 刘泉声,雷广峰,彭星新,魏莱,罗慈友. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[6]沙漠微生物矿化覆膜及其稳定性的现场试验研究[J]. 李驰,王硕,王燕星,高瑜,斯日古楞. 岩土力学. 2019(04)
[7]人工湖泊微生物灌浆的新型生态防渗技术研究[J]. 李娜,赵宇,李凯,王丽娟. 水利与建筑工程学报. 2018(02)
[8]钙质砂的渗透特性及其影响因素探讨[J]. 胡明鉴,蒋航海,朱长歧,翁贻令,阮洋,陈伟俊. 岩土力学. 2017(10)
[9]微生物沉积碳酸钙固化砂土试验研究[J]. 孙潇昊,缪林昌,童天志,王呈呈. 岩土力学. 2017(11)
[10]微生物胶结在防治堤坝破坏中的应用研究[J]. 刘璐,沈扬,刘汉龙,楚剑. 岩土力学. 2016(12)
博士论文
[1]库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D]. 邓华锋.武汉大学 2010
硕士论文
[1]微生物诱导碳酸钙沉淀在裂隙岩体加固中的应用[D]. 李津达.合肥工业大学 2019
[2]MICP微生物优选及其对垃圾焚烧飞灰稳定化的效果研究[D]. 丁晓青.浙江理工大学 2019
[3]微生物诱导碳酸钙矿化过程的多因素调控研究[D]. 王子宁.兰州大学 2019
[4]产脲酶菌诱导碳酸钙沉积及对重金属Cd2+/Pb2+的去除研究[D]. 李成杰.武汉科技大学 2018
[5]微生物诱导矿化材料耐候性能试验研究[D]. 秦骁.内蒙古工业大学 2017
[6]MICP加固粗颗粒盐渍土试验及机理分析[D]. 王博.哈尔滨工业大学 2017
[7]单齿型岩体结构面抗剪强度的应力效应研究[D]. 李超.浙江科技学院 2017
[8]微生物诱导矿化材料的耐腐蚀性能试验研究[D]. 周团结.内蒙古工业大学 2016
[9]微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的试验研究[D]. 赵程程.山东建筑大学 2015
[10]三峡翻坝公路隧道岩体稳定分析与治理措施研究[D]. 李桂.河南理工大学 2009
本文编号：3368442
【文章来源】：三峡大学湖北省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
岩体工程典型岩体裂隙图
三峡大学硕士学位论文132.3培养基的选择参考前人相关研究[43-55]及微生物学科中微生物培养基础知识，本文所用到的培养基主要有三种：固体培养基，液体培养基A（传统液体培养基）、液体培养基B（新液体培养基），如图2.2所示。培养基1L药品配比如下：固体培养基：15g琼脂、60.6g尿素、10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g氯化钠。液体培养基A：20.2g酵母提取物、10.0g硫酸铵、15.73gTrisbuffer。液体培养基B：60.6g尿素、10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g氯化钠。图2.2液体培养基（左A、右B）2.4产脲酶微生物的分离2.4.1细菌分离培养为了得到基于尿素水解原理的产脲酶细菌，从农田里采集土壤。在无菌操作台中：将1g土壤加入到装有99mL无菌水的250mL的锥形瓶中，震荡5分钟，使得土壤颗粒均匀分散，得10-2浓度的稀释液。取1mL的稀释液滴入装有9mL无菌水的小试管，依次稀释得到10-3、10-4、10-5、10-6、10-7浓度的土壤液。分别取0.2mL10-5、10-6、10-7浓度的土壤稀释液涂布到平板固体培养基上，涂布完成后将平板固体培养基倒置放在烘箱中30℃培养48小时。待平板细菌长出后，在无菌操作台中：将10mL的固体培养基装入玻璃小试管，并倒斜面。用接种环挑选平板固体培养基中单一细菌菌落接种到小试管斜面中。随后放到烘箱中30℃培养24小时。待试管斜面细菌长出后，在无菌操作台中：将100mL的液体培养基B装入容量为250mL的锥形瓶中。用接种环将试管斜面中的细菌接种到锥形瓶中，然后将锥形瓶放到摇床中30℃，100rpm转速培养24小时后测量其脲酶活性和吸光度，细菌培养基如图2.3所示。图2.3细菌培养基（平板固体培养基、液体培养基B、小试管斜面）
三峡大学硕士学位论文132.3培养基的选择参考前人相关研究[43-55]及微生物学科中微生物培养基础知识，本文所用到的培养基主要有三种：固体培养基，液体培养基A（传统液体培养基）、液体培养基B（新液体培养基），如图2.2所示。培养基1L药品配比如下：固体培养基：15g琼脂、60.6g尿素、10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g氯化钠。液体培养基A：20.2g酵母提取物、10.0g硫酸铵、15.73gTrisbuffer。液体培养基B：60.6g尿素、10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g氯化钠。图2.2液体培养基（左A、右B）2.4产脲酶微生物的分离2.4.1细菌分离培养为了得到基于尿素水解原理的产脲酶细菌，从农田里采集土壤。在无菌操作台中：将1g土壤加入到装有99mL无菌水的250mL的锥形瓶中，震荡5分钟，使得土壤颗粒均匀分散，得10-2浓度的稀释液。取1mL的稀释液滴入装有9mL无菌水的小试管，依次稀释得到10-3、10-4、10-5、10-6、10-7浓度的土壤液。分别取0.2mL10-5、10-6、10-7浓度的土壤稀释液涂布到平板固体培养基上，涂布完成后将平板固体培养基倒置放在烘箱中30℃培养48小时。待平板细菌长出后，在无菌操作台中：将10mL的固体培养基装入玻璃小试管，并倒斜面。用接种环挑选平板固体培养基中单一细菌菌落接种到小试管斜面中。随后放到烘箱中30℃培养24小时。待试管斜面细菌长出后，在无菌操作台中：将100mL的液体培养基B装入容量为250mL的锥形瓶中。用接种环将试管斜面中的细菌接种到锥形瓶中，然后将锥形瓶放到摇床中30℃，100rpm转速培养24小时后测量其脲酶活性和吸光度，细菌培养基如图2.3所示。图2.3细菌培养基（平板固体培养基、液体培养基B、小试管斜面）
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙质砂与石英砂渗透性差异对比试验[J]. 廖仁国,周先齐,蔡燕燕,张小燕. 华侨大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]浅谈正交试验法面层水泥混凝土配合比设计[J]. 吴善圳. 福建建材. 2019(09)
[3]低温条件下微生物诱导固化对比研究[J]. 孙潇昊,缪林昌,吴林玉,王呈呈,陈润发. 岩土力学. 2018(S2)
[4]重复剪切作用下节理强度和形貌特征劣化规律[J]. 邓华锋,肖瑶,李建林,段玲玲,支永艳,潘登. 岩土工程学报. 2018(S2)
[5]白砂岩、大理岩及花岗岩加锚剪切力学特性研究[J]. 刘泉声,雷广峰,彭星新,魏莱,罗慈友. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[6]沙漠微生物矿化覆膜及其稳定性的现场试验研究[J]. 李驰,王硕,王燕星,高瑜,斯日古楞. 岩土力学. 2019(04)
[7]人工湖泊微生物灌浆的新型生态防渗技术研究[J]. 李娜,赵宇,李凯,王丽娟. 水利与建筑工程学报. 2018(02)
[8]钙质砂的渗透特性及其影响因素探讨[J]. 胡明鉴,蒋航海,朱长歧,翁贻令,阮洋,陈伟俊. 岩土力学. 2017(10)
[9]微生物沉积碳酸钙固化砂土试验研究[J]. 孙潇昊,缪林昌,童天志,王呈呈. 岩土力学. 2017(11)
[10]微生物胶结在防治堤坝破坏中的应用研究[J]. 刘璐,沈扬,刘汉龙,楚剑. 岩土力学. 2016(12)
博士论文
[1]库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D]. 邓华锋.武汉大学 2010
硕士论文
[1]微生物诱导碳酸钙沉淀在裂隙岩体加固中的应用[D]. 李津达.合肥工业大学 2019
[2]MICP微生物优选及其对垃圾焚烧飞灰稳定化的效果研究[D]. 丁晓青.浙江理工大学 2019
[3]微生物诱导碳酸钙矿化过程的多因素调控研究[D]. 王子宁.兰州大学 2019
[4]产脲酶菌诱导碳酸钙沉积及对重金属Cd2+/Pb2+的去除研究[D]. 李成杰.武汉科技大学 2018
[5]微生物诱导矿化材料耐候性能试验研究[D]. 秦骁.内蒙古工业大学 2017
[6]MICP加固粗颗粒盐渍土试验及机理分析[D]. 王博.哈尔滨工业大学 2017
[7]单齿型岩体结构面抗剪强度的应力效应研究[D]. 李超.浙江科技学院 2017
[8]微生物诱导矿化材料的耐腐蚀性能试验研究[D]. 周团结.内蒙古工业大学 2016
[9]微生物诱导碳酸钙沉积修复混凝土裂缝的试验研究[D]. 赵程程.山东建筑大学 2015
[10]三峡翻坝公路隧道岩体稳定分析与治理措施研究[D]. 李桂.河南理工大学 2009
本文编号：3368442
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