微生物岩土工程技术的过去、现在与未来

微生物岩土工程技术作为一种新兴的生态友好型岩土体改良加固技术,应用前景广阔。但限于理论水平和研究手段,该技术仍存在较多不足,难以实现高效固化,由此成为大规模现场应用的瓶颈。而提升固化效率的关键在于明确其作用原理和影响机制。文章梳理了微生物诱导碳酸钙沉积技术(MICP)的研究现状,系统归纳了固化原理和改良岩土体的物理力学特性,并分析得出固化效率主要受到反应物自身和外部环境两方面的影响。当前MICP技术已初步应用于土体固化、裂缝修复、防渗处理、污染修复及微生物水泥等领域,但由于矿化难以均匀、反应物不经济、微生物及脲酶活性期短且受环境干扰大、代谢产物附带毒性、现场应用性差,该技术目前主要限于实验室水平。作者分别提出了可能的突破与改进方向,并结合实验室成果指出豆粕进行菌体扩培和脲酶供给的碳源优势,以及将磷石膏作为现场钙源的环保性和经济性,以期为从事微生物岩土工程研究与技术开发的人员提供参考。

块石破碎性质对土石混合体剪切带厚度的影响研究

土石混合体作为一种典型的浅表层堆积体,常引发不同规模的滑坡灾害。本文通过对比土石混合体在室内大型直剪和离散元(PFC2D)数值模拟直剪条件下剪切带厚度随含石量和上覆压力的变化特征,以期进一步揭示影响土石混合体剪切带厚度的主要控制因素。试验结果显示,室内试验中土石混合体的剪切带厚度主要受含石量的影响,其次为上覆压力,受块石尺寸的影响不明显。剪切带厚度随含石量从0增加到50%时表现为增大的趋势,随含石量的继续增大而表现为减小的趋势。但上覆应力小于200 kPa时,剪切带厚度随上覆应力的增大表现为增大的趋势,但上覆应力超过200 kPa时,其值表现为减小的趋势。然而,在数值模拟计算中,考虑块石不可破碎的情况下剪切带裂纹区域的宽度随含石量和上覆压力的增大表现为持续增大的趋势特征。分析认为,土石混合体剪切中大块石之间咬合后的齿轮带动效应是促使剪切带厚度增大的重要原因,而骨架结构含石量以及高垂直应力下块石咬合部位因高度的应力集中,随后导致的咬合棱角破碎,块石变形被限制在一定的区域内,却抑制了剪切带厚度的进一步增大。相反,在块石不可破碎的数值模拟计算中,高含石量试样内块石可持续的咬合滚动,促使周围的块石也发生变形,进而增大了剪切带的厚度。研究结果有利于揭示土石混合体的剪切变形破坏机制。

生态防护在高速公路护坡中的应用研究

在系统总结国内外常用护坡方法的基础上,提出了要将工程护坡和植被护坡相结合的思想。文章介绍了一种新的特别适用于膨胀土边坡的生态防护方法———锚杆框架梁护坡,并对这种防护的护坡原理、力学机制、施工工艺等做了较为详细的阐述。

土工格栅在加固高速公路路堤中的应用研究

土工格栅应用到高速公路路基中,对土性参数c,?值有不同程度的改善作用,在一定程度上解决了特殊土的施工问题。土工格栅蠕变试验表明,在相同荷载作用下,强度大的格栅应变较小;并且荷载变化及温度大小对格栅流变性有显著影响。有限元分析是研究加筋作用效果的一种有效方法,它可定性比较多种加筋方案的优劣。利用PLAXIS有限元模拟不同工况下的沉降量,表明土工格栅在限制水平方向位移比限制垂直方向位移更有效。现场荷载试验表明,土工格栅加筋能使路基承载力成倍提高,改善土体应力环境,有效地均衡差异沉降和减少总沉降量。土工格栅对路堤加固有显著作用,值得在实际工程中广泛应用。

非饱和膨胀土SWCC研究

研究土体吸力与含水量关系,对于非饱和土的变形和强度问题,有重要的应用价值。利用非饱和土三轴仪对膨胀土进行试验研究,比较系统地分析了矿物成分、孔隙结构、土体应力状态、应力历史等因素对土-水特征曲线的影响。尤其土的矿物成分和孔隙结构是主要的影响因素。综合考虑各种因素的影响,通过室内和野外吸力量测,对土-水特征曲线进行拟合、比较,建立了幂函数模型。由土-水特征曲线可知,室内干湿循环土-水特征曲线具有明显的差异性,野外土-水特征曲线的差异性不明显,并与室内浸湿曲线相似。将野外曲线和浸湿曲线结合起来,推算非饱和状态下土的渗透性、抗剪强度等指标,可以较好地解决岩土力学问题。

膨胀土胀缩变形规律与灾害机制研究

采用普通固结仪和收缩仪分别进行蒙自重塑膨胀土浸水膨胀变形试验和膨胀土失水收缩变形试验,系统地研究了不同初始状态下膨胀土胀缩变形规律与致灾机制,并应用DoesResponse模型,定量模拟了膨胀土胀缩时程规律。研究表明,蒙自膨胀土胀缩变形差异较大,一般吸水膨胀率远大于失水收缩率,相似状态下试样膨胀系数越大,收缩系数亦越大,表现出较强的各向异性;膨胀土含有的大量细小黏土颗粒与较强的蒙脱石晶体矿物及显著的微结构特征,是其产生强烈胀缩变形灾害的内因与本质,而土中发育的微孔隙-裂隙结构及其初始状态,是发生胀缩变形灾害的外因。

改良黄土强度特性与工程处置试验研究

本文针对山西朔州典型黄土,利用素黄土与石灰粉煤灰、石灰水泥、水泥粉煤灰三种改良黄土,进行了击实特性、抗剪强度特性及崩解特性试验研究,提出了黄土改良的最佳方案,并采用该方案对山西某煤矿电梯井填方段进行了数值模拟分析,验证了石灰粉煤灰改良黄土工程应用的可行性。试验结果表明:粉煤灰与黄土形成致密的混合结构,石灰的掺入,激活了粉煤灰的活性,发生了一系列的水化反应,使改良黄土的强度大大提高,改良黄土在物理力学性质方面有明显改善。

大断面浅埋黄土隧道围岩变形特性分析

以忻州大断面黄土隧道为工程背景,针对三台阶七步开挖法施工条件下的围岩变形特性进行了现场测试分析,采用Midas/GTS三维有限元软件进行施工模拟分析,并结合隧道围岩位移弹塑性解析法进行了验证。分析结果表明:地表沉降、拱顶下沉及洞周水平收敛随上、中、下台阶的开挖变化较大,尤其是下台阶的开挖,其收敛出现突变;仰拱浇筑前,拱顶和地表沉降及洞周水平收敛占总变形比例分别为85%、80%和90%,且仰拱施作完成后变形基本稳定;各部位围岩内部位移与距开挖轮廓线距离成反比,距开挖轮廓线4.5 m处约为1.5 m处的24~50%,且拱顶和拱脚处围岩内部位移较明显,数值计算塑性破坏区分布与实测结果吻合;支护时机与强度对围岩后期变形仍存在一定的影响,拱脚是施工中的薄弱部位,应提高支护强度;拱顶下沉数值计算和弹塑性解析解与实测结果变形规律基本吻合,且较实测值分别大16%和11%。

基于核磁共振法的页岩纳米孔隙结构特征研究

选取威远海相页岩(1~#)、焦石坝海相页岩(2~#)、瑶曲凝灰岩(4~#)及瑶曲陆相页岩(5~#和6~#),采用场发射扫描电镜(FE-SEM)与低场核磁共振(NMR),研究中国海相页岩和陆相页岩之间的孔隙结构特征的差异化特征。核磁共振冻融法(NMRC)可以精细探测页岩的纳米范围的孔隙结构。该方法可以拓展到结合核磁共振弛豫分析进行微观测量,详细探测不同孔径尺度下页岩的孔隙结构。测试温度梯度变化越小,孔隙分布测量的结果越精细。测试结果表明,从样品5~#,2~#,6~#,1~#至样品4~#的孔隙率逐个减小。NMRC,LFNMR,压汞法(MIP),气体吸附法(GA)在它们各自的有效测量范围内,孔径分布表现出良好的一致性。因此,将NMRC,LFNMR与GA和MIP等方法组合,可以更准确地评估储层页岩的孔隙结构。研究结果表明,陆相页岩(5~#瑶曲页岩)的纳米孔隙更发育,与海相页岩相比也许具有更高的商业开发价值。

非饱和土水分特征曲线特性

为了描述非饱和土基质吸力与含水量的关系特性，进行了室内外土体水分特征曲线（SWCC）测试，分析了试样物质成分、塑性指数、孔隙结构、应力状态等因素对SWCC测试的影响；在自然边坡、挖方边坡、填方边坡上进行了基质吸力变化规律的实测，对比了在不同应力、填土条件下基质吸力变化规律的差异性。研究结果表明：同一土体的SWCC并不惟一；可以通过同条件下的室内吸湿曲线来模拟现场基质吸力和含水量的关系；当基质吸力为100-1000kPa时，SWCC呈线性关系，使得基质吸力监测的可操作性大大提高。

β-葡聚糖对肉仔鸡生产性能及免疫功能的影响

选用1日龄AA肉仔鸡480只(公雏),随机分为5个处理组。每个处理6个重复,对照组饲喂基础日粮,抗生素组饲喂基础日粮+林可霉素,三个β-葡聚糖组,在基础日粮中分别添加25、50、100mg/kgβ-葡聚糖,以研究添加β-葡聚糖对肉鸡生产性能、免疫器官、细胞和体液免疫、血清中溶菌酶含量以及盲肠内乳酸杆菌的影响。结果显示:肉仔鸡日粮中添加50mg/kgβ-葡聚糖,显著提高0～49日龄日增重和饲料转化效率(P<0.05);显著提高21日龄脾脏的相对重量(P<0.05);添加β-葡聚糖有提高非特异性免疫力的趋势。

蒙自重塑膨胀土膨胀变形特性与施工控制研究

利用普通固结仪,进行了蒙自重塑膨胀土浸水、浸盐、浸酸的膨胀变形试验,系统研究了不同初始状态下膨胀土膨胀变形特性。利用Does Response模型较好地模拟了膨胀土浸水膨胀时程规律。通过膨胀土变形三元回归分析,得出了蒙自膨胀土膨胀变形与上覆压力、初始含水率、初始干密度的定量关系。膨胀土浸盐、浸酸膨胀变形规律与浸水时相似,但由于盐溶液的渗透压力,使得浸盐膨胀变形率降低;酸溶液浓度越高,其膨胀变形率越大,稳定时间越长。膨胀土膨胀变形规律的研究,为工程设计、施工与边坡稳定性评价提供了重要指标。

基于结构相似度的稀疏编码模型

已有的稀疏编码模型采用误差的平方和作为信息保持的客观评价标准,但最近的研究表明,人眼视觉系统的主要功能是从视觉区域提取图像和视频中的结构化信息.引入结构相似度来衡量信息保持的程度,通过对改进的目标函数进行优化,获得与初级视皮层中具有局部性、朝向性和带通性的感受野相类似的基函数集.实验结果表明,改进后的稀疏编码模型更符合人眼视觉系统特性.

烧伤血清对中性粒细胞与内皮细胞粘附力学特性的影响

应用微管吸吮技术测量了烧伤血清剌激后２４ｈ内中性粒细胞（ＰＭＮ）与内皮细胞（ＥＣ）粘附力的变化，并应用流式细胞术（ＦＣＭ）检测了烧伤血清作用下介导ＰＭＮ－ＥＣ粘附的主要３个粘附分子：ＣＤ１１ａ／ＣＤ１８、ＣＤ１１ｂ／ＣＤ１８和细胞间粘附因子－１（ＩＣＡＭ－１），以探讨ＰＭＮ－ＥＣ粘附力的分子基础。发现ＰＭＮ在烧伤血清剌激后与正常体外培养的人脐静脉内皮细胞（ＨＵＶＥＣ）间粘附力迅速上升，于１ｈ达到饱和点，并在１２ｈ内保持此水平。烧伤血清剌激ＨＵＶＥＣ后与未受剌激的ＰＭＮ间粘附力逐渐升高，至２４ｈ达峰值，在以后１２ｈ内维持此水平。烧伤血清剌激后，ＰＭＮ其膜表面的ＣＤ１１ａ／ＣＤ１８、ＣＤ１１ｂ／ＣＤ１８迅速表达增强，１ｈ达峰值，在２４ｈ内维持此高表达水平；而ＨＵＶＥＣ受烧伤血清剌激后ＩＣＡＭ－１表达逐渐增多，至１２ｈ达最大值，在以后１２ｈ无明显变化。提示：烧伤血清可剌激ＰＭＮ和ＥＣ分别表达ＣＤ１１ａ／ＣＤ１８、ＣＤ１１ｂ／ＣＤ１８和ＩＣＡＭ－１，从而加强ＰＭＮ－ＥＣ粘附。

非饱和土土水特征曲线(SWCC)测试与预测

非饱和土土水特征曲线(SWCC)表示了土中含水量与吸力之间的关系。文章介绍了6种常用方法,各有其适用范围。体积压力板仪可量测最大基质吸力值为1500kPa的干燥曲线和浸湿曲线;超过1500kPa时,可用盐溶液法进行量测;Tem-ple仪可量测基质吸力达100kPa的干燥曲线;滤纸法可用于测量土体的基质吸力与总吸力;Dew-point电位计可用于量测土样总吸力变化,尤其适合渗透吸力的量测;TDR探头适合于量测小于300kPa的基质吸力。用GDS非饱和土三轴仪可以进行SWCC测试,测试范围主要取决于陶土板的进气值。用准确的数学模型对测得的含水量、吸力数据进行拟合,对于预测非饱和土力学性质、渗透系数、抗剪强度及分析边坡稳定性有重要意义。由于准确测试SWCC难度较大,并且测试影响因素较多,所以根据土体孔隙大小分布和颗粒大小分布情况预测SWCC,也是一种较好的方法。

硅酸钠改良水泥基稳定磷石膏在路面基层中的试验研究

磷石膏是一种固体废弃材料,磷石膏的堆存浪费大量土地资源,严重污染土壤与水环境,并可能引发滑坡溃坝,因此进行磷石膏的资源化利用迫在眉睫。本文采用硅酸钠改良水泥基稳定磷石膏,开展路面基层试验研究。通过无侧限抗压强度试验、水稳定性试验、干缩试验及扫描电镜试验,研究了硅酸钠在不同掺量、掺入方式、养护龄期条件下改良水泥基稳定磷石膏的物理力学特性,揭示了硅酸钠促进水泥水化并产生水化硅酸钙,从而提高混合料强度的改良机理。试验结果表明,当溶于水的硅酸钠掺量为2%～4%时,可有效改良水泥基稳定磷石膏混合料的抗压强度、水稳定性能、失水率及干缩应变,并提出在路面基层施工后的4～5 d内,是有效控制路面基层失水与干缩的最佳时间,从而可避免因水分快速散失导致裂缝的产生。

仪式性少数民族体育的当代价值——以桂北侗乡抢花炮为例

对桂北侗族聚居区三江县6个花炮节举办地的实地调查,结果发现仪式性少数民族体育在当代社会生活中有着重要的价值。从乡土文化方面来看,仪式性少数民族体育成为乡土社会文化传承的良好载体;在人文建设方面,通过建构地方族群的认同与人们的国家认同、调动社区参与、形成健康的竞赛关系以及加强族际之间的理解与沟通,仪式性少数民族体育成为促进民族稳定和谐的重要活动;在乡村治理方面,仪式性少数民族体育以健康的文体活动对不良娱乐方式形成"竞争性抑制",因而仪式性少数民族体育将成为乡村治理的有效工具。

陕西省蜱莱姆病螺旋体分子流行病学研究

采用巢式PCR和RFLP方法分析研究陕西地区不同蜱种感染莱姆病螺旋体情况及基因型.结果共检测蜱样1 116只,检测出阳性138只,阳性率为12.35%.嗜群血蜱B.b.s.l.阳性率为30.06%（107/356）,其中84只为B. garinii基因型,23只为B. afzelii基因型 达吉克斯坦革蜱B.b阳性率为3.88%（29/747）,24只为B. garinii基因型,5只为B. afzelii基因型 日本血蜱B.b.s.l.阳性率为15.38%（2/13）,均为B. garinii基因型.3个地区蜱感染莱姆病螺旋体的阳性率有显著性差异（P〈0.01,χ2=36.16）,其中以富县林区阳性率（17.44%）为最高.研究证实陕西地区嗜群血蜱、达吉克斯坦革蜱和日本血蜱存在莱姆病螺旋体的感染,以伯氏疏螺旋体B.garinii基因型为主.

阳离子改性剂改良膨胀土试验研究

膨胀土化学改性是化学岩土工程中的一项重要课题,受到广大岩土工程师的重视。结合云南某高速公路路堤工程,采用一种阳离子改性剂对膨胀土进行化学改良试验,探讨了改性剂的改性机理和效果。结果表明:改性剂可以彻底改变膨胀土的亲水性、胀缩性,降低自由膨胀率,大大改善膨胀土的颗粒级配、强度特性、水理特性等物理力学性质。改性后的膨胀土黏粒减少,粉粒增多,孔隙明显减少,结构更加致密,改性剂的"团聚"、"凝胶"效果显著。改性后的膨胀土干密度随含水率变化较小,水稳性提高,可以满足设计施工要求,降低了工程造价,可见该改性剂对膨胀土的工程性质有很大程度的改善。