MICP固化松散砒砂岩抗水蚀机理研究

[目的]探究MICP固化松散砒砂岩效果,为减少砒砂岩区水土流失提供解决方案与理论依据。[方法]从宏观尺度(贯入强度、降雨侵蚀等)探究菌液浓度和固化频次对MICP固化砒砂岩对力学性能及其抗水蚀性能的影响,并在微观尺度(X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、热分析)解释了砒砂岩固化土的抗水蚀机理。[结果]相同固化次数下菌液浓度(OD_(600))为0.8时固化效果最好,其强度相较其他浓度可提升20%~50%;在最佳菌液浓度0.8时,固化频次为5次时砒砂岩即可获得很好的强度以及抗水蚀性,总雨蚀损失量可降至固化前的10%。菌液浓度0.8时碳酸钙含量生成最多,且多为菱形块状的方解石相,分布更加密集,随着固化次数的增加,胶结及填充效果更好。[结论]细菌及其胞外聚合物(EPS)在MICP中作为成核位点,参与碳酸钙的定位以及生长,并提高了碳酸钙的稳定性;EPS与碳酸钙以及砒砂岩中的矿物形成分子间氢键,增强了碳酸钙的胶结性能,且进一步提高了砒砂岩的强度以及抗水蚀性。