MICP胶结钙质砂的强度试验及强度离散性研究

对钙质砂进行微生物固化可以显著改善其强度等力学特性,但不可避免地会出现强度离散的现象。为控制微生物固化钙质砂强度离散性,以更好应用于工程实际,本文对3种粒径级配的钙质砂进行微生物固化,并基于无侧限抗压强度试验、比重测试、碳酸钙含量测定,探讨颗粒粒径、胶结水平对微生物固化钙质砂相关物理指标、强度以及强度离散性的影响;同时开展扫描电镜(SEM)测试,进一步分析微生物固化钙质砂表面细观结构,探讨强度增长的内在机理,分析影响强度离散的主要因素。结果表明:微生物固化钙质砂的强度及其离散性均随胶结水平的提高而提高;MICP胶结产生的碳酸钙晶体"包裹"钙质砂颗粒的现象不利于强度的高效形成;微生物固化钙质砂的强度离散性主要由钙质砂土骨架差异性以及碳酸钙分布均匀性决定。

微生物固化砂土强度增长机理及影响因素试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可以显著改善砂土的工程力学特性,但其固化效果易受诸多因素影响。基于不同胶结水平微生物固化砂土试样,开展固结排水三轴剪切试验和扫描电镜测试,探讨了MICP技术的固化效果及其相关机理;在此基础上,研究了胶结液浓度、砂土初始密实度、胶结液浓度配比等因素对微生物固化砂土抗剪强度的影响。结果表明:随着胶结水平的提高,微生物固化砂土试样强度提高,试样的脆性也越显著。微生物固化砂土强度的增长主要源于碳酸钙晶体对土体黏聚强度的提高。微生物固化砂土的强度主要包括土骨架强度和碳酸钙晶体胶结强度两部分,前者受土体性质及相关参数影响,后者主要取决于碳酸钙晶体的含量。采用合适的砂土初始密实度,适当提高胶结液浓度以及胶结液中尿素的浓度占比,均可提高微生物固化砂土试样的胶结强度。

微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

微生物固化(MICP)技术能显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性,在此基础上探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。

玄武岩纤维加筋微生物固化砂力学特性试验

针对微生物固化土体抗变形能力差、軔性低的特点,将离散的玄武岩纤维掺入到砂土中进行微生物固化处理,结合无侧限抗压强度试验和显微镜下观测,从宏细观角度研究不同纤维长度和掺量条件下玄武岩纤维对微生物固化砂土强度和韧性的影响.结果表明:玄武岩纤维加筋能够改善微生物固化砂土的强度和初性:纤维长度的影响与纤维掺量密切相关,当纤维掺量较低时,试样的强度和初性随着纤维长度的增加而增强;当纤维掺量较高时,试样的强度和初性随着纤维长度的增加先增强后减弱;随着纤维掺量的增加,试样的强度和韧性均先增强后减弱,最优纤维掺量为0.3%〜0.5%;研究范围内玄武岩纤维加筋最优条件为0.3%纤维掺量和20mm纤维长度.

低胶结水平MICP固化砂土脆性评价方法研究

为准确评价微生物固化(MICP)技术固化砂土脆性特征,通过分析MICP固化砂土的应力应变特性,指出目前常用的基于应力-应变曲线特征的岩石脆性指标难以直接用于表征低胶结水平MICP固化砂土的脆性特征.结合MICP固化砂土脆性特征随处理次数增加而增强的试验规律,根据相关系数分析法得出峰前弹性能比、破坏应变、最大峰后平均模量对脆性特征影响最大,并基于此提出了一种能够反映低胶结水平MICP固化砂土脆性特征的评价指标.试验结果表明:该指标能够准确反映不同胶结水平和围压水平下微生物固化砂土脆性变化趋势以及纤维加筋对其脆性的改善,对评价MICP固化砂土脆性特征具有一定的参考意义.