微生物固化粉土坡面的植物适生性研究

微生物固化粉土坡面能够提高粉土边坡的抗侵蚀能力,微生物固化防护层的物理力学特性以及植物的适生性是影响该技术应用的重要因素。采用巴氏芽孢杆菌以及胶结液对粉土进行表层喷洒固化处理,研究高羊茅和披碱草在微生物固化表层的粉土中的出苗生长情况。试验结果显示,提高胶结液浓度能够获得更高的粉土表层固化层强度。采用高浓度胶结液的固化层水稳定性更好。粉土表层经微生物固化后高羊茅和披碱草的出苗率随着固化层贯入阻力的提高而降低,出苗时间延迟4~5 d。固化层贯入阻力低于280 kPa时,出苗率可达到80%以上。采用菌液和浓度为0.75~1.00 mol/L、喷洒量0.06 mL/cm 2的胶结液喷洒3遍处理,可以保证粉土坡面既具有一定防护强度,又能够保证高羊茅正常生长。粉土经微生物固化表层后不适于披碱草的生长。研究结果表明,微生物固化粉土坡面对草本植物具有一定的适生性;植物种类及固化层强度是影响出苗率和出苗速率指数的重要因素。将微生物坡面防护与植物防护相结合的粉土坡面防护技术有良好的发展潜力。

微生物单点注浆固土胶结区的形态演变特征

微生物注浆加固地基时,胶结区的形态和特性是影响地基承载性能的核心因素。为揭示微生物注浆固土胶结区形态演变特征及其影响因素,采用立式平板试验槽开展微生物单点注浆固化砂土试验,研究不同轮次注浆过程中胶结区形态变化以及微生物诱导胶结矿物的分布规律。试验结果显示:菌液通过注浆孔注入砂土后,在竖直平面内发生二维渗流扩散,细菌浓度以注浆口为中心呈非对称分布,OD600等值线前锋面在水平扩展的同时,向下方偏转。水平方向上,菌液浓度OD600值受土体的反滤与吸附作用控制,在水平的扩散路径上沿程衰减,受此影响,微生物诱导产生的胶结碳酸钙含量也呈现显著的沿程衰减现象;竖直方向上,菌液浓度OD600值受细菌重力下沉与土体反滤、吸附作用共同影响,注浆口以下的衰减速度明显低于注浆口以上。胶结液的重力下沉现象明显,使细菌诱导产生的碳酸钙分布与细菌浓度分布衰减规律不再一致,碳酸钙优先在槽底处沉积。经过多轮注浆后,稳定加固体底部的碳酸钙生成量最高,表层的碳酸钙生成量最低。受碳酸钙空间分布的影响,胶结区在无侧向边界约束时呈堆积锥体扩展,而在有侧向边界约束时呈U形叠加扩展。研究结果表明,影响胶结区形态演变的主要因素是土体对细菌的反滤与吸附作用、细菌的重力下沉、胶结液的重力下沉,这些因素也是导致微生物注浆固土胶结不均匀的内在原因。

微生物诱导碳酸钙沉淀影响因素研究进展分析

近年来,微生物诱导碳酸钙沉淀(microbial induced calcite precipitation,MICP)技术由于其对环境友好,无噪音,成本低廉等优点广受关注.MICP技术实质是诱导微生物在土体间隙间生成碳酸钙沉淀,进行胶结与加固土体,从而提高土体的力学强度.但是MICP技术在实际操作中会受到众多影响因素的限制与约束.基于文献资料,系统总结了钙离子源、温度、pH、胶结液浓度、营养液浓度、土颗粒大小、菌液注射方式等关键因素对MICP技术的影响,并阐述了这些影响因素的研究不足之处和未来发展方向.主要得到了以下几点结论:不同的钙源、土颗粒大小以及菌液注射方式会产生不同的处理结果;随着温度以及pH增长,固化效果先升高后减低,不同胶结液浓度以及营养液浓度影响效果不同,会达到一个最适区间;在土体中加入一定量的纤维可以增强土体的力学性能,改良固化效果.从实际应用角度上,MICP技术在加固土体、减少入渗、岩体及文物修复、防风固沙、减少河岸侵蚀、除重金属、混凝土裂纹修复、再生骨料强化等方面有着非常广阔的应用前景,对此技术深入研究具有重要意义.