微生物加固钙质砂压缩前后细观尺度变化试验研究

MICP是岩土工程领域新兴的一种环境友好型砂土加固技术,可以用于提高钙质砂的工程性能,但由于MICP加固钙质砂试样的复杂结构,需要对其细观尺度展开研究以解释宏观现象。运用CT扫描技术,对三轴压缩前后的微生物加固钙质砂试样进行三维重构,分析加载前后试样细观尺度变化。研究发现,使用CT扫描得到的二维灰度图像可以显示试样的孔隙分布,且在二维灰度图像的降噪处理过程中非局部均值滤波算法具有良好的降噪效果。在此基础上进行三维重构,结果表明,加载前试样孔隙主要分布在试样高度方向1/3处、2/3处及试样两端,加载后这部分区域的孔隙会有所增加,即加载过程中试样的破坏主要集中在试样本身已有的薄弱区域。在三维重构基础上分割显著破坏面,显示低应力水平下试样破坏模式为X共轭剪切破坏,而在高应力水平下的破坏模式为单斜面剪切破坏。

不同活性炭含量下MICP加固钙质砂的物理力学特性研究

MICP是利用微生物诱导CaCO_(3)沉淀的一项新型环保的地基处理技术,可以改善砂土的力学特性.目前,对MICP过程中细菌保留能力的相关研究相对较少,活性炭是一种具有吸附性的多孔结构物,利用活性炭的吸附性,可以增加细菌在试样中的滞留能力.基于活性炭的吸附作用,利用无侧限抗压强度试验、渗透试验及SEM电镜扫描研究了活性炭含量对MICP加固钙质砂的力学性能的影响.试验结果表明,在钙质砂中加入活性炭能够提高微生物诱导CaCO_(3)沉淀的产量,对其无侧限抗压强度和渗透特性均有所改善,最佳活性炭掺量为0.75%,这也说明了在钙质砂中加入活性炭能够解决MICP加固过程中细菌滞留不足的问题,为后续提高细菌滞留率的研究提供了可靠的试验依据.

基于机器学习预测微生物加固钙质砂统一动强度

为探究不同微生物加固程度、有效围压和相对密实度与微生物加固钙质砂的动强度系数之间的相对重要性大小,并建立相应的统一动强度准则,用以预测微生物加固钙质砂的动强度,依据86组微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术加固钙质砂的不排水三轴试验数据建立数据集,利用反向传播神经网络(BPNN)和多元自适应回归样条(MARS)方法对数据集进行训练和预测。结果表明:微生物加固程度对动强度系数的影响程度最大,有效围压的影响稍逊之,相对密实度的影响相对较小,其相对重要性大小均值分别是100%、94%与68%,基于机器学习方法对微生物加固钙质砂的动强度系数进行预测的效果优于传统方法建立的统一动强度准则所获得的结果,其中BPNN模型的预测结果更准确,MARS模型的计算效率更高。