微生物与水泥固化南海珊瑚砂的强度及微观特征对比试验

近年来,微生物诱导碳酸钙沉积技术(microbial induced calcium carbonate precipitation, MICP)在土体加固领域受到广泛关注,但对MICP技术和水泥固化珊瑚砂的力学特性对比研究尚不充分。为了对比MICP珊瑚砂砂样和珊瑚砂水泥砂浆试样的力学特性,本试验分析了两者的破坏形式和应力应变曲线,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)试验比较了两者的微观结构。结果表明：当试样内部碳酸钙/水泥含量少于15%时,MICP试样的无侧限抗压强度要显著高于水泥砂浆试样,尤其是碳酸钙含量为5.3%、7.7%、9.1%时,MICP试样的无侧限强度为相应水泥砂浆试样强度的200%以上;当碳酸钙/水泥含量高于15%时,二者强度差值在5%以内。同时,MICP试样和珊瑚砂水泥砂浆试样的微观结构存在明显差异性。     

微生物固化含黏粒花岗岩残积土的强度机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation, MICP)可以改善花岗岩残积土的工程力学特性,但其固化效果受黏粒含量的影响较大。在花岗岩残积土中掺加不同黏粒进行MICP固化试验,对固化后的土样测定其碳酸钙含量,并进行无侧限抗压强度试验,研究不同黏粒含量对固化效果的影响。在此基础上,开展了固化后试样的核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)试验,从细观角度研究黏粒含量对花岗岩残积土的固化机理。结果表明：微生物固化土样的强度主要包括土体骨架强度和碳酸钙胶结强度两部分,前者受土体自身孔隙率影响,后者则通过碳酸钙晶体的沉积量影响固化土样的强度;随着黏粒含量的提高,试验土样内孔隙率缩小,碳酸钙的沉积量也随之减小,固化后的强度提高不明显;掺加适量的红黏土(最优黏粒含量为60%),在不改变土样其他性能条件下可以获得较高的固化强度。     

微生物诱导碳酸钙沉淀胶结加固泥岩试验研究

在水环境作用下,泥岩容易发生软化、崩解等现象,应用微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术处理重塑泥岩试样。研究了试样颗粒粒径、制备方式及MICP处理方式对碳酸钙沉淀物的影响,探讨了MICP方法治理泥岩稳定性的可行性。基于X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）、直接剪切等试验测试胶结试样,分析了胶结试样微观结构及力学性能的变化。结果表明,选用直径为1mm的30g、0.5mm的45g、0.25mm的20g制备重塑泥岩环刀样,在相同浓度营养盐条件下采用一次浸泡菌液的方式可以在试样中形成方解石型碳酸钙晶体;碳酸钙晶体沉积在颗粒接触处或填充在孔隙中形成“胶结桥”,产生胶结效果而增强试样的力学性能;不同垂直压力下胶结试样强度逐渐增加而趋于稳定值,表现为应变硬化的特征,黏聚力与内摩擦角分别提高288%、8.66%,说明微生物胶结泥岩具有较好的应用价值。     

胶结液浓度对微生物固化花岗岩残积土强度特性的影响规律

在分析花岗岩残积土物理特性的基础上,选用巴氏芽孢杆菌菌液和不同浓度的氯化钙与尿素的混合胶结液,利用设计的室内试验装置对花岗岩残积土开展不同灌注次数的微生物固化试验,并对不同工况的固化试样进行无侧限抗压强度（UCS）试验、碳酸钙生成率测试和崩解试验,同时开展X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等微观结构分析,以此探讨胶结液浓度和灌注次数对固化后花岗岩残积土强度特性的影响规律. 结果表明：试验参数范围内,灌注次数相同时,胶结液浓度为1.0 mol/L时,试样的固化效果最好;胶结液浓度相同时,灌注次数越多,试样的固化效果越好;固化试样的崩解性大大降低,崩解系数均小于30%;微生物固化生成的方解石晶体呈现明显的簇状,填充、胶结在土颗粒之间,与砂土的微生物固化特性具有一定差异性,但两者的固化过程与机理具有相似性.     

微生物注浆固化粉土的微观结构与作用机理

【目的】确定微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术注浆固化吹填粉土的强度效果,明确其微观控制因素与固土作用机理,为微生物固土技术应用于处理吹填粉土提供理论参考。【方法】通过不同注浆轮次微生物注浆固化吹填粉土,采用无侧限抗压试验、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞分析以及化学分析等方法,比较微生物注浆固化处理吹填粉土的强度、矿物成分、胶结CaCO₃含量、土体微观形貌和土体孔径分布等差异。【结果】 对吹填粉土先后恒压注入A₆₀₀=1.2的巴氏芽孢杆菌和0.1 mol/L的CaCl₂与尿素胶结溶液1～6轮后,其无侧限抗压强度较未处理土分别提高26.8%、33.0%、36.4%、39.6%、59.8%、61.8%,强度随注浆轮次的增加而增加; 微生物固化吹填粉土中的主要胶结物为方解石型CaCO₃,其在土体内部起到胶结土颗粒与填充孔隙两方面作用,微生物注浆固化粉土强度随CaCO₃含量增加而增加并存在敏感阈值,当固化粉土中的CaCO₃含量超过阈值时,固化效果会显著提升,不同粉土的阈值存在差异; 微生物注浆加固改变了吹填粉土的孔隙分布,直径10～300 μm的孔隙显著减少,对10 μm以下细小孔隙影响不大。【结论】采用微生物注浆方式固化吹填粉土是有效的。微生物注浆固化粉土的强度形成受其微观胶结结构与CaCO₃含量影响,吹填粉土的孔隙尺寸能够与巴氏芽孢杆菌的菌体尺寸相容,微生物注浆会显著减少吹填粉土中10 μm以上的孔隙。     

纤维掺量对微生物固化海洋砂土力学性能的影响

利用微生物能够固化海洋砂土,但在其固化强度和均匀性方面还有些许不足。为此本文提出纤维加筋与微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)相结合并添加活性炭的方法,制备了纤维掺量分别为0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的海砂土试样,经MICP固化后进行围压为100 kPa的三轴压缩试验以及添加活性炭(AC)和未添加活性炭(NAC)的三轴压缩对比试验。试验结果显示：围压为100 kPa时,AC试样及NAC试样的最优纤维掺量皆为0.2%;当纤维掺量为0%、0.1%和0.2%时,添加活性炭会提高试样的强度,而当纤维掺量为0.3%和0.4%时,活性炭的添加对试样强度影响不大;试样的初始弹性模量E₀和割线模量E₅₀均随纤维掺量的增大呈现先增大后减小的趋势,且在纤维掺量为0.2%时有最大值,当纤维掺量较小(为0%、0.1%和0.2%)时,添加活性炭可以提高试样的初始弹性模量E₀和割线模量E₅₀,而当纤维掺量较大(0.3%和0.4%)时,添加活性炭对试样的初始弹性模量E₀和割线模量E_...     

多种因素对纤维水泥红土加固效果的影响

为探明玄武岩纤维水泥土在低温养护条件下的力学特性,将短切玄武岩纤维按不同配比掺入取自长春地区的红土中,分两批制作历时三个月完成,试块采取自然水养,结合无侧限抗压强度试验和观测,研究了自然养护温度、龄期、单一纤维掺入比以及纤维长度对水泥土抗压强度的影响.在此基础上,进一步考虑振捣时间、含水量和混合纤维掺入比等因素,探讨了...     

微生物诱导碳酸钙沉淀提高红砂岩堆石料无侧限抗压强度的试验研究

为改善红砂岩堆石料的力学性能,采用巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀矿化技术加固红砂岩堆石料。对不同含石量的红砂岩堆石料进行无侧限抗压强度试验,并测定土体的抗压强度指标与碳酸钙产量来表征微生物改良堆石料效果,结合扫描电镜分析微生物改良堆石料的微观结构特征。结果表明：巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀改善红砂岩堆石料的抗压性能效果明显,经过恒温养护10 d矿化效率最高,土样由初期黏土的黏结作用转变为碳酸钙胶结作用,养护后期土样表现出更大的脆性特征;在一定含石量范围,微生物矿化产生的碳酸钙产量与含石量和养护时间呈正相关性,且抗压强度与碳酸钙产量呈正比关系,进一步表明碳酸钙胶结作用是试样抗压强度增大的主要因素;从SEM(scanning electron microscope)图像分析,高含石量堆石料为微生物提供更大生存繁衍和活动空间,微生物矿化生成碳酸钙晶体主要附着在土体骨架粗颗粒上和填充于颗粒间的孔隙,有效加强了土体颗粒间的胶结作用并增强了土体的力学性能。     

水泥和添加剂对高含盐水泥土强度的影响

通过室内试验研究了三种不同品种的水泥对加固连云港地区高含盐软土的适应性,并分析了水泥掺入量和添加剂变化对高含盐水泥土强度的影响．根据设计要求制作出相应的水泥土试件,采用正交试验方法进行7d,28d和90d三种龄期下试件的无侧限抗压强度的测定．试件研究结果可以定量地说明水泥品种、掺入量和添加剂对高含盐水泥土强度的影响效应,为解决水泥土加固高含盐软土地基所引起的关键技术问题提供理论指导．     

微生物注浆加固某金属尾砂过程中同步生物脱氮试验研究

为妥善处理微生物注浆加固过程中生成终产物氨氮(NH＋₄),避免造成土壤污染,需进行同步生物脱氮。设计了尾砂体注浆加固装置,采用前期筛选培育出的共生硝化反硝化菌开展微生物注浆加固尾砂试验,对比分析尾砂注浆试验结果表明:引入同步脱氮后微生物注浆加固尾砂过程中氨氮浓度与空白对照组相比有一定程度的降低,但没有明显降低;引入生物脱氮作用对微生物注浆加固尾砂试样应力随应变增长趋势与峰值应力没有影响,但两者在处于峰值破坏后的残余强度有所差异;加固12 d后,尾砂有效黏聚力增长幅度为283.77%和255.01%,有效内摩擦角增长幅度为36.71%和38.24%。     

预应力混凝土T型梁横向加固试验研究

既有线跨度33.5m预应力混凝土T型梁横向联结薄弱,梁体横向振幅超出桥梁检规限值,整体工作性能差,影响行车安全,不适应提速对桥梁的要求.本文实施一种将主梁中心距由1.8 m增大为2.0 m,将桥面板连接起来,并在桥面板下增设32处加强隔板的加固方案,通过测试验证加固效果显著.     

氯氧镁凝胶/砂增强复合材料弯曲性能的研究

研究了氯氧镁凝胶/砂增强复合材料配方各组分对弯曲性能的影响.实验结果表明,随着砂料含量的增加,材料的弯曲强度和弯曲模量也相应增加;粒径小的砂料具有更好的增强效果,也能使材料的弯曲性能提高;对于砂料含量为60%的复合材料,其弯曲强度提高了40.1%,而其弯曲模量则提高了132.1%.     

ERP沙盘模拟实验教学研究

结合ERP课程教学实践,从组织ERP沙盘模拟实验入手,提出了改革ERP沙盘模拟实验教学的建议与时策．     

在砂型冷却条件下获得奥氏体─贝氏体球墨铸铁的试验研究

本文探讨了利用冲天炉铁水，在砂型连续冷却条件下获得铸态奥氏体─氏体球墨铸铁的可能性，讨论了这种奥一贝球铁的含Ｎｉ量与其显微组织和机械性能之间的关系，分析了塑性、韧性不高的原因，阐述了在连续冷却过程中奥氏体─贝氏体组织的形成规律。介绍了铸态奥─贝球铁的生产应用情况。     

加筋砂土中土工格栅配置形状与刚性效果试验

利用室内平面应变压缩破坏试验,对加筋砂土中土工格栅配置形状及其刚性的加筋加固效果进行了考察与分析.结果表明:增加土工格栅加筋材与砂土之间的接触面积,可以明显地提高加筋砂土的压缩强度,它所带来的加筋加固效果要远大于通过提高加筋材用量或增加刚性所带来的加筋加固效果.在材料使用量一定的情况下,合理地提高土工格栅的面内配置密度,可以有效地提高加筋土的压缩强度,加筋加固效果明显.     

新型复合固化材料快速加固松软海(沙)滩的试验研究

从交通应急保障需求入手,创新性地提出了利用新型水下环氧树脂复合固化材料快速固化松软海(沙)滩的新思路并对水下环氧树脂固化材料快速加固松软海(沙)滩的强度形成机理进行了理论分析;通过室内力学性能试验,分析了这种固化材料加固松软海(沙)滩时的强度与凝胶时间的对比关系。结果表明,水下环氧树脂固化剂可以快速排除沙滩中的水分,促使环氧树脂快速形成网状立体结构,并将沙土颗粒包裹在网状体之中,在短时间内迅速形成较大的强度。因此,这种手段可以提高松软沙滩的快速通行能力,满足应急交通保障行动的时效性要求。     

袋装砂土加固地基并维护地下管道模型试验研究

袋装砂土地基加固技术的应用十分广泛。为了研究袋装砂土对地基的加固作用及对地下管道的保护效果,进行了袋装砂土加固地基并维护地下管道的室内模型试验。试验对比了有加固和无加固地基、不同砂袋数量以及不同摆放形式下的结果,总结各组试验荷载与沉降以及荷载与应变的变化规律。试验结果表明:(1)拱形截面摆放形式结合地下管道共同作用能大幅提高地基承载力;(2)有效减少地基沉降和不均匀沉降的发生;(3)显著减小地下管道的变形。因此,袋装砂土地基加固法可应用于工程实践,能够提高地基的承载力,并有效维护地下管道设施。     

砂砾石土灌浆防渗效果定量评价试验研究

通过设计试验,将不同水灰比的水泥浆液灌入到不同孔隙比的砂砾石地层中,并通过室内压水试验对结石体的防渗效果进行了检测．试验结果显示,水灰比和孔隙比对砂石料结石体渗透系数的影响并不明显,只要砂料的孔隙被凝胶体充满,地层的渗透性状就得到了同样的改善,砂石料结石体的渗透系数可达10。-10。cm／s．而沿结石体扩散半径方向上末段的部位未被水泥浆完全充满,防渗性能较前端有所下降．为使灌浆帷幕充分发挥防渗效果,建议现场施工时使钻孔帷幕留取一定搭接量,搭接量可为最大扩散半径的10％～20％．     

沙波阻力分形表征的定床试验研究

针对沙波床面形态具有自相似性的特点,将分形几何方法引入沙波阻力问题研究,提出采用分形维数描述沙波床面的三维特征,并应用改进立方体覆盖法计算分形维数值.床面阻力根据爱因斯坦综合阻力分割方法计算,并按摩阻作用可加性原理划分为沙粒阻力与沙波阻力.在试验基础上,引入沙波几何尺度参数和平面分布参数,建立了沙波阻力系数的表达式.对公式的验证、分析和比较表明,本文公式可定量地综合体现沙波床面的三维特征对沙波阻力的影响,在某种意义上是对现有结果的改进.