1. 研究目的与意义
脲酶活性对于加固地基土体的效果、micp胶凝成的微生物砂浆的力学性能都有着很大的影响。脲酶的活性受到微生物的培养条件和工作环境条件的影响,其中国内外研究者们已经对培养环境的影响做了研究,有了初步的共识。
工作环境的影响因素包括温度、ph值、含盐量、离子浓度、离子种类,甚至包括静止状态等。然而国内外研究者对工作环境和培养环境两者相结合对脲酶活性的影响研究较少,即微生物不同活性水平在不同工作环境下,生成caco3产量和质量,相对停留在单一培养环境的溶液条件下生成caco3产量和质量,并没有考虑现实中土的真实情况,对其进行模拟分析。
微生物诱导碳酸钙沉积固化土体的研究对象大多是简单离子化学环境下的松散砂土,而实际工程中往往需要面对的是各种不同成因环境下形成的土体,其沉积化学环境存在差异。为了探索微生物岩土技术在复杂化学环境下的适用性问题,海水环境沉积的多盐海相沉积土体成为其研究的主要对象。海相沉积土具有典型的碱性多盐特点,沉积环境中盐分离子种类多、含量高。海水含有丰富的离子成分,其k 、na 、ca2 、mg2 、cl-、so42-、hco32-含量都显著高于淡水,其中的ca2 、mg2 与微生物诱导碳酸盐沉积矿物的阳离子源具有一致性,可以部分充当碳酸钙和碳酸镁沉积的钙源与镁源,能够减少人工钙源材料的消耗,促进micp进程。利用微生物固化海相沉积土必然需要研究在碱性多盐环境下micp胶结特性,以及与沉积环境化学条件之间的关联性,来解决产脲酶微生物生化过程对海相沉积土相互作用问题。
2. 国内外研究现状分析
1973年e boquet等人从土壤中分离出可诱导caco3沉淀的细菌,开启了碳酸盐生物矿化机理及应用研究的新领域。
1999年stocks等人利用巴氏芽胞杆菌在砂土中诱导沉积出具有胶结作用的碳酸钙沉淀。
2010年dejong发现微生物具有分泌的胞外聚合物及其双电层结构的特点,其可使微生物趋向吸附于颗粒表面,尿素水解过程中提高溶液ph,并且由于微生物细胞壁表面带有大量负电荷,致使溶液中的钙离子和负电荷吸附,细菌本身则作为碳酸钙成核位点。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
1.不同注浆体积,即1倍、1.5倍和2倍孔隙液体积,菌液和胶结液交替注浆
2.改善现有的注浆工艺,采用只一次注菌液后多次注胶结液的方法对土样进行加固
4. 研究创新点
以江苏东部沿海最大的填海工程东台条子泥吹填工程的海相吹填粉土为研究对象,结合海相吹填粉土的化学参数,研究碱性多盐环境和小孔喉空间中微生物诱导矿物沉积过程,揭示产脲酶微生物、诱导沉积矿物、土颗粒、离子化学环境四者之间的相互作用关系与内在微观机理。确定微生物诱导矿物沉积固化多盐海相吹填粉土工程特性的影响规律,对MICP固土注浆工艺改进进行研究。
