论文部分内容阅读
在城市发展与基础设施建设的过程中，地基的强度与稳定性至关重要。而地处黄土高坡的山西地区存在大量的湿陷性黄土地基，在实际建设中，多采用传统的水泥、石灰和一些化学注浆材料进行土体加固，这些材料大多会造成环境污染，消耗大量的资源，不符合环保型社会的发展。而MICP加固技术是一种新型绿色环保的加固技术，在砂土地基加固中已有应用，但是尚未对黄土地基加固有所研究。为了将该技术运用到黄土加固中，本文以山西省榆次区的马兰黄土作为研究对象，研究MICP技术加固黄土的效果。通过对巴氏芽孢杆菌活化与培养，研究该微生物的生长变化规律和脲酶活性，同时探究了该菌种的最优生长环境。在此基础上，本文对比研究了微生物法与化学法两种加固方法对黄土的加固效果。主要研究内容如下：
（1）对巴氏芽孢杆菌进行活化和培养。研究该菌种的生长变化和脲酶活性，发现在菌种生长进入32~48h时，溶液中所含微生物数量最多且脲酶活性最高。
（2）对巴氏芽孢杆菌生长环境进行优化。向菌液中加入氯化钙与尿素的混合溶液，通过控制温度和pH值两个变量，用所诱导生成的碳酸钙的量来表征微生物的活性。试验表明，温度为30℃时，所生成的碳酸钙最多，微生物活性最佳；而pH对微生物的活性影响不大。
（3）对加固后的土样进行UCS试验。用微生物菌液拌和制作重塑土样，同时将氯化钙和碳酸钠溶液重塑土样作为对照组，设置了0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L和2.0mol/L四个浓度梯度，研究MICP技术对黄土的加固效果。试验表明，MICP技术能够有效地提高黄土的强度，加固效果良好。加固后的土样强度随着浓度的增加呈现先升高后降低的趋势，在营养盐浓度为1.0mol/L时，土样的强度最高，加固效果最好。
（4）对加固后的土样进行SEM试验。通过观察黄土内部微观结构变化，发现利用MICP技术加固的黄土，土颗粒之间填充着大量的方解石晶体，证实了微生物诱导生成的碳酸钙沉淀填充在土体的孔隙中，将土颗粒胶结在一起，使得黄土的内部结构更加稳定，起到了加固的效果。
（5）对加固后的土样进行XRD试验。试验证实经过加固后的土体中矿物成分发生变化，经微生物加固的黄土试样XRD图谱中方解石波峰峰值有所增强，说明较天然土样，方解石的含量增多。经过对矿物成分含量定量计算，发现加固后的黄土试样中方解石含量增多，并且浓度为1.0mol/L的试样中方解石的含量最多。
本文试验表明，MICP技术可以作为一种新型的黄土加固方法，该技术可以有效地提高黄土的抗压强度，改变黄土的内部结构。
（1）对巴氏芽孢杆菌进行活化和培养。研究该菌种的生长变化和脲酶活性，发现在菌种生长进入32~48h时，溶液中所含微生物数量最多且脲酶活性最高。
（2）对巴氏芽孢杆菌生长环境进行优化。向菌液中加入氯化钙与尿素的混合溶液，通过控制温度和pH值两个变量，用所诱导生成的碳酸钙的量来表征微生物的活性。试验表明，温度为30℃时，所生成的碳酸钙最多，微生物活性最佳；而pH对微生物的活性影响不大。
（3）对加固后的土样进行UCS试验。用微生物菌液拌和制作重塑土样，同时将氯化钙和碳酸钠溶液重塑土样作为对照组，设置了0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L和2.0mol/L四个浓度梯度，研究MICP技术对黄土的加固效果。试验表明，MICP技术能够有效地提高黄土的强度，加固效果良好。加固后的土样强度随着浓度的增加呈现先升高后降低的趋势，在营养盐浓度为1.0mol/L时，土样的强度最高，加固效果最好。
（4）对加固后的土样进行SEM试验。通过观察黄土内部微观结构变化，发现利用MICP技术加固的黄土，土颗粒之间填充着大量的方解石晶体，证实了微生物诱导生成的碳酸钙沉淀填充在土体的孔隙中，将土颗粒胶结在一起，使得黄土的内部结构更加稳定，起到了加固的效果。
（5）对加固后的土样进行XRD试验。试验证实经过加固后的土体中矿物成分发生变化，经微生物加固的黄土试样XRD图谱中方解石波峰峰值有所增强，说明较天然土样，方解石的含量增多。经过对矿物成分含量定量计算，发现加固后的黄土试样中方解石含量增多，并且浓度为1.0mol/L的试样中方解石的含量最多。
本文试验表明，MICP技术可以作为一种新型的黄土加固方法，该技术可以有效地提高黄土的抗压强度，改变黄土的内部结构。