微生物诱导碳酸钙沉积固化三峡库区黏性紫色土试验研究

作者：夏振尧; 董欣慧; 胡欢; 张伦; 朱志恩; 闫茹冰; 刘畅; 徐萌苒; 肖海

来源：土木与环境工程学报中英文, 2023, 1-11.

• 微生物诱导碳酸钙沉积
• 土壤加固
• 黏性紫色土
• 微观结构
• 三峡库区

三峡库区自然灾害频发，微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术是一种具有能耗低、无污染且可持续等优点的土体加固技术。黏性紫色土是三峡库区主要土壤类型，土壤孔隙较小，而MICP对其加固效果尚不明确。设置不同巴氏芽孢杆菌菌液浓度（OD600=0、0.5、1.0、1.5）和胶结液浓度（0、0.5、1.0、1.5、2.0 mol/L）组合，对土壤试样进行MICP固化处理。开展不固结不排水三轴剪切试验，研究各试样的应力-应变关系、弹性模量和抗剪强度指标（黏聚力、内摩擦角），并利用扫描电镜测试分析其微观结构。结果表明：固定菌液浓度或胶结液浓度时，抗剪强度、弹性模量及黏聚力均随胶结液浓度或菌液浓度的增加呈先增后减的变化趋势，最适菌液与胶结液浓度组合为菌液OD600=1.0和胶结液1.5 mol/L。平均内摩擦角随胶结液浓度的增加呈先增后减趋势，而胶结液浓度不变时，在菌液浓度OD600=0.5或1.0时达到最高。固化后试样抗剪强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角最大分别提高62.59%、64.29%、119.55%和10.33%(226.00 kPa、6.44 MPa、48.30 kPa和26.70°)。通过扫描电镜观察发现MICP加固紫色土形成了大量球状碳酸钙晶体和片状碳酸钙晶体，分布于土壤颗粒表面和间隙中起胶结作用并增加土颗粒表面粗糙度，从而提升了土的黏聚力和内摩擦角。MICP可以有效提高紫色土的强度，在菌液浓度为OD600=1.0和胶结液浓度1.5 mol/L组合时加固效果最优。

• 单位
  三峡大学