Study on Crack Prevention of Earthen Sites Using MICP Technology

Jianwei YUE; Jiale LI; Donglu LIU; Siyuan WANG; Xuanxuan XING; Ying CHEN

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.2020110917

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Study on Crack Prevention of Earthen Sites Using MICP Technology

更新时间：2025-09-25

- Study on Crack Prevention of Earthen Sites Using MICP Technology
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 41, Issue 3, Pages: 455-462(2021)
- 作者机构：
  
  河南大学土木建筑学院，河南开封 475004
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.2020110917
  CLC： TU411
- Received：23 June 2020，
  
  Revised：2020-11-09，
  
  Published：16 June 2021
- 稿件说明：
移动端阅览
岳建伟,李嘉乐,刘东鹭等.MICP技术对遗址土开裂抑制作用的试验探究[J].防灾减灾工程学报,2021,41(03):455-462.

YUE Jianwei,LI Jiale,LIU Donglu,et al.Study on Crack Prevention of Earthen Sites Using MICP Technology[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(03):455-462.
岳建伟,李嘉乐,刘东鹭等.MICP技术对遗址土开裂抑制作用的试验探究[J].防灾减灾工程学报,2021,41(03):455-462. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.2020110917.

YUE Jianwei,LI Jiale,LIU Donglu,et al.Study on Crack Prevention of Earthen Sites Using MICP Technology[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(03):455-462. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.2020110917.

摘要

遗址土长期经受干湿循环作用，土体表面产生的裂隙对其保存构成威胁。为了探究MICP技术在土遗址修缮中的应用，基于巴氏芽孢杆菌开展微生物矿化作用的前期研究，确定了微生物最佳培养时间、菌液的最佳菌胶比、最佳胶结液浓度和拌合菌液的最佳体积分数；利用最优条件的研究结果对遗址土干缩开裂抑制作用进行研究，设置纯水拌合的对照组，对比观察初次干湿循环下烘干过程中的裂隙发育情况，分析三次干湿循环后裂隙的二值化图像，对比裂隙率，证明了MICP技术对遗址土干缩开裂的有效抑制；结合电镜扫描图像，分析碳酸钙胶结物的作用机理。通过试验研究和电镜图像的拟合分析，证明MICP技术对减缓遗址土开裂具有积极作用，为土遗址的修缮和维护提供了新思路。

Abstract

Site soil has been subjected to dry and wet cycles for a long time， and the cracks on the soil surface pose a threat to its preservation. In order to explore the application of MICP technology in the restoration of earthen sites， the preliminary study of microbial mineralization is carried out using Bacillus pasteurii. The optimal cultivation time， bacterial gum ratio， concentration of cementing fluid and the best volume fraction of mixed bacteria liquid are determined. Based on the research results of optimal conditions， the dry shrinkage cracking of earthen sites is studied. According to the binary images and fracture rates after three dry-wet cycles， MICP technology is proved to be effective in suppressing dry shrinkage cracking of the site. The mechanism of the calcium carbonate binder was analyzed by scanning electron microscope. By means of experimental research and fitting analysis of electron microscope images， it is proved that MICP technology has a positive effect on slowing down soil cracking and provides a new idea for repairing and maintaining site soils.

关键词

Keywords

references

孙满利，李最雄，王旭东，等 . 干旱区土遗址病害的分类研究［J］. 工程地质学报， 2007 ， 15 （ 6 ）： 772 - 778，765 .

Sun M L ， Li Z X ， Wang X D ， et al . Classification of deteriorations associated with many earthen heritage sites in arid areas of northwest china ［J］. Journal of Engineering Geology ， 2007 ， 15 （ 6 ）： 772 - 778，765 . （in Chinese）

崔凯，谌文武，韩琳，等 . 干旱区土遗址掏蚀区土盐渍劣化与风蚀损耗效应［J］. 岩土工程学报， 2011 ， 33 （ 9 ）： 1412 - 1418 .

Cui K ， Chen W W ， Han L ， et al . Effects of salinized deterioration and aeolian ullage on soils in undercutting area of earthern ruins in arid region ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2011 ， 33 （ 9 ）： 1412 - 1418 . （in Chinese）

唐洪敏，石玉成，刘琨，等 . 丝绸之路明长城遗址的病害性态研究［J］. 地震工程学报， 2018 ， 40 （ 6 ）： 1278 - 1286 .

Tang H M ， Shi Y Ch ， Liu K ， et al . Study on the disease behavior of the Great Wall of the Ming Dynasty along the silk road ［J］. China Earthquake Engineering Journal ， 2018 ， 40 （ 6 ）： 1278 - 1286 . （in Chinese）

Dejong J T ， Soga K ， Kavazanjian E ， et al . Biogeochemical processes and geotechnical applications： Progress， opportunities and challenges ［J］. Ge'otechnique ， 2013 ， 63 （ 4 ）： 287 - 301 .

程晓辉，杨钻，李萌，等 . 岩土材料微生物改性的基本方法综述［J］. 工业建筑， 2015 ， 45 （ 7 ）： 1 - 7 .

Cheng X H ， Yang Z ， Li M ， et al . Microbial modified geomaterials： a methodology review ［J］. Industrial Construction ， 2015 ， 45 （ 7 ）： 1 - 7 . （in Chinese）

钱春香，王安辉，王欣 . 微生物灌浆加固土体研究进展［J］. 岩土力学， 2015 ， 36 （ 6 ）： 1537 - 1548 .

Qian Ch X ， Wang A H ， Wang X . Advances of soil improvement with bio-grouting ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2015 ， 36 （ 6 ）： 1537 - 1548 . （in Chinese）

Jiang N J ， Soga K ， Kuo M . Microbially induced carbonate precipitation for seepage-induced internal erosion control in sand⁃clay mixtures ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2017 ， 143 （ 3 ）： 04016100.1 ⁃ 04016100.14 .

Qabany ， A ， Soga K . Effect of chemical treatment used in MICP on engineering properties of cemented soils ［J］. Géotechnique ， 2013 ， 63 （ 4 ）： 331 - 339 .

Chu J ， Ivanov V ， Naeimi M ， et al . Optimization of calcium—based bioclogging and biocementation of sand ［J］. ActaGeotechnica ， 2013 ， 9 （ 2 ）： 1 - 9 .

Rafaela Cardoso ， Inês Pires ， Sofia O D . Duarte， et al. Effects of clay’s chemical interactions on biocementation［J］. Applied Clay Science ， 2018 ， 156 （MAY）：96- 103 .

邵光辉，侯敏，刘鹏 . MICP固化粉土细菌的分布和固定规律研究［J］. 林业工程学报， 2019 ， 4 （ 1 ）： 128 - 134 .

Shao G H ， Hou M ， Liu P . Distribution and fixation characteristics of microorganism in MICP treated silt column ［J］. Journal of Forestry Engineering ， 2019 ， 4 （ 1 ）： 128 - 134 . （in Chinese）

Ramachandran S K . Remediation of concrete using micro-organisms ［J］. American Concrete Institute Material Journal ， 2001 ， 98 （ 4 ）： 3 - 9 .

彭劼，何想，刘志明，等 . 低温条件下微生物诱导碳酸钙沉淀加固土体的试验研究［J］. 岩土工程学报， 2016 ， 38 （ 10 ）： 1769 - 1774 .

Peng J ， He X ， Liu Zh M ， et al . Experimental research on influence of low temperature on MICP-treated soil ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2016 ， 38 （ 10 ）： 1769 - 1774 . （in Chinese）

土工试验方法标准： GB/T50123—2019 ［S］. 北京：中国计划出版社， 2019 .

Standard for geotechnical testing method ： GB/T50123—2019 ［S］. Beijing ： China planning Press ， 2019 . （in Chinese）

谢约翰，唐朝生，刘博，等 . 基于微生物诱导碳酸钙沉淀技术的黏性土水稳性改良［J］. 浙江大学学报，（工学版） 2019 ， 53 （ 8 ）： 1438 - 1447 .

Xie Y H ， Tang Ch Sh ， Liu B ， et al . Water stability improvement of clayey soil based on microbial induced calcite precipitation ［J］. Journal of Zhejiang University（Engineering Science）， 2019 ， 53 （ 8 ）： 1438 - 1447 . （in Chinese）

叶万军，李长清，马伟超 . 干湿循环作用下黄土节理裂隙发育扩张的机制研究［J］. 科学技术与工程， 2016 ， 16 （ 30 ）： 122 - 127 .

Ye W J ， Li Ch Q ， Ma W Ch . Mechanism fractured loess expansion joints under the effect of wet-drycycle ［J］. Science Technology and Engineering ， 2016 ， 16 （ 30 ）： 122 - 127 . （in Chinese）

张家俊，龚壁卫，胡波，等 . 干湿循环作用下膨胀土裂隙演化规律试验研究［J］. 岩土力学， 2011 ， 32 （ 9 ）： 2729 - 2734 .

Zhang J J ， Gong B W ， Hu B ， et al . Study of evolution law of fissures of expansive clay under wetting and drying cycles ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2011 ， 32 （ 9 ）： 2729 - 2734 . （in Chinese）

曹玲，王志俭，张振华 . 降雨–蒸发条件下膨胀土裂隙演化特征试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2016 ， 35 （ 2 ）： 413 - 421 .

Cao L ， Wang Zh J ， Zhang Zh H . Experimental research of cracking process of expansive soil under rainfall infiltration experimental research of cracking process of expansive soil under rainfall infiltration ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2016 ， 35 （ 2 ）： 413 - 421 . （in Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

No data

Related Author

No data

Related Institution

No data

⁰