粉土中掺入不同比例砂粒对微生物胶结效果影响

赵志峰; 仲勇亮

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20220307002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

粉土中掺入不同比例砂粒对微生物胶结效果影响

论文 | 更新时间：2025-09-25

- 粉土中掺入不同比例砂粒对微生物胶结效果影响
- Effect of Different Proportion of Sand in Silt on Bio⁃cementation
- 防灾减灾工程学报 2023年43卷第5期页码：1169-1175
- 作者机构：
  
  南京林业大学土木工程学院，江苏南京 210037
- 作者简介：
  
  赵志峰（1978—），男，副教授，博士。主要从事微生物岩土、地下工程方面的研究。E-mail：zzf0911@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51578293)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20220307002
  中图分类号： TU472.4
- 收稿：2022-03-07，
  
  修回：2022-04-16，
  
  纸质出版：2023-10-15
- 稿件说明：
移动端阅览
赵志峰,仲勇亮.粉土中掺入不同比例砂粒对微生物胶结效果影响[J].防灾减灾工程学报,2023,43(05):1169-1175.

ZHAO Zhifeng,ZHONG Yongliang.Effect of Different Proportion of Sand in Silt on Bio⁃cementation[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(05):1169-1175.
赵志峰,仲勇亮.粉土中掺入不同比例砂粒对微生物胶结效果影响[J].防灾减灾工程学报,2023,43(05):1169-1175. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220307002.

ZHAO Zhifeng,ZHONG Yongliang.Effect of Different Proportion of Sand in Silt on Bio⁃cementation[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(05):1169-1175. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220307002.

摘要

土样的颗粒级配对微生物胶结效果存在影响，但目前的研究很不充分。通过向粉土中掺入砂粒来制备不同级配土样，砂粒占试样总质量的比重由0%增至40%。微生物选用巴氏芽孢杆菌，胶结液选用等比例的尿素和氯化钙溶液，加固方法采用两阶段注浆法。试验结果表明粉土中掺入砂土对于提高处理后的无侧限抗压强度有显著作用，碳酸钙生成量虽然有所减少但分布更均匀。密实度的提高有利于无侧限抗压强度的提升，但试样过于密实将对碳酸钙分布产生不利影响，碳酸钙相对集中在注浆口附近。当试样处于比较松散的状态下，粉土中掺入砂土越多（不超过40%），强度提升越多；密实状态下，粉土中掺入少量砂土（不超过20%）能有效提升强度。试样初始孔隙比越小，处理后的强度越高，但碳酸钙生成量有所下降。随着粉土中砂土掺入量增多、试样密实程度增加，碳酸钙晶体的尺寸有所减小，但数量显著增加。

Abstract

The particle size grade of soil has an impact on the effect of bio-cementation； however， the current research on this is insufficient. In this paper， mixed soil of marine silt and single graded sand is strengthened by grouting method. The proportion of sand in the total mass of the sample was increased from 0% to 40%. The compactness is divided into two degrees according to the dry density and initial void ratio of the sample. Sporosarcina pasteurii was selected as microorganism， while a urea and calcium chloride solution of equal proportion and low concentration were chosen as the cementing solution， utilizing a two-step grouting method. Based on unconfined compressive strength test， pore volume measurement， acid pickling determination of calcium carbonate and scanning electron microscope test， macro and micro analyses were performed. The test results show that the addition of sand in silt significantly improves the unconfined compressive strength of microbial solidified samples， reduces the production of calcium carbonate and distribute more evenly， which can reduce the treatment cost. The improvement of compactness is significant for the improvement of unconfined compressive strength， but too dense samples will have an adverse impact on the calcium carbonate distribution： calcium carbonate is too concentrated around the grouting mouth. In the loose state， the more sand is mixed in the silt （no more than 40%）， the more the strength is improved. In the dense state， adding a small amount of sand （no more than 20%） into the silt can effectively improve the strength. The smaller the initial void ratio， the greater the strength of the sample， and the less calcium carbonate produced. With the increase of sand content in silt， the sample becomes denser， crystal size decreases， and the number of crystals remarkably increases.

关键词

Keywords

references

Terzis D ， Laloui L . A decade of progress and turning points in the understanding of bio-improved soils： A review ［J］. Geomechanics for Energy and the Environment ， 2019 ， 19 （ 9 ）： 100116 .

Choi S G ， Chang I ， Lee M ， et al . Review on geotechnical engineering properties of sands treated by microbially induced calcium carbonate precipitation （MICP） and biopolyers ［J］. Construction and Building Materials ， 2020 ， 246 ： 118415 .

Mujah D ， Shahin M A ， Cheng L . State-of-the-art review of biocementation by microbially induced calcite precipitation （MICP） for soil stabilization ［J］. Geomicrobiology Journal ， 2017 ， 34 （ 6 ）： 524 - 537 .

Wani S ， Mir B A . Unconfined compressive strength testing of bio-cemented weak soils： a comparative upscale laboratory testing ［J］. Arabian Journal for Science and Engineering ， 2020 ， 45 （ 10 ）： 8145 - 8157 .

彭邦阳，赵志峰，邵光辉 . 胶结液参数对微生物加固粉土的影响［J］. 东南大学学报（自然科学版）， 2021 ， 51 （ 3 ）： 456 - 461 .

Peng B Y ， Zhao Z F ， Shao G H . Effect of cementation solution parameters on reinforcing silt by bio-cementation ［J］. Journal of Southeast University （Natural Science Edition）， 2021 ， 51 （ 3 ）： 456 - 461 . （in Chinese）

Cardoso R ， Pires I ， Duarte S O D ， et al . Effects of clay's chemical interactions on biocementation ［J］. Applied Clay Science ， 2018 ， 156 ： 96 - 103 .

Mahawish A ， Bouazza A ， Gates W P . Effect of particle size distribution on bio-cementation of coarse aggregates ［J］. Acta Geotechnica ， 2018 ， 13 （ 10 ）： 1019 - 1025 .

杨钻 . 高强微生物砂浆机理与工作性能研究［D］. 北京：清华大学， 2013 .

Yang Z . Study on mechanism and working performance of high strength microbial mortar ［D］. Beijing ： Tsinghua University ， 2013 . （in Chinese）

Mortensen B M ， Haber M J ， DeJong J T ， et al . Effects of environmental factors on microbial induced calcium carbonate precipitation ［J］. Journal of Applied Microbiology ， 2011 ， 111 （ 2 ）： 338 - 349 .

Kim D ， Park K . Effects of ground conditions on microbial cementation in soils ［J］. Materials ， 2013 ， 7 （ 1 ）： 143 - 156 .

李捷，方祥位，申春妮，等 . 颗粒级配对珊瑚砂微生物固化影响研究［J］. 水利与建筑工程学报， 2016 ， 14 （ 6 ）： 7 - 12，43 .

Li J ， Fang X W ， Shen C N ， et al . Influence of grain composition on coral sand bio-cementation ［J］. Journal of Water Resources and Architectural Engineering ， 2016 ， 14 （ 6 ）： 7 - 12，43 . （in Chinese）

邵光辉，尤婷，赵志峰，等 . 微生物注浆固化粉土的微观结构与作用机理［J］. 林业工程学报（自然科学版）， 2017 ， 4 （ 2 ）： 129 - 135 .

Shao G H ， You T ， Zhao Z F ， et al . Microstructure and mechanism of microbial cementation silt treated by bio-grouting ［J］. Journal of Nanjing Forestry University （Natural Science Edition）， 2017 ， 41 （ 2 ）： 129 - 135 . （in Chinese）

韦张林 . 注浆参数及养护条件对微生物胶结粉土的影响研究［D］. 南京：南京林业大学， 2019 .

Wei Z L . The influence of injecting parameters and curing conditions on microbial cemented silt ［D］. Nanjing ： Nanjing Forestry University ， 2019 . （in Chinese）

赵茜 . 微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）固化土壤实验研究［D］. 北京：中国地质大学， 2014 .

Zhao Q . Experimental study on soil improvement using Microbial Induced Calcite Precipitation（MICP）［D］. Beijing ： China University of Geosciences ， 2014 . （in Chinese）

崔明娟，郑俊杰，赖汉江 . 颗粒粒径对微生物固化砂土强度影响的试验研究［J］. 岩土力学， 2016 ， 37 （增2 ）： 397 - 402 .

Cui M J ， Zheng J J ， Lai H J . Experimental study of effect of particle size on strength of bio-cemented sand ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2016 ， 37 （ Sup2 ）： 397 - 402 . （in Chinese）

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

静压压实工艺对工程渣土固化土强度影响的试验研究

废弃口罩加筋固化土的强度特性与破坏模式

不同温度条件下高分子固化剂改良砂土的强度特性