微生物沉积碳酸钙固化砂质黏性紫色土试验研究 被引量：24

1

作者 沈泰宇 汪时机 +2 位作者 薛乐 李贤 何丙辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期3115-3124,共10页

重庆紫色土是一种砂质黏性土,地区降雨集中,水力冲蚀作用剧烈,极易产生水土流失,微生物诱导方解石沉积(MICP)技术因能耗低、污染小而广泛应用于土体加固中。通过正交试验优化了巨大芽孢杆菌(BNCC 336739)的培养基和培养条件,活菌数增长1... 重庆紫色土是一种砂质黏性土,地区降雨集中,水力冲蚀作用剧烈,极易产生水土流失,微生物诱导方解石沉积(MICP)技术因能耗低、污染小而广泛应用于土体加固中。通过正交试验优化了巨大芽孢杆菌(BNCC 336739)的培养基和培养条件,活菌数增长126%,活性良好。采用巨大芽孢杆菌,进行低水压(9.8kPa)灌注固化砂质黏性紫色土试验,探究了固化效果的变化规律。结果表明:随固化次数增加,碳酸钙生成量和干密度逐级增加,无侧限抗压强度与碳酸钙生成量正相关;碳酸钙有效沉积越来越少,强度提高趋于稳定,固化9次后强度提高77%;随孔隙被碳酸钙填充和上下碳酸钙硬壳的形成,渗透性不断降低,最终下降两个数量级;通过试样上、中、下三部分碳酸钙生成量C的样本标准差s来反映碳酸钙分布离散程度,发现割线弹性模量在s的影响下随C增加而波动上升,波动表现为在C相近或s相差很大时,s越小割线弹性模量越大。研究成果可以为MICP技术在紫色土地区的地基、边坡加固和水土流失防护等工程应用提供科学依据和参考。 展开更多

关键词 微生物诱导方解石沉积 巨大芽孢杆菌 固化 无侧限抗压强度 渗透性

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水泥改性膨胀土在侵蚀环境下的干湿循环效应研究 被引量：12

2

作者 黄伟 汪时机 +3 位作者 程明书 李贤 王晓琪 沈泰宇 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期649-659,共11页

为了研究水泥改性膨胀土在复杂环境条件下的稳定性及耐久性,设计了室内模拟试验,探讨了纯净水、不同浓度及不同种类的化学溶液在干湿循环作用下对水泥改性膨胀土的侵蚀效应。从初始至破坏状态,记录了试样的宏观裂隙开展过程及体积的变... 为了研究水泥改性膨胀土在复杂环境条件下的稳定性及耐久性,设计了室内模拟试验,探讨了纯净水、不同浓度及不同种类的化学溶液在干湿循环作用下对水泥改性膨胀土的侵蚀效应。从初始至破坏状态,记录了试样的宏观裂隙开展过程及体积的变化情况,对比分析了相应的荷载位移曲线及峰值强度,得到了水泥改性膨胀土在不同侵蚀环境下的力学特性随干湿循环次数的变化规律,并对相应的作用机理进行了分析。试验结果表明,侵蚀环境的干湿循环作用对水泥改性膨胀土的力学特性有明显的影响,且随着侵蚀溶液的浓度和干湿循环次数的递增而变得愈加显著。 展开更多

关键词 水泥改性膨胀土 侵蚀环境 干湿循环 无侧限抗压强度 侵蚀机理

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降低强膨胀土膨胀率提高抗剪强度的复合改良剂筛选 被引量：12

3

作者 沈泰宇 邢书香 +2 位作者 汪时机 程明书 黄伟 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期109-115,共7页

为减小膨胀土对土木工程设施和农业生态环境的严重危害,该文进行复合改良膨胀土方法的室内试验。利用离子交换、高分子成膜作用,使用不同配比的石灰(CaO)、氯化钾(KCl)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚丙烯纤维组合对膨胀性土壤... 为减小膨胀土对土木工程设施和农业生态环境的严重危害,该文进行复合改良膨胀土方法的室内试验。利用离子交换、高分子成膜作用,使用不同配比的石灰(CaO)、氯化钾(KCl)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚丙烯纤维组合对膨胀性土壤进行复合改良。通过54组自由膨胀率试验筛选出自由膨胀率低于40%且性价比高的改良组合(改良剂以质量分数计,下同):0.8%PVA+5%KCl、0.8%PVA+4%CaO。最后根据2种组合设计5组(天然膨胀土、添加0.6%聚丙烯纤维、0.8%PVA+5%KCl、0.8%PVA+5%KCl+0.6%聚丙烯纤维、0.8%PVA+4%CaO)三轴压缩剪切试验,测定抗剪强度并比较改良效果。自由膨胀率试验、三轴压缩剪切试验结果表明复合改良方法效果显著。经过0.8%PVA+5%KCl的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维改良后的土样自由膨胀率由130%降至27%,三轴抗剪强度提高15%;经过0.8%PVA+4%CaO的混合溶液改性的土样自由膨胀率由130%降至33%,三轴抗剪强度提高110%。研究表明:PVA的成膜效应能强化KCl、CaO对膨胀土水化膨胀的抑制作用;KCl、PVA对聚丙烯纤维提高抗剪强度有抑制作用;聚丙烯纤维能有效减少膨胀土裂隙的萌生,提高抗剪强度。该文提出的强膨胀土复合改良方法的有效性得到了室内试验的验证,可以为今后工程建设中膨胀土的改良、水土流失防治等提供参考。 展开更多

关键词 抗剪强度 聚乙烯醇 聚丙烯 成膜效应 复合改良方法 膨胀土 自由膨胀率

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微生物固化砂质黏性紫色土的三轴抗剪强度与浸水抗压强度 被引量：10

4

作者 沈泰宇 李贤 +2 位作者 汪时机 许冲 薛乐 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第21期135-143,共9页

土颗粒间黏结力不足是导致土壤侵蚀流失的重要原因,微生物诱导方解石沉积(microbial induced calcite precipitation,MICP)技术能胶结土颗粒,改善土体力学特性。该文采用巨大芽孢杆菌对砂质黏性紫色土进行固化,通过MICP试管试验、三轴... 土颗粒间黏结力不足是导致土壤侵蚀流失的重要原因,微生物诱导方解石沉积(microbial induced calcite precipitation,MICP)技术能胶结土颗粒,改善土体力学特性。该文采用巨大芽孢杆菌对砂质黏性紫色土进行固化,通过MICP试管试验、三轴固结不排水剪切试验和浸水无侧限抗压强度试验,分析了胶结液中氯化钙(CaCl2)和尿素(Urea)浓度对脲酶活性的影响,研究了固化工艺(综合低压灌注和综合柔性浸泡)、固化时间和浸水冲刷时间对土体的抗剪强度、浸水无侧限抗压强度(0~32 h)等性能的影响规律。结果表明,当胶结液浓度为1 mol/L CaCl2与1~2 mol/L Urea混合时,巨大芽孢杆菌脲酶活性良好且能沉积大量碳酸钙。试样经低压灌注固化后,碳酸钙生成量和三轴抗剪强度随固化天数增加而提高,增幅越来越小,逐渐变小的渗透性导致存在固化峰值强度,其中固化9 d后试样的黏聚力和内摩擦角分别提高203.9%、21.5%(81 kPa、31.59°)。微生物固化能提高土体抗侵蚀能力,低压灌注固化7d的试样在浸水冲刷32h后,与天然试样相比其崩解率降低5.1个百分点、无侧限抗压强度提高223.7%、浸水强度损失率减小36.5个百分点。柔性浸泡方法因浆液难以渗入土体内部,固化效果明显弱于低压灌注方法。 展开更多

关键词 抗剪强度 侵蚀 微生物诱导方解石沉积 土体固化 巨大芽孢杆菌 三轴剪切试验 无侧限抗压强度试验

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土体适用MICP技术的渗透特性条件研究 被引量：18

5

作者 李贤 汪时机 +1 位作者 何丙辉 沈泰宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2956-2964,2974,共10页

影响土体适用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术的主要因素有颗粒的有效粒径、孔隙直径、颗粒级配以及水动力学参数等,实际工程土中复杂的孔隙结构难以通过单一的参数来衡定,而土体的渗透性能够综合反映诸多因素。针对分步、低速工艺下的... 影响土体适用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术的主要因素有颗粒的有效粒径、孔隙直径、颗粒级配以及水动力学参数等,实际工程土中复杂的孔隙结构难以通过单一的参数来衡定,而土体的渗透性能够综合反映诸多因素。针对分步、低速工艺下的定容量饱和渗透灌浆,提出了在满足土壤颗粒粒径和微生物尺寸相容性的前提下,以渗透系数表征的土体适用MICP技术的条件判断公式;并通过涵盖砂土、粉土、砂质黏性紫色土、膨胀土等9种土(控制粒径d60=0.040~0.913mm,初始孔隙率n0=31.5%~54.9%)的固化试验、渗透试验和强度试验进行了验证。结果表明:结合渗透性折减参数ζ值的选取(无黏性土10^-2,黏性土10^-1),渗透条件Ⅲ可适用于多种土体;渗透条件Ⅰ适用于MICP技术广为应用的砂土。同时得出了灌浆浆液总量和灌浆总时长的计算公式,为MICP固土技术可行性评估和进一步推广应用提供参考。 展开更多

关键词 渗透系数 MICP 适用性 土体基质 固化参数

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砂质黏性紫色土渗透特性试验研究 被引量：7

6

作者 梁广川 汪时机 +3 位作者 李贤 毛新 沈泰宇 何丙辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期220-224,共5页

土的渗透特性反映土体透水能力,是土壤水蚀模型的重要参数和评估水土流失效应的重要指标。利用多功能三轴仪对重庆地区典型砂质黏性紫色土进行模拟自然界下不同降雨强度和不同覆土深度处的渗透试验,分别研究了渗透压、围压及覆土压力等... 土的渗透特性反映土体透水能力,是土壤水蚀模型的重要参数和评估水土流失效应的重要指标。利用多功能三轴仪对重庆地区典型砂质黏性紫色土进行模拟自然界下不同降雨强度和不同覆土深度处的渗透试验,分别研究了渗透压、围压及覆土压力等因素对土体渗透特性的影响规律。结果表明:试验范围内的不同渗透压下砂质黏性紫色土的渗透系数处于相同数量级;围压对土体的渗透系数有显著的影响,但随着围压逐渐增大,土体渗水能力的降低梯度逐渐减小;覆土压力增加,土体的渗透系数减少,相同状态下围压越小,覆土压力对土体渗透系数的影响效果越明显;随着覆土深度的增加,砂质黏性紫色土的渗透系数迅速降低。研究可为地基处理、滑坡机理分析及水土流失防治设计等提供参考。 展开更多

关键词 砂质黏性紫色土 渗透特性 渗透压 覆土压力 三轴渗透试验

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邯郸强膨胀土三向膨胀力特性试验研究 被引量：11

7

作者 刘洪伏 汪时机 +3 位作者 李贤 梁广川 沈泰宇 何丙辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期789-796,共8页

对在不同干密度、初始含水率、温度下的邯郸强膨胀土和复合改性后的膨胀土进行三向膨胀力试验研究。结果表明,在试验条件范围(干密度:1.2,1.35,1.5,1.65 g/cm^3;初始含水率:15%,18%,21%,24%;温度:20℃,35℃,45℃,55℃,65℃)内,竖向与水... 对在不同干密度、初始含水率、温度下的邯郸强膨胀土和复合改性后的膨胀土进行三向膨胀力试验研究。结果表明,在试验条件范围(干密度:1.2,1.35,1.5,1.65 g/cm^3;初始含水率:15%,18%,21%,24%;温度:20℃,35℃,45℃,55℃,65℃)内,竖向与水平向膨胀力的比值随干密度增加而增加,干密度等于1.2g/cm^3时,比值接近1;干密度是决定平衡时间的关键因素,干密度越大的试样膨胀平衡时间越长,且所有试样平衡时间都在3000 min内;在室内常温(20℃左右)和初始含水率相同时,竖向膨胀力随干密度呈指数关系递增;相同温度和干密度下,随着初始含水率增加,三向膨胀力皆呈线性减小的规律,且三向膨胀力与初始含水率关系曲线的斜率随干密度线性递增;经过0.8%PVA(聚乙烯醇)+5%KCl(氯化钾)的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维后的土样竖向膨胀力下降33.3%,0.8%PVA+4%CaO(氧化钙)的混合溶液改性的土样竖向膨胀力下降16.7%。未改性和经过0.8%PVA+4%CaO的混合溶液改性的土样竖向膨胀力随着温度的升高而减小,经过0.8%PVA+5%KCl的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维后的土样随着温度升高竖向膨胀力先增加,温度大于45℃后逐渐减小。 展开更多

关键词 强膨胀土 膨胀力 干密度 温度 复合溶液改性

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重庆紫色土抗侵蚀能力的粒组效应研究 被引量：7

8

作者 薛乐 汪时机 +3 位作者 李贤 胡东旭 沈泰宇 江胜华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期582-591,共10页

严重的水土流失导致不同粒径的土壤颗粒流失,改变了土壤的抗侵蚀能力。为研究粒组缺失对土壤抗侵蚀能力的影响,以重庆地区紫色土为对象,采用去掉某一粒组颗粒后的土壤作为试验用土,重塑制样进行控制围压与吸力的三轴试验。基于试验所得... 严重的水土流失导致不同粒径的土壤颗粒流失,改变了土壤的抗侵蚀能力。为研究粒组缺失对土壤抗侵蚀能力的影响,以重庆地区紫色土为对象,采用去掉某一粒组颗粒后的土壤作为试验用土,重塑制样进行控制围压与吸力的三轴试验。基于试验所得黏聚力c、内摩擦角φ等强度指标,分析土壤侵蚀机理。结果表明:(1)相对于无粒组缺失的试样,缺失较大粒径(0.25 mm以上)的试样内部颗粒间表面摩擦力和咬合力更大,缺失较小粒径(0.25 mm以下)的土壤颗粒间表面摩擦力和咬合力较低;(2)随着围压的增大,土壤抗侵蚀能力均得到显著提高,缺失较大粒径(0.25 mm以上)的试样级配良好,压实性好,抗侵蚀能力提高的比例更大;缺失较小粒径(0.25 mm以下)的试样级配不良,不易被压实,抗侵蚀能力提高的比例相对较小;(3)颗粒级配不同的土体在固结剪切中会形成悬浮-密实结构、骨架-密实结构和骨架-孔隙结构,且抗侵蚀能力大小排序为骨架-密实结构>悬浮-密实结构>骨架-孔隙结构,且当黏聚力大于10 kPa时,影响土壤抗侵蚀能力的主要是土壤的内摩擦角;(4)通过灰色关联法分析发现,中值粒径d30与黏聚力c、内摩擦角φ值关联度较大,有效粒径d10与c、φ值关联度较小,并且不均匀系数Cu、曲率系数Cc、限定粒径d60、d30、d10均对土壤抗侵蚀能力有显著影响。研究结果可以为重庆紫色土地区浅层滑坡和水土流失发生机理的研究提供试验数据和科学依据。 展开更多

关键词 紫色土 粒组缺失 围压 抗剪强度 灰色关联分析

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巨大芽孢杆菌改良邯郸强膨胀土试验研究 被引量：8

9

作者 覃永富 卢望 +3 位作者 袁梦祥 沈泰宇 李贤 汪时机 《西南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第8期87-95,共9页

膨胀土是一种分布广,对环境的湿热变化敏感的高塑性黏土,容易产生胀缩裂隙;为降低膨胀土的自由膨胀率,提高其抗剪强度,利用巨大芽孢杆菌诱导方解石沉积(MICP)技术,搭配不同的固结溶液对膨胀土进行固化改良室内试验.通过5组自由膨胀率试... 膨胀土是一种分布广,对环境的湿热变化敏感的高塑性黏土,容易产生胀缩裂隙;为降低膨胀土的自由膨胀率,提高其抗剪强度,利用巨大芽孢杆菌诱导方解石沉积(MICP)技术,搭配不同的固结溶液对膨胀土进行固化改良室内试验.通过5组自由膨胀率试验筛选出了两组效果最明显的改良组合:巨大芽孢杆菌+1.0 M胶结液(CaCl2+Urea)的混合溶液、巨大芽孢杆菌+1.0 M CaCl2的混合溶液.通过三轴剪切试验和三向膨胀力试验研究了改良前后土样的自由膨胀率、抗剪强度和膨胀力.结果表明,对比于未改良的重塑膨胀土,改良后的膨胀土表现出来的各项参数均有不同程度的改善.其中,巨大芽孢杆菌+1.0 M CaCl2溶液改良组膨胀土自由膨胀率下降了85.4%,内摩擦角提高了5.2%,黏聚力提高了11.5%,垂直方向膨胀力下降了20%、水平方向膨胀力平均下降23%;巨大芽孢杆菌+1.0 M胶结液(CaCl2+Urea)的混合溶液改良组膨胀土自由膨胀率下降了87.7%,内摩擦角提高了18.5%,黏聚力提高了32.1%,垂直方向膨胀力下降了29%、水平方向膨胀力平均下降了32%;巨大芽孢杆菌和胶结液复合改良强膨胀土的方法是可行的. 展开更多

关键词 膨胀土 巨大芽孢杆菌 自由膨胀率 MICP 三向膨胀力

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微生物固化纤维加筋砂质黏性紫色土试验研究 被引量：7

10

作者 程果 汪时机 +2 位作者 李贤 沈泰宇 许冲 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期1829-1838,共10页

微生物诱导方解石沉积(MICP)技术是一种新型土体加固措施,大量的研究表明,土体加固强化的同时也使得土体破坏呈现明显脆性。为了改善微生物固化紫色土的脆性破坏模式,采用纤维加筋与微生物固化相结合的加固方法,将质量分数为0.4%、0.6%... 微生物诱导方解石沉积(MICP)技术是一种新型土体加固措施,大量的研究表明,土体加固强化的同时也使得土体破坏呈现明显脆性。为了改善微生物固化紫色土的脆性破坏模式,采用纤维加筋与微生物固化相结合的加固方法,将质量分数为0.4%、0.6%、0.8%的纤维与紫色土混合,然后采用巨大芽孢杆菌和钙盐溶液对土样进行不同灌浆次数的固化试验(3次、5次、7次、9次)。通过无侧限压缩试验测定试样抗压强度,洗酸法试验测定试样碳酸钙含量,烘干法测定试样干密度,结果表明:(1)在微生物固化紫色土中掺入纤维,能显著提高试样固化后的无侧限抗压强度和峰值强度对应的轴向应变,改善了土体破坏时的韧性;(2)纤维掺量影响微生物固化紫色土的力学性质,其强度随纤维掺量总体上呈先增大后减小的趋势,最优纤维掺量为0.6%;(3)随着固化时间增加,试样的碳酸钙生成量和干密度逐级增加,强度与碳酸钙生成量呈正相关且有效碳酸钙沉积越来越少,强度趋于稳定;(4)纤维加筋可以提高碳酸钙沉积的效率和产量,土样内生成的碳酸钙对纤维加筋效果具有强化作用。研究成果可以为纤维加筋与MICP固化相结合的土体加固技术应用提供指导和参考。 展开更多

关键词 纤维加筋 微生物固化 无侧限抗压强度 碳酸钙含量 韧性

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邯郸膨胀土物理性质及化学改良试验研究

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作者 沈泰宇 邢书香 《河南农业》 2016年第11期137-138,共2页

通过含水率试验,土粒比质量试验,液、塑限联合测定试验,自由膨胀率试验,对邯郸膨胀土进行基本物理性质测定:邯郸膨胀土自由膨胀率高达130%,属于强性膨胀土;塑性指数为34.54,含有大量的亲水性矿物。基于双电子层理论,利用阳离子交换作用... 通过含水率试验,土粒比质量试验,液、塑限联合测定试验,自由膨胀率试验,对邯郸膨胀土进行基本物理性质测定:邯郸膨胀土自由膨胀率高达130%,属于强性膨胀土;塑性指数为34.54,含有大量的亲水性矿物。基于双电子层理论,利用阳离子交换作用,使用不同浓度的石灰(CaO)、氯化钾(KCl)溶液对膨胀土进行浸泡改良处理。自由膨胀率试验结果表明改良效果明显:10%KCl溶液可将自由膨胀率降低至32%,5%石灰溶液可将自由膨胀率降低至34%,都低于40%。上述提出的化学改良方法的有效性得到了试验的验证,可以为今后工程建设中膨胀土的改良提供参考。 展开更多

关键词 邯郸膨胀土 化学改良 自由膨胀率 石灰 氯化钾

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