摘要：利用微生物矿化碳酸钙(Microbial Induced Calcium carbonate Precipitation,简称MICP)沉积出具有胶结功能的碳酸钙,填充土内孔隙、胶结土颗粒,能够提高土体强度、降低渗透性,具有很好的土体改良作用,在微生物注浆、加固土坝、防风固砂、库底防渗、坝体防渗、污染土壤(地下水)修复等方面具有工程应用前景。对MICP土体改良研究进行了总结、分析和展望:利用MICP技术能够将砂土的无侧限抗压强度提高到20MPa以上,渗透系数降低到处理前的1%,剪切波速提高4倍,能够胜任岩土工程任务;认为下一步应重点对处理效果的均匀性、适用的地基土范围、处理土的全面性能开展系统研究,如耐久性、动力性能和防腐性能等。MICP技术已经在砂砾体稳定、地下室堵漏中得到了少量应用,工程应用施工技术是MICP应用的瓶颈。对MICP在岩土工程领域应用的施工技术进行了设计,包括地基加固、液化地基改良、污染土壤(地下水)修复、坝体防渗堵漏和加固砂桩,以推动MICP技术的实际工程应用为盼。

摘要：微生物矿化沉积是近年来的热门研究课题,然而人们对其时空演化过程的认识目前稍显不足。设计了具有大小孔隙的概念化微流控芯片,并利用微生物加固可视化系统对微生物矿化沉积的时空演化过程进行研究。提出了一种图像处理方法,该方法能够对沉积过程中的碳酸钙进行识别和计算,从而对微生物矿化沉积的时空演化过程进行量化研究。结果表明孔隙空间结构对碳酸钙晶体具有一定的调控作用,管道大孔隙中碳酸钙以单晶的形式存在,而砂颗粒间小孔隙中碳酸钙以聚合体的方式渐进生长并表现出3个不同的生长过程。无论单晶还是聚合体碳酸钙,它们的生长速率均随反应时间先增加后逐渐降低,碳酸钙晶体面积的等效半径增长速率最大为4.22μm/min。研究结果有望验证孔隙尺度微生物矿化沉积模拟,为现场工程应用提供参考。

摘要：微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种基于生物矿化作用的新型土体加固和修复技术。由于生物反应过程复杂,结晶影响因素多,MICP矿化机理目前还不明确。MICP微流控系统能够对微细尺度下的微生物矿化沉积规律进行可视化研究,但观测晶体生长尺度仍较大。设计了一种液滴微流控芯片,通过调控不相溶两相流体的流速,生成了直径约450μm的扁球体弹状流液滴作为MICP微反应器,从而搭建了精度更高的微生物矿化液滴微流控芯片系统。通过该系统观测表明:碳酸钙结晶点周围的细菌分布均无变化,随着反应进行,晶体尺寸逐渐扩大,形貌不变;在晶体生长过程中,部分细菌吸附到晶体表面,但晶体周围无明显的细菌聚集现象。此外,采用扫描电镜进一步观测到碳酸钙表面细菌吸附部位存在孔洞。液滴微流控芯片系统为微生物矿化提供了一个精细的微米尺度反应器,为探究MICP成核机理提供了一种有效的分析方法。

摘要：引入微生物矿化技术,利用其中巴氏芽孢杆菌的代谢产物对红黏土进行改性研究。对微生物矿化作用的红黏土试样开展常规物理指标试验,分析试样含水率、密度、比重、孔隙比和颗粒粒径的变化。利用三轴固结不排水剪切试验,测定土体的抗剪强度指标,并结合扫描电镜分析微生物矿化下红黏土的微观结构特征。结果表明:巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀胶结充填红黏土空隙作用明显,土样经过恒温养护10d时的作用效果最佳,红黏土的物理性质朝着工程性质好的方向发展、抗剪强度有所增强。从SEM图像分析,红黏土试样中生成碳酸钙晶体填充胶结于土体孔隙,加强了土壤颗粒间的连接。

摘要：微生物诱导方解石沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation,MICP)是指通过微生物的生命活动诱导产生碳酸钙沉淀。该过程可被用于土体改良,使微生物在土壤中产生碳酸钙并黏结土颗粒,经过生物处理的材料的机械性能和水力性能得到显著提高。MICP技术已被用于边坡稳定、土体抗液化、海岸抗侵蚀、地基加固等领域的研究。该技术为传统的土壤改良提供了一种环境友好的替代方法。然而,作为21世纪初兴起的新技术,尽管在实验室规模上其潜力得到广泛的模拟和验证,但可以用来评估其性能并更大规模地了解其生化过程的现场应用仍很少。本文回顾了迄今为止出版的文献中提供的主要的大规模应用案例,并分析了大规模使用MICP时的局限性,同时考虑了为满足行业需求应改进的技术内容,以期对未来MICP技术在岩土界的大量应用提供文献借鉴。

摘要：研究了不同因素对石墨尾矿固化效果的影响,包括菌液浓度、胶结液浓度、胶结液pH和环境温度。采用正交试验设计,以试样无侧限抗压强度(UCS)为指标,评价试样的固化效果,并给出各因素的推荐值及对固化效果影响的优先顺序。

摘要：为探究不同胶结液及菌液浓度的胶结配比对微生物胶结砂土材料的影响,开展了溶液内矿化反应和胶结砂土固化试验,并借助SEM技术手段分析了矿化产物的微观晶体形貌成因。结果表明,不同胶结配比对矿化反应速率、胶结试样固化效果、碳酸钙结构分布及晶体尺寸均有明显影响,胶结试样强度随碳酸钙含量的提高而逐渐增大,提高胶结配比中菌液浓度有助于碳酸钙含量的增多及微观晶体尺寸的增大,但不利于碳酸钙在试样内部的均匀分布。低浓度胶结液组合高浓度菌液配比条件下,微生物胶结砂土试样的固化效果较好。研究成果可为新型微生物材料的深入研究提供参考。

摘要：以木屑和牛粪为生物质原材料,通过添加磷酸二氢钙与生物质原材料共同热解制备生物炭,研究其对生物炭形成过程中碳保留量及稳定性的研究,以期为提高生物炭的固C能力提供新思路,为全面了解生物炭固碳减排效果提供理论参考。结果表明,与不添加磷酸二氢钙制备的生物炭相比,添加磷酸二氢钙制备的木屑和牛粪生物炭碳保留量则分别提高了31.3%和26.1%。尽管与不添加磷酸二氢钙制备的生物炭相比,添加磷酸二氢钙制备的牛粪生物炭被过氧化氢氧化损失C的量增加了8.8倍,但添加磷酸二氢钙制备的木屑生物炭被过氧化氢氧化损失C的量减少了93.1%。此外,添加磷酸二氢钙制备的木屑和牛粪生物炭还降低了其微生物好氧矿化损失C的量,降幅分别为90.3%和72.8%。可见,通过添加磷酸二氢钙对生物质原材料进行共热解,达到了对生物炭进行以固"C"为目的的设计效果,并且效果取决于生物炭原材料的类型。