摘要：为降低露天煤矿排土场粉尘浓度,减轻和防止粉尘危害。基于微生物诱导碳酸钙沉淀(micp)固化粉尘技术,探究了环境因素(温度、pH)对巴氏芽孢杆菌生长的影响,通过测定CaCO_(3)的产量来评估细菌浓度、胶结液浓度和营养液浓度对固化效果的影响;通过设计正交试验,采用矩阵分析法对巴氏芽孢杆菌微生物抑尘剂配比进行优化,提出1种新型高效、环保矿用微生物抑尘剂。结果表明:巴氏芽孢杆菌的最佳培养条件为30~35℃、pH7.5左右,微生物抑尘剂适用于偏高温、中碱性环境下的露天煤矿;微生物诱导碳酸钙沉淀过程CaCO_(3)的生成量与营养物质浓度和菌液浓度呈正相关关系,CaCO_(3)的生成量随胶结液浓度(尿素、氯化钙)增大呈现先增大后减小的趋势;巴氏芽孢杆菌微生物抑尘剂具有良好的渗透性、抗强风、保水、抗雨淋等综合性能,巴氏芽孢杆菌微生物抑尘剂成分配比优化方案为:巴氏芽孢杆菌菌液OD600值为1,胶结液(尿素、氯化钙混合溶液)取0.5 mol/L,营养物质溶液取2 g/L。

摘要：为提升微生物固化花岗岩残积土的效果,综合考虑木质素磺酸钙的特点和micp(Microbial-induced calcite precipitation)作用过程的环境条件,设计进行木质素磺酸钙增强micp固化花岗岩残积土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析木质素磺酸钙对微生物固化花岗岩残积土的增强效果及增强机制。结果表明:①木质素磺酸钙能够显著提高花岗岩残积土微生物加固过程中的胶结物产量,木钙掺量在4.00%左右达到最佳,与常规micp相比,胶结物生成量提高了48.86%;②木质素磺酸钙的掺入,显著提高了固化体的抗压强度和抵抗变形能力,2.00%~8.00%掺量下固化体的抗压强度提升了4.75%~41.20%,破坏时应变增加16.24%~38.55%;③掺入木质素磺酸钙后,固化体的孔隙大小及孔隙率均有不同程度降低,孔隙率降低了12.97%~37.38%,固化体的整体密实性进一步增强;④木质素磺酸钙的掺入,改善了残积土的孔隙结构,为后续微生物加固提供更好的环境条件;⑤在微生物固化花岗岩残积土过程中掺入木质素磺酸钙后,改善了微生物生长的酸碱环境,丰富了micp作用过程中的钙源,提升了固菌率,促进了micp反应,同时改善了碳酸钙沉淀颗粒的大小、性状及排列形式,使得胶结物产量进一步提升,从而提升固化体的整体固化效果。

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：【目的】雨、雪、波浪、风等作用常会引起土壤侵蚀。生物诱导碳酸钙沉淀技术(micp/EICP)由于环境友好的特点已成为岩土和地质领域的研究热点之一。为了探究micp/EICP在土壤抗侵蚀性方面的效果,【方法】介绍了micp/EICP的矿化过程,基于现有成果总结了micp/EICP改善不同类型土壤侵蚀效果。【结果】结果显示:对于土壤适应性,micp处理粗砂的无侧限抗压强度和CaCO_(3)含量高于EICP,而在粉细砂中结果相反。对于遇水崩解特性,micp改性黏土中25μm以下颗粒质量减少,75~250μm颗粒质量分数增加,团聚体变大,有效降低了黏土、黄土、黏性紫色土崩解速率和崩解率。对于波浪侵蚀特性,随喷洒固化次数由1增加到4,海岸砂质边坡侵蚀速率呈对数下降,固化18次后,30次潮汐变化下坡角几乎不变。对于切向水流侵蚀特性,1 g/L的黄原胶溶液结合micp固化2次的样品和0.5 mol/L胶结液结合掺入0.2%纤维所得到的固化土的抗侵蚀性优于单纯高剂量micp处理的结果。对于风蚀,micp固化时,0.25 mol/L胶结液可达到抗风蚀效果,而EICP反应较快应加入抑制剂。对于多次干湿和冻融循环侵蚀,micp/EICP处理试样的强度和侵蚀量都好于未处理试样,EICP处理砂土样的耐久性效果不如micp明显。【结论】结果表明:micp适用于粗粒土,生成的CaCO_(3)整体性好;EICP脲酶分子小,工艺简单,可应用于细粒土中,但生成的CaCO_(3)较松散。micp/EICP作用可有效降低细粒土的遇水崩解特性,有效降低海岸砂质边坡的波浪侵蚀,与纤维或生聚物结合可改善固化土的脆性,抵抗切向水流的侵蚀。低浓度的胶结液配方即可抵抗风蚀。micp/EICP可提高固化土的耐久性。

摘要：为了优选micp(microbial induced carbonate precipitation)固化砂土过程中的试验因素,采用中心注浆法耦合6个试验因素,以圆形硅质砂为试验材料,根据正交试验的设计原则进行了25种工况的micp砂柱固化试验.检测了砂柱固化过程中反应前后Ca^2+浓度变化和固化后砂柱各部位的CaCO3晶体含量,并采用SEM观测了砂柱内部CaCO3晶体的微观形态.通过分析各个试验因素对Ca^2+利用率的影响,发现影响Ca^2+利用率的主要因素有菌液浓度、胶结液浓度和矿化反应时间,且菌液浓度越高,胶结液浓度越低,反应时间越长,Ca^2+利用率越高.菌液静置过程中存在细菌下沉现象,从而影响CaCO3晶体的生成位置.固化砂柱内部CaCO3晶体分布的研究结果表明,矿化生成的CaCO3会随着砂土中的水流迁徙,浆液的流速越大,砂柱内部晶体的平均含量越高,且分布越均匀.SEM的观测结果显示,固化砂柱内部CaCO3晶体以方解石为主,但胶结液浓度会影响晶体的尺寸大小.当胶结液浓度高于750 mmol/L时,CaCO3晶体呈现堆叠式发展.当菌液浓度较高并且胶结液静置时间较短时,会出现球霰石的晶体形态.micp固化砂土的强度随CaCO3含量的增加而升高,但同时会受到晶体的分布以及大小等因素的影响.micp固化砂土试验因素的优选结果为:菌液的OD600值0.5~1.0,菌液静置时间3 h,胶结液浓度不高于500 mmol/L,浆液的流速与传输距离相关,胶结液的最优静置时间为使Ca^2+完全消耗.

摘要：将micp(微生物诱导碳酸钙沉淀)技术应用于崩解性页岩残积土填筑体的加固,可有效提高页岩弃渣承载力从而解决填方路基的不均匀沉降、沉陷坍塌及路面开裂等问题。为模拟实际路基工程中空土工格栅的灌浆过程,设计了一种具有多层多孔灌浆管道系统的micp-格栅灌浆模型箱,首先结合超声波技术对micp灌浆加固过程中模型内部页岩残积土进行波速监测,再通过对土体进行单元划分并对其波速进行精细化分级,对灌浆过程中灌浆胶结体的超声波速等级的面积、体积分布特征,各级等势面特征及发展规律进行探究,最后对固化前后土体波速等级转换方式进行分析,掌握了模型土体波速等级的区域演化规律。研究成果可为微生物灌浆加固岩土体的效果检测提供理论基础。

摘要：酸雨可与micp矿化作用过程中生成的碳酸盐反应,破坏材料的结构强度,使被固定的重金属离子再次释放,但该技术在酸雨环境下的研究较少,耐酸腐蚀性尚不明确,因此对酸雨入渗作用下micp固化重金属污染土的淋滤特性的研究具有现实意义。本文设计了pH值为3.5、4.5、5.6的3种典型的酸雨条件,用pH值为7.5的去离子水作对照,通过土柱淋滤的方法对micp固化粉土进行了实验研究,分析不同酸雨pH值对micp固化铅污染土样的强度、pH值、Pb^(2+)、Ca^(2+)淋出量及Pb^(2+)赋存形态的影响。结果表明:随酸液pH值降低,micp固化试样的强度降低,淋出液pH值降低,Pb^(2+)、Ca^(2+)淋出量增加,固化试样中可交换态的Pb2+增加,当pH值为5.6时,试样受酸雨影响较小,pH值降为3.5时,试样变化显著。

摘要：在西北地区盐漠极端环境中,寻找和发现土著高产脲酶微生物是开展地表盐漠土或沙漠土微环境固化和固定研究的关键。该文以柴达木盆地盐漠环境中耐盐高产脲酶微生物的筛选为研究目标,针对环境中的土样、水样和耐盐植物,分别采用纯化分离、菌株脲酶活性测定、Berthelot反应等技术,筛选分离和鉴定了一种土著耐盐高产脲酶微生物,并进一步对该土著微生物区系、脲酶活性、矿化能力及其安全性进行试验研究。结果表明,此次筛选出的土著耐盐高产脲酶微生物属于一种木糖葡萄球菌,其脲酶活性随着微生物的生命周期呈现一个峰值变化,最高值为2.24 U/mL,属于高产脲酶微生物。该微生物在易溶盐含量为7%的10 m L的诱导液中,产生8.6%的碳酸钙新生量,具备微生物矿化能力。在盐漠环境筛选出的这种土著耐盐高产脲酶微生物,可用于西北寒旱盐漠沙化微生物矿化防治的理论和技术创新研究。

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。