摘要
我国盐渍土分布广泛，尤其在甘肃、青海、宁夏、新疆等西北内陆地区分布着大量的粗颗粒盐渍土，由于粗颗粒盐渍土有着较差的稳定性，对公路、铁路以及建筑物的危害较严重；再加上当地特殊的气候和地形地貌条件，导致西北地区盐渍土的面积不断增加，土地盐渍化问题日益严重。因此对于加固西北内陆地区的粗颗粒盐渍土，改良其工程性能的研究迫在眉睫。论文采用微生物加固(MICP)方法对粗颗粒盐渍土进行固化改良，并通过宏观力学试验和微观机理分析相结合的方式，探究了不同含盐量条件下，MICP法固化粗颗粒盐渍土的可行性及加固效果。主要研究内容和成果有： （1）针对西北内陆地区粗颗粒盐渍土现状，采用微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）法改良固化粗颗粒盐渍土；通过对细菌生长的动态监测，确定了细菌参数条件：细菌培养时间为24小时，细菌浓度为OD600=1.7~1.8，脲酶活性0.4581mmol/min；确定尿素水解MICP加固试验的最佳反应条件为：尿素浓度及钙离子浓度比为1：0.5，尿素浓度为1.0mol/L，氯化钙浓度0.5mol/L，营养肉汤3g/L；最适温度为室温（25℃），酸碱度pH=7。 （2）根据以上试验参数，开展MICP固化盐渍土试验，对经过14次MICP低速渗流加固后的粗颗粒盐渍土进行了宏观力学试验，无侧限抗压强度试验结果表明：四组含盐量粗颗粒盐渍土强度均得到大幅提高，其强度值在2.88~4.55MPa之间；比较加固前后的粗颗粒盐渍土，渗透系数降低了两个数量级；当正压力为300kPa时，4组试验组的抗剪强度在558~654kPa；即经过MICP加固的粗颗粒盐渍土具有良好的抗压强度及较强的抗剪切破坏能力，有效地降低了粗颗粒盐渍土的孔隙率，证明了微生物固化明显改善了含盐砂粒的工程力学性能。 （3）对比含盐量（0%~9%）范围内试样碳酸钙生成量的变化，结果表明：盐分对细菌催化尿素水解的速率有抑制作用。含盐量越高，水解尿素的速率越慢，碳酸钙的生成量越少，导致高含盐量粗颗粒盐渍土力学性能降低，说明盐分的存在弱化了MICP加固效果，但是巴氏菌对盐分环境有一定的耐受性，适应能力较强。相较于加固前的粗颗粒盐渍土而言，现有加固效果已满足实际工程需要。 （4）对MICP加固后的粗颗粒盐渍土进行了微观试验，压汞试验结果表明：加固后土颗粒孔径分布减小；XRD（X射线衍射试验）确定了MICP加固粗颗粒盐渍土内部生成产物均为碳酸钙，晶型有方解石和球霰石两种，正是反应生成的碳酸钙对于土体加固起到了决定性作用；SEM（扫描电镜试验）可明显看出各组试样在土颗粒表面、土颗粒孔隙处均有碳酸钙沉积，当碳酸钙沉淀完全覆盖土颗粒，在土颗粒孔隙处广泛分布，并将相邻的土颗粒胶结为聚合状态时，达到试样最佳加固效果，提高了盐渍土的抗压强度、抗渗性和抗剪切破坏的能力。
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