摘要
汕头市区域内花岗岩残积土分布非常广泛，该类土壤遇水后力学性能会显著减弱，易发生软化和解体，受地震、交通等动荷载作用，会在土体内部产生多方向的动应力，进一步导致土体出现结构受损、变形加剧及孔压上升等问题。为解决上述问题，本研究引入两种新型土壤加固技术:微生物诱导碳酸钙沉积(Microbial Induced Calcite Precipitation,MICP)技术和脲酶诱导碳酸钙沉淀(Enzyme-Induced Carbonate Precipitation,EICP)技术，这两种加固技术均是通过在土体内部产生碳酸钙晶体来增强土体的稳定性。本文通过利用MICP技术对花岗岩残积土进行加固处理和利用EICP技术对掺入水泥的花岗岩残积土进行联合加固处理，研究两种技术对花岗岩残积土动力性能的影响。本研究的主要内容和所得结论概述如下: (1)通过试验得出当pH=8时巴氏芽孢杆菌菌液浓度最高，并绘制不同溶氧下巴氏芽孢杆菌的生长曲线，使用处于平稳期的菌液作为后续试验材料。 (2)探究MICP、EICP技术进行加固的可行性。通过沉淀生成试验得出MICP反应的沉淀生成量随着菌液浓度及胶结液浓度的提高而增加，并且反应前期碳酸钙生成速率较快;通过直剪试验得出，随着菌液浓度及胶结液浓度的提高，MICP加固土体的效果也在提高。EICP技术具有类似规律，且EICP加固效果优于MICP。 (3)通过动三轴试验对土样施加循坏荷载，并对土样的累积应变曲线、软化指数变化规律进行分析，得出固结围压能提高重塑花岗岩残积土的动强度，菌液浓度、养护时间能够提高MICP加固土的动强度。分析土样的动孔隙水压力曲线，得出MICP技术可以有效地减缓土样动孔压的增长速度。对比拌合法和压力注浆法两种加固方法，得出压力注浆法的加固效果优于拌合法。 (4)通过动三轴试验对土样施加地震荷载，对土样的轴向应变变化、动孔隙水压力曲线和振后孔压变化曲线进行分析，得出MICP技术能提高土样的抗地震荷载性能。动荷载作用后土样存在着明显的孔压滞后现象，即在振动过程中土样的孔压提升很小，振动结束后，孔压仍会持续上升，并在一段时间后趋于稳定。 (5)探究水泥掺入比、养护龄期对EICP技术加固水泥花岗岩残积土效果的影响，验证应用EICP技术可以在一定程度上减少水泥用量和缩短养护时间。 (6)采用电镜扫描和能谱分析手段，从微观层面探究MICP技术加固机理。 本文通过深入的实验分析与理论探讨，证实了 MICP技术和EICP技术在提升花岗岩残积土力学性能方面的具有显著效果，试验变量与工艺方法的差异会对土体的加固效果产生不同影响。这些研究成果为未来实际工程中的土体加固提供了坚实的试验基础和理论依据。
NETL