注浆参数及养护条件对微生物胶结粉土的影响研究

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随着我国经济高速发展,建设用地需求日渐增长,软土地基处理等问题迎来了新的挑战。微生物诱导碳酸钙沉积加固土体基本原理是利用土体中产脲型微生物生命活动产生的脲酶,水解胶结液中尿素生成CO32-并与其中Ca2+反应生成碳酸钙,填充土颗粒之间孔隙以及胶结土颗粒,使土体产生强度。因其较传统土体加固方法具有污染小、残留低等优点,被广泛的应用于土体加固、土体防渗、防液化、修复污染土等众多领域的研究中。目前利用该技术对粉土加固处理主要采用注浆法和入渗法,结果表明微生物诱导碳酸钙沉积加固粉土是有效的。现有对粉土加固效果影响的研究主要包括温度、pH值、胶结液浓度、注浆压力以及注浆时间等。但部分参数研究不够具体,如选用的胶结液浓度较少、缺乏单轮注浆胶结液用量对加固效果影响的研究、缺乏不同钙离子浓度下改变尿素比例对加固效果影响的研究、缺乏养护条件对试样强度发展影响的研究。故本文针对以上几点,利用该技术采用注浆法加固粉土,并对加固效果的影响因素进行进一步研究,重点研究注浆过程中与胶结液相关的因素及注浆结束后养护条件等对加固效果的影响,具体研究内容和成果如下:(1)研究胶结液浓度和体积对加固效果的影响。试验选用0.25M、0.5M、0.75M和1.0M4种浓度胶结液(1倍孔隙体积、1.5倍孔隙体积、2倍孔隙体积3种胶结液用量)进行研究。通过对比处理后试样的碳酸钙生成量及无侧限抗压强度关系比较加固效果,结果表明相同胶结液用量时,0.25M胶结液处理的试样碳酸钙生成百分比和强度较小,1.0M胶结液处理的试样碳酸钙生成百分比和强度较大。分析不同浓度胶结液的钙离子用量与强度关系,得出钙离子用量相同时,0.25M组有更好的效果,1.0M组钙离子利用率较低。并且胶结液用量为1.5倍孔隙体积、浓度为0.5M和0.75M时处理过的试样能较快达到理想的加固效果,且有较高的钙离子利用率。(2)研究不同注浆轮数对加固效果的影响。注浆轮数对加固效果有直接影响,试样强度和均匀性随注浆轮数的增加而增加。注浆前期,试样的强度发展缓慢,当注浆轮数超过一定轮数后,试样强度迅速发展。碳酸钙生成量也随注浆轮数的增加而增加,但随着注浆轮数的提高,氯化钙转化为碳酸钙的效率会逐渐降低。强度与碳酸钙生成百分比之间有较好的相关性。(3)研究胶结液配比对加固效果的影响。提高胶结液中尿素含量能明显提高流出液的pH值。注浆轮数较少时,能一定程度提高试样的强度,胶结液中尿素/氯化钙=1.5时,加固效果提升最明显。随着注浆轮数的增加,提高的效果逐渐减小,当注浆轮数达到一定值时,等比例胶结液处理后的试样有更好的加固效果。(4)研究养护条件对试样强度发展的影响。试样的含水率会直接影响试样的强度,试样在含水率为0即烘干状态时强度最大;试样浸泡处理后会有一定程度的强度损失,但含水率及浸泡对试样的碳酸钙生成量没有影响。当试样含水率相同时,养护温度对试样强度发展无明显影响。
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