[发明专利]一种改善微生物胶结砂土的方法

说明书

本发明公开了一种改善微生物胶结砂土的方法，包括以下步骤：1）培养细菌，然后测试其菌液OD600值和活性值，保存菌液；2）配置胶结液；3）制备土体；4）配置改性剂；5）在土体中加入改性剂，改性剂与土体的重量比为1:1000；6）接着加入菌液，菌液与土体的重量比100:1；7）再加入胶结液，胶结液与土体重量比为3：10；8）最后加入质量分数为2.5%大蒜素水溶液，大蒜素水溶液与土体重量比为1：1000。本发明提出改善微生物胶结砂土的方法，能够显著提高砂土的无侧限抗压强度和残余强度，尤其能够改善微生物胶结砂土原本脆性的缺点，增加破坏时的韧性，对提高工程结构的安全性和稳定性有积极效果，适宜广泛推广应用。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体是指一种改善微生物胶结砂土的方法。

背景技术

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是近年发展起来的新兴土质改良与加固技术。该技术是建立在自然界中土体内部发生的生物化学成矿过程——由微生物分泌的脲酶水解尿素后结合钙离子生成碳酸钙，对土颗粒进行胶结，从而起到改善土体物理力学性质的目的。由于该技术具有节能减排、生态环保、经济高效、对土体扰动小等优点，引起了国内外学者的广泛关注，并围绕MICP改性土体的工程性质开展了大量研究。研究成果均表明：MICP作为一种可持续发展的土体加固新方法，具有潜在的工程实用价值，能应用到各个领域，如加固软弱地基、防治砂土液化、稳定路堤边坡和防治土体侵蚀等。然而，强度与韧性的互斥性一直是岩土工程材料面临的挑战性问题。经过微生物胶结作用加固的砂土虽然强度能达到很高的水平，但在很大程度上表现为一种典型的脆性材料，即破坏后强度瞬间丧失，在安全性方面具有一定的隐患。随着MICP技术的飞速发展，如何改善MICP固化土的韧性，有必要开展针对性研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微生物胶结砂土原本脆性的缺点，增加破坏时的韧性，提高工程结构的安全性、稳定性的改善微生物胶结砂土的方法。

为了实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：一种改善微生物胶结砂土的方法，包括以下步骤：

(1)选择合适的化能异养型革兰氏阳性菌，并配置相应的培养基对其进行培养，然后测试其菌液OD₆₀₀值和活性值，将菌液置于低温环境下保藏，并定期活化保持其活性；

(2)配置与所选择化能异养型革兰氏阳性菌匹配的胶结液；

(3)将粘性土、砂、石按重量比2:3:5混合制备土体；

(4)按重量份计，将硫酸酰胺2～7份，三异丙醇胺3～8份，滑石粉10～20份，石炭酸3～10份混合均匀，调节所得混合物的pH值，使其pH值为7～9，得到改性剂，备用；

(5)将制备的改性剂加入制备的土体中，并搅拌均匀，改性剂与土体的重量比为1:1000；

(6)将步骤(1)制备得到的菌液加入混有改性剂的土体中，拌匀，土体与菌液的重量比100:1；

(7)将步骤(2)制备得到的胶结液加入步骤(6)所得土体中，拌匀，加入胶结液与土体重量比为3：10；

(8)最后在步骤(7)中所得土体中加入质量分数为2.5％大蒜素水溶液，大蒜素水溶液与土体重量比为1：1000。

本技术方案的工作原理为，主要基于微生物诱导碳酸钙沉积技术，即在土体内部发生的生物化学成矿过程，由微生物分泌的脲酶水解尿素后结合钙离子生成碳酸钙，对土颗粒进行胶结，从而起到改善土体物理力学性质的目的，具体反应式如下：

CO(NH₂)₂+H₂O→NH₂COOH+2NH₃；