EICP固化砂质黏性紫色土的力学性能

作     者：梅立奎 汪时机 覃永富 向超 李贤 黎桉君 张起勇 

作者机构：西南大学工程技术学院 重庆市建筑物全生命周期健康检查与灾害防治工程研究中心 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11972311) 重庆英才计划“包干制”项目(cstc2024ycjh-bgzxm0054) 西南大学创新研究2035先导计划(SWU-XDPY22003) 重庆市自然科学基金项目(2022NSCQ-MSX2206) 

主　　题：紫色土 脲酶 碳酸钙沉淀 干湿循环 无侧限抗压强度 刚度 微观机理 

摘      要：紫色土结构疏松、强度低、抗蚀性和水稳性差，在强降雨、水力冲蚀作用下，干湿交替作用频繁，极易产生水土流失。脲酶诱导碳酸钙沉淀（enzyme induced carbonate precipitation,EICP）技术可有效改良土体孔隙结构，提升土体强度、刚度和抗蚀性，达到固化土体的效果。该研究通过正交试验探究黄豆脲酶浓度（A）、氯化钙浓度（B）与尿素浓度（C）共同作用下的最优产钙率组合（CR组）与最大产钙量组合（CP组），据此开展紫色土的固化试验、干湿循环试验、无侧限抗压试验、扫描电镜试验、X射线能谱分析和低场核磁扫描试验，探究固化效果的变化规律，并分析固化机理。结果表明：1)EICP处理显著提升紫色土无侧限抗压强度与刚度（弹性割线模量），与对照组（CW组）相比，CR组和CP组无侧限抗压强度分别提升了104.47%和60.03%，刚度分别提升了86.36%和36.56%;2）固化试样具有良好的耐久性，在干湿循环作用下仍保持较高的无侧限抗压强度与刚度；3)EICP固化紫色土，生成的碳酸钙晶体尺寸在0.1～2.0μm，可对土体中的小孔隙进行有效填充，同时将土体中的大孔隙进行胶结、覆膜，而转化为中孔隙，使紫色土孔隙结构更加均匀。研究结果阐明EICP对紫色土具有良好的固化效果，可为紫色土地区的地基、边坡加固和水土流失防护等工程应用提供科学依据和参考。