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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期43卷 169-176页

作者：张敏霞王亚涛刘璐牛双建康俊亚房燕飞河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 南京工业大学交通运输工程学院江苏南京210000 深圳市市政工程总公司广东深圳518000

目的岩土微生物技术在土木工程领域已广泛应用,本文基于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)固化土体技术,探究其固化土体的抗风蚀扬尘效果及固化机理。方法利用巴氏生孢八叠球菌,对比分析微生物固化典型工程裸土建筑渣土和砂土试样和其洒水... 详细信息

目的岩土微生物技术在土木工程领域已广泛应用,本文基于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)固化土体技术,探究其固化土体的抗风蚀扬尘效果及固化机理。方法利用巴氏生孢八叠球菌,对比分析微生物固化典型工程裸土建筑渣土和砂土试样和其洒水固化试样,通过风洞试验、表面强度测试、微观结构观测研究微生物固化试样抗风蚀扬尘性能,提出一种新型土壤抑尘措施。结果根据风洞试验和表面强度测试结果发现:同比条件下,微生物固化试样风蚀质量累计损失远远低于洒水试样的,风洞试验后微生物固化试样表面强度虽有所下降,但其表面强度仍强于洒水试样,试验结果验证了微生物固化工程裸土提升其抗风蚀扬尘的可行性及其显著效能.基于电镜扫描和X射线能谱试验分析显示:渣土和砂土试样经微生物固化后,土颗粒表面和孔隙间均产生大量碳酸钙沉积,有效增强了土颗粒间黏结性能,但CaCO_(3)晶体结构在不同土壤中略有差异,在工程渣土试样中主要为片状结构、在砂土试样中为球状或球状堆积体结构。结论微生物固化技术有效提升了土壤抗风蚀扬尘性能,且具备良好的时效性,对土壤防尘治理具有一定的参考价值。

关键词：微生物固化工程裸土抗风蚀扬尘 CaCO_(3)

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微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘试验研究

微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘试验研究

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作者：刘飞飞河南理工大学

学位级别：硕士

颗粒物污染已成为危害大气环境质量的重要原因。建筑工地内由于施工或预留等原因形成的大量裸土面风蚀扬尘,是大气中颗粒物的主要来源之一。国内外学者已对工程裸土风蚀扬尘及其防治措施展开了大量研究,但目前常用的工程裸土风蚀扬尘治... 详细信息

颗粒物污染已成为危害大气环境质量的重要原因。建筑工地内由于施工或预留等原因形成的大量裸土面风蚀扬尘,是大气中颗粒物的主要来源之一。国内外学者已对工程裸土风蚀扬尘及其防治措施展开了大量研究,但目前常用的工程裸土风蚀扬尘治理措施还存在抑尘效果与抑尘时间有限、成本较高或产生二次污染等问题。微生物岩土技术治理工程裸土风蚀扬尘,是近几年来兴起的一种经济高效、绿色环保的新型抑尘技术,系统研究微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘是我国经济建设和环境可持续发展的急切需要。本文首先对微生物菌种进行了培育与选用,开展微生物固结工程裸土和风洞试验,优化微生物固结参数;并采用X射线三维显微镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子计算机断层扫描(CT)等多种手段,对微生物固结工程裸土微观结构和矿物成分进行研究,与其宏观抑尘效应进行对比分析,揭示微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘的微观固结机理和宏微观抑尘机制;对微生物固结工程裸土的保水性、抗扰动性和环境兼容性进行了系统研究,本文研究内容如下:(1)微生物菌体的培育与比选。笔者成功在土壤中提取了脲酶菌,并和巴氏生孢八叠球菌的生长曲线及其活性等进行对比分析,二者均可用于微生物固结工程裸土,进一步证明微生物矿化固结工程裸土是取自于自然,绿色生态的,但鉴于自提取脲酶菌的纯度,本文试验采用的是巴氏生孢八叠球菌。(2)微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘的影响因素研究。通过单因素试验发现,采用氯化钙作为微生物矿化反应的钙源,微生物固结工程裸土效果较好,且微生物固结试样的抗风蚀能力及碳酸钙含量随胶结液浓度、菌液浓度(OD)的增加而增长;同时还发现环境温度为20℃～40℃、环境酸碱度为中性或弱碱性时,微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘效果更佳。(3)干湿交替对微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘能力影响研究。对微生物固结工程裸土开展模拟降雨试验和风洞试验,干湿交替循环次数越多微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘能力变化越大,但干湿交替对微生物固结建筑渣土抗风蚀扬尘的影响弱于其对微生物固结砂土的影响。(4)微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘的应用性能研究。对微生物固结工程裸土的保水性、抗扰动性和环境兼容性进行研究发现,微生物固结层可有效锁住土壤水分,减缓水分蒸发;微生物固结层局部受到扰动破坏后仍保留一定抗风蚀能力;微生物固结工程裸土p H值及易溶盐含量仅有微量增加,微生物固结土中植物生长良好,试验表明微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘应用性能良好。(5)微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘的微观固结机理和宏微观抑尘机制研究。采用X射线三维显微镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子计算机断层扫描(CT)等多手段,研究微生物固结工程裸土微观结构和矿物成分,同时开展了风洞试验,研究发现微生物矿化生成的碳酸钙晶体首先附着在土颗粒表面起到增大土颗粒粒径和改变土颗粒形状的作用,随着碳酸钙的累积增多,其逐渐发挥胶结相邻土颗粒的作用,在工程裸土表面形成较大团聚体甚至形成的一层硬壳,以到达抗风蚀扬尘的目的;对比分析发现微生物固结工程渣土与砂土的适宜固化参数和矿化产物形态等有所不同。

关键词：微生物固结工程裸土抗风蚀扬尘风洞试验微观机理

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粒径对微生物固化砂土抗风蚀扬尘能力的影响

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路基工程 2023年第1期 83-88页

作者：白龙威李向东冯聪睿曾承张敏霞赵晓帅深圳市市政工程总公司广东深圳518131 河南理工大学土木工程学院河南焦作454003

为探究颗粒粒径对微生物固化砂土抗风蚀能力的影响,选用4种不同粒径范围的土样,通过风洞试验以及表面强度、碳酸钙含量测定等试验,从宏观角度分析粒径对微生物固化砂土抗风蚀能力的影响;采用SEM扫描电镜观测,从微观角度对微生物固化砂... 详细信息

为探究颗粒粒径对微生物固化砂土抗风蚀能力的影响,选用4种不同粒径范围的土样,通过风洞试验以及表面强度、碳酸钙含量测定等试验,从宏观角度分析粒径对微生物固化砂土抗风蚀能力的影响;采用SEM扫描电镜观测,从微观角度对微生物固化砂土的作用机理进行研究。结果表明:颗粒粒径较小的土样,孔隙面积和孔喉直径较小,更易发挥碳酸钙晶体的填充和胶结作用,土体表面形成的固结层更加密实,抗风蚀能力更强且时效性更好。

关键词：微生物固化抗风蚀扬尘颗粒粒径风洞试验微观结构

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冻融作用对微生物固化裸土抗风蚀扬尘性能影响的研究进展

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工业建筑 2024年第9期54卷 191-197页

作者：张敏霞王亚涛牛双建蔡宝帅张振泉河南理工大学土木工程学院河南焦作454150 深圳市路桥建设集团有限公司广东深圳518000

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)改良土的技术,是一种保护生态环境、抗风蚀扬尘的新方法。通过对MICP固化裸土抗风蚀扬尘机理及固化方法的总结,系统分析了固化条件和环境因素对MICP固化裸土抗风蚀扬尘的影响。现有研究表明:冻融作用对MICP... 详细信息

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)改良土的技术,是一种保护生态环境、抗风蚀扬尘的新方法。通过对MICP固化裸土抗风蚀扬尘机理及固化方法的总结,系统分析了固化条件和环境因素对MICP固化裸土抗风蚀扬尘的影响。现有研究表明:冻融作用对MICP固化土体稳定性和物理力学性质的影响,显著增大了裸土的可蚀性。基于上述研究,指出了研究冻融循环对MICP固化裸土抗风蚀扬尘的必要性;最后,提出了微生物固化裸土抗冻融耐久性的研究是MICP技术固土抗风蚀扬尘理论基础的观点。

关键词：裸土 MICP技术抗风蚀扬尘冻融循环

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