MICP表面固化粉土试验研究开题报告

1. 研究目的与意义

我国地大物博，疆域辽阔，总面积约为960万平方公里，其中海域分布广阔，自南向北依次是南海、东海、渤海、黄海，总面积达300万平方公里。

在幅员辽阔的海域上分布面积在500平方米以上的岛屿将近6500个，岛屿海岸线蜿蜒曲折，约为1.4万公里。

在极其丰富的海洋资源条件下孕育了沿海的12个省区，其总面积达133.4万平方千米，占我国领土的14%。

2. 国内外研究现状分析

微生物固土技术微生物技术就是通过向土体中注入产脲酶的微生物，并且提供含钙和氮源的营养盐，快速析出具有胶凝作用的碳酸钙结晶的成矿技术，国外被称为microbial induced carbonate precipitation，即micp技术。

在微生物种类的选择以及其诱导碳酸钙沉淀的矿化机理方面，国内外学者做了大量的研究。

1999年castanier等人发现在石膏的溶解可以提供一种富含钙离子和硫酸根离子的环境。

3. 研究的基本内容与计划

微生物表面固化粉土与植物生态相容性研究是一个复杂的过程，胶结液浓度与喷洒量影响土体离子分布规律，进而影响植物生长，为研究植物在固化粉土中的生态相容性，本文从巴氏芽孢杆菌培养、微生物固化粉土性能试验、微生物固化粉土离子空间分布规律试验、微生物固化粉土与植物生态相容性试验这四个方面开展研究，主要研究内容如下：（1）巴氏芽孢杆菌的选择和培养本文选用巴氏芽孢杆菌（sporosarcina pasteurii）为试验菌种，其菌种购买于德国菌种保藏中心（dsmz），菌种编号为dsm33。

采用dsmz推荐的液体培养基进行扩大培养和菌种保存，测定培养过程中细菌的od值和脲酶活性。

（2）微生物固化粉土性能试验研究通过控制喷洒遍数，喷洒时间，喷洒胶结液浓度，喷洒菌液与胶结液的轮次等变量来测贯入阻力值，崩解率，碳酸钙生成量，贯入阻力损失率等指标，综合上述所测定的数据，确定优化的工艺参数。

4. 研究创新点

本论文主要开展对巴氏芽孢杆菌（sporosarcina pasteurii）催化尿素水解进行micp固土技术的影响因素研究，并针对micp注浆固化粉土过程中存在空间均匀性与尺寸效应的问题，调整了微生物菌液配比及注浆方案，为这一技术的实际应用提供基础数据和科学依据。

首先，从矿化过程所需的钙源、反应条件和对环境适应性等条件综合评定，最终选择目前研究最多、应用最广、加固效果最好的巴氏芽孢杆菌作为试验用菌，并测定了振荡及静置条件下不同菌液配比对应的细菌生长和脲酶活性随时间变化规律，分析了不同营养液加入比对细菌生长速度和脲酶活性的影响，确定了菌液注浆的基本时间参数。

然后，通过小尺度模型试验，研究不同菌液配比、胶结溶液浓度、注浆速度对micp注浆固化粉土存在的空间均匀性影响，并从力学性能、caco3生成量、sem及mip试验探讨微生物注浆固化效果。