【摘 要】
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隧道、地铁、大坝以及水库等工程设施在建设和使用期间经常发生渗漏问题,这将严重威胁到工程设施的安全和运行,造成重大的经济损失。渗透注浆法是控制地下水渗流、降低土壤渗透性和提高土壤稳定性的有效方法之一。通常情况下,我们会选择基于水泥、化学或粘土系浆材等注浆材料来处理工程发生的渗漏事故,这些注浆方法的能耗较高且对环境保护是有害的。微生物诱导碳酸钙沉淀技术(Microbially Induced Carb
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隧道、地铁、大坝以及水库等工程设施在建设和使用期间经常发生渗漏问题,这将严重威胁到工程设施的安全和运行,造成重大的经济损失。渗透注浆法是控制地下水渗流、降低土壤渗透性和提高土壤稳定性的有效方法之一。通常情况下,我们会选择基于水泥、化学或粘土系浆材等注浆材料来处理工程发生的渗漏事故,这些注浆方法的能耗较高且对环境保护是有害的。微生物诱导碳酸钙沉淀技术(Microbially Induced Carbonate Precipitation,简称MICP)是近年来提出的一种环境友好型的注浆方法,具备粘度较低、流动性好以及注浆情况可控制等优势,在岩土体的防渗堵漏工作中具有广阔的前景。但是MICP技术在降低岩土体渗透性的应用中,仍存在效率较低,注浆不均匀、造价较高等问题。因此,考虑向MICP技术中添加膨润土来提高封堵的效率并降低注浆的成本。本文通过微生物-膨润土加固砂土的渗透性模型试验分别研究了砂土的不均匀系数和粒径大小以及浆液的液固比等因素对注浆效果和渗透系数的影响,其主要内容如下:(1)砂土的不均匀系数、粒径以及浆液的液固比影响了砂柱的灌浆性能与砂柱内沉淀的分布。整体来看,当砂土的不均匀系数越低,粒径越大,浆液的液固比越高时,砂柱内膨润土和碳酸钙沉淀的分布就越均匀,注浆效果较好。随着注浆次数的增加,砂柱的渗透系数得到了显著的降低,最低可以达到1.14×10-7 m/s。(2)微生物-膨润土的加固方法可以在砂土内生成大量的膨润土颗粒来填充砂土的孔隙,微生物矿化作用生成的碳酸钙晶体可以将膨润土和砂颗粒联系起来,形成能抵抗水流侵蚀的胶结体。通过峰值侵蚀速率评价了微生物-膨润土加固方法封堵砂土的稳定性。结果表明,随着注浆次数的增加,砂土的峰值侵蚀速率最低可降至0.144 gs-1m-2,内部侵蚀的程度较轻。而作为对比的膨润土泥浆在加固1.00~2.00 mm粒径的粗砂时,最低侵蚀速率达到了433.17 gs-1m-2,内部侵蚀的程度很高。(3)利用沉淀物填充砂土的孔隙从而降低渗透系数的封堵原理,发现微生物-膨润土加固方法最快可通过1~4次处理就可以使砂土的孔隙填充比达到69.50%左右,对应的归一化渗透系数为3.28×10-4 m/s。传统的微生物矿化技术理论上要进行25~32次的注浆处理才能达到60%~70%的孔隙填充比,这意味着微生物-膨润土加固方法填充砂土的孔隙的效率较高,试验结果将为该方法在工程实际的应用提供借鉴和指导意义。
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