微生物地质工程技术及其应用

微生物地质工程技术是将微生物参与的生化过程加以控制和利用,来解决工程地质问题的一类新型岩土体水—力学特性改性技术。研究表明该技术具有低成本、环境友好、低能耗和过程可控的优点,是工程地质界近些年的一个热门研究内容,也是现代工程地质学科的重要发展方向。文章基于当前该技术取得的研究进展,系统总结了能被加以控制和高效利用的三种代表性微生物地质工程技术（微生物成矿作用、微生物膜作用及微生物产气作用）的原理及其应用领域。着重对研究最多、应用前景最广的微生物成矿作用改性岩土体力学特性、渗透特性、抗侵蚀性等工程性质及机理进行了阐述,并深入探讨了影响微生物成矿作用改性效果的关键因素（细菌种类、菌液浓度、环境温度、pH值、胶结液、土体性质及灌浆工艺）。此外,文章还详细论述了微生物成矿作用在地基处理、岛礁建设、防风固沙、水土保持、抗裂防渗、文物保护、地灾防治等领域的应用现状,并探讨了该技术当前面临的主要挑战及未来的重点研究方向。     

低温条件下微生物诱导固化对比研究

低温条件下微生物诱导沉淀产率低,制约着微生物诱导固化(MICP)技术的实际工程应用。通过控制不同温度和pH值,对比分析巴氏芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的生长繁殖特征和脲酶活性,同时在胶凝液中添加营养物质和控制尿素浓度和钙离子浓度,研究提高沉淀产率的方法,利用XRD测试分析沉淀晶型。进行渗透性试验和无侧限抗压强度试验,对比分析了不同菌种的砂土固化效果,结果表明,低温条件下巨大芽孢杆菌生长繁殖比巴氏芽孢杆菌快,脲酶活性更高,且巨大芽孢杆菌最适宜p H=8,更适合于碱性环境;可以通过在胶凝液中添加营养物质,控制尿素浓度为1.5 M和醋酸钙浓度为0.5 M增加碳酸钙沉淀产率;低温条件下巨大芽孢杆菌沉淀产率总高于巴氏芽孢杆菌,沉淀晶型为更稳定的方解石;采用巨大芽孢杆菌固化的试样渗透性可降低3～4个数量级,而巴氏芽孢杆菌固化的砂柱渗透性只降低2～3个数量级,其中颗粒粒径越小,渗透性降低越明显,且同等条件下巨大芽孢杆菌固化的砂柱试样强度也大于巴氏芽孢杆菌固化试样。因此,低温条件下巨大芽孢杆菌更适合进行实际工程应用。     

基于脲酶诱导碳酸钙沉积固化土体的研究进展

诱导碳酸钙沉积的土体固化是近年来岩土工程领域新兴起的新型环保地基处理技术, 该技术利用产脲酶菌的微生物诱导碳酸钙沉积（Microbially Induced Calcite Precipitation,即MICP技术）或基于脲酶的酶诱导碳酸钙沉积（Enzyme Induced Carbonate Precipitation,即EICP技术）,将松散的土体颗粒胶结成为整体,达到提高土体抗剪强度的目的。与MICP技术相比,EICP技术不存在生物安全风险,无需考虑是否有氧,且可适用于更小粒径土体的处理,因此具备广阔的实际工程应用前景。文章从脲酶类型与来源、EICP固化土体处理方法及EICP固化土体强度增长等方面,对近20年基于脲酶诱导碳酸钙沉积固化土体的研究进行了回顾与总结。     

黄河流域内蒙古段砒砂岩风化土微生物矿化改良的试验研究

砒砂岩,一种在黄河中上游广泛分布的特殊岩石,是由砂页岩和泥质砂岩组成的岩石互层,由于成岩程度低、沙粒间胶结程度差、结构强度低,且含有大量黏土矿物,其抗侵蚀能力弱,遇风成沙、遇水成泥,是“泥沙入黄”的重要来源。基于微生物诱导碳酸钙沉积(microbially induced carbonate precipitation,MICP)技术对砒砂岩风化土进行改良加固,以矿化后试样获得良好的强度为目标,结合物性及孔隙结构分析,对含有大量细粒土的砒砂岩风化土进行微生物矿化改良试验的最优方案设计。试验方案中设置12种工况,通过菌液浓度、菌液与胶结液用量比、钙尿摩尔比3个控制要素,对经微生物诱导沉积的碳酸钙晶体的晶型、形貌和尺寸进行人为调控。试验结果表明,当微生物矿化试验中尿素消耗量为0.4 mol时,采用菌液浓度OD₆₀₀值为1.2、菌液与胶结液用量比为1:20、钙尿摩尔比为1:1的试验方案,经微生物诱导的碳酸钙晶体以20～30μm的“方解石-球霰石团聚体”的晶型被沉积,并填充于砒砂岩风化土的孔隙中,使得砒砂岩风化土密实度提高,矿化后试样的孔隙度减小了62.4%,抗蚀能力得到...     

岩石节理微生物诱导碳酸钙沉积封堵渗流演化规律试验研究

微生物诱导碳酸钙沉积技术(microbially induced calcite precipitation,MICP)在土体加固中应用广泛,但在岩体封堵领域的研究成果还不多见。为了研究岩石节理MICP封堵机制,以透明树脂模拟粗糙岩石节理试件为研究对象,考虑MICP反应影响因素,开展了6种不同工况下的岩石节理MICP封堵室内试验,得到了MICP封堵过程中岩石节理导水系数和水力隙宽变化规律以及相应的碳酸钙时空分布图像。试验结果表明：MICP封堵过程中岩石节理水力隙宽随灌注轮次大致呈线性减小趋势,且水力隙宽减小速率与岩石节理中碳酸钙分布情况密切相关,而MICP反应过程中碳酸钙分布又受灌注速率、固定液、菌液和反应液灌注时长、静置时长等因素影响;6种工况中灌注速率较大、先灌注菌液和固定液静置一段时间再灌注菌液和反应液、灌注和静置时间最长的工况4封堵效率和效果最佳,在仅灌注2轮的情况下可将岩石节理导水系数由40.51×10^–6m²/s减小至0.52×10^–6m²/s,降幅达98.72%,对应的水力隙宽值由0....     

微生物诱导碳酸钙沉积技术改性黄土结构强度试验研究

我国黄土地区的水土流失和地质灾害问题异常严重,这主要与黄土较差的工程地质性质有关.提出采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对黄土进行改性处理,以改善其力学性质.采用喷洒法的方式将制备好的微生物菌液和胶结液依次喷洒在土样表面进行MICP处理,基于贯入试验和碳酸钙含量测定试验,分析不同MICP胶结轮次(3次、5次、7次...     

安徽省地矿局岩土钻掘工程技术的回顾与发展

回顾了地勘单位利用钻掘技术优势在工程市场上取得的瞩目成绩,指出了当前在技术发展上存在的“拓重三轻”的问题,分析了钻掘工程市场的发展前景,从技术发展战备的高度规划适应市场需要的岩土钻掘工程技术的体系,并提出了实施措施。     

民安大厦岩土工程勘察实例分析与评价

基于大量岩土工程勘察资料的分析、整理 ,详细阐述了民安大厦建筑场地地基土的工程性质 ,主要涉及岩性特征、物理力学性质、地震效应及震动液化等方面 ,并对持力层的选择、基坑支护、地基处理等方面进行了工程对策分析 ,所提建议与参数均被设计、施工部门采纳。     

民安大厦岩土工程勘察实例分析与评价

基于大量岩土工程勘察资料的分析、整理 ,详细阐述了民安大厦建筑场地地基土的工程性质 ,主要涉及岩性特征、物理力学性质、地震效应及震动液化等方面 ,并对持力层的选择、基坑支护、地基处理等方面进行了工程对策分析 ,所提建议与参数均被设计、施工部门采纳。     

微生物无固相钻井液体系构建及其固壁作用机理研究

钻探过程中,常遇到破碎性地层,容易发生井壁失稳而诱发井下复杂事故。增强破碎块之间的胶结力,提升井壁围岩力学强度,是解决该类地层井壁失稳的有效途径之一,微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术为实现这一途径提供了很好的借鉴。为此,通过实验研究,分析了巴氏芽孢杆菌在无固相钻井液体系中的生长情况,得到适合巴氏芽孢杆菌生长的无固相钻井液,由此构建微生物无固相钻井液体系。利用岩心浸泡实验和扫描电镜(SEM)分析方法,探讨了微生物无固相钻井液体系的固壁效果及其作用机理。结果表明：巴氏芽孢杆菌在由植物胶、聚丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纤维素钠(CMC)组成且含有培养基的无固相钻井液中的生长情况最好,经过24 h的生长,600 nm波长处的吸光值(OD600)达到1.54。故确定微生物无固相钻井液体系的配方为：0.1%植物胶+0.1%PAM+0.1%CMC+巴氏芽孢杆菌(OD600=0.8)+0.25%氯化钠+1%尿素+0.75%酪蛋白胨+0.25%大豆蛋白胨。在微生物无固相钻井液体系中添加钙源,可以获得更好的固壁效果,固结后试样的抗压强度达到0.183 MPa。该体系的固壁机理是微生物在松散颗粒间诱导生成...     

《探矿工程》的过去、现在和未来

绪言：《探矿工程》杂志1957年创刊迄今已50年。伴随着共和国成长，刊物及其编者、作者、读者与人民国家同呼吸、共命运，经受多少风雨和不平凡的路程。有创刊开始一段时期和1979年迄今28年来的晴天阳光；经受过50年代末期“大跃进”、“人民公社”运动和60—70年代“文化大革命”的痛苦和灾难。我珍藏有创刊以来全部《探矿工程》杂志，是读者也是作者，任过杂志编委、副主任委员和主编及顾问，对杂志感情良深，也从阅读中吸取知识受益菲浅。[第一段]     

我国冻土路基工程研究的过去、现在和未来

回顾了中国冻土路基研究发展历程中的重要成果和历史脉络,重点介绍了青藏高原路基工程方面所取得的重要成果.随着国家西部大开发战略的实施和青藏铁路丁程的建设,我国在冻土路基基础理论、路基稳定性技术和理论模型和模拟等领域取得了重要进展.研究队伍迅速成长,特别是在冻土路基设计原则和理念的创新和进步世界瞩目,为将青藏铁路建设成世界一流的高原铁路奠定了坚实的理论基础.同时,青藏铁路的建设为如何修筑多年冻土路基提供了广阔的试验平台,不论从冻土路基设计理论、计算理论、路基稳定性技术等方面;还是新材料、新技术使用方面都可使冻土区路基修筑技术发展迈上一个新台阶.最后,基于冻土路基工程研究的实际和未来国家需求,提出了本学科未来的研究方向和需重点关注之处.     

上海地面沉降研究的过去、现在与未来

地面沉降是我国东部沿海平原地区城市化进程中,资源与环境如何由对立走向统一的焦点之一.上海地面沉降具有一定的代表性,经几代地质工作者的努力,在地面沉降监测、研究与防治方面取得了一定的经验与成绩.本文初步总结了上海地面沉降研究与防治工作的现状与存在的问题,并分析了我们在新世纪所面临的机遇和挑战.     

微生物沉积碳酸钙固化砂质黏性紫色土试验研究

重庆紫色土是一种砂质黏性土,地区降雨集中,水力冲蚀作用剧烈,极易产生水土流失,微生物诱导方解石沉积(MICP)技术因能耗低、污染小而广泛应用于土体加固中。通过正交试验优化了巨大芽孢杆菌(BNCC 336739)的培养基和培养条件,活菌数增长126%,活性良好。采用巨大芽孢杆菌,进行低水压(9.8kPa)灌注固化砂质黏性紫色土试验,探究了固化效果的变化规律。结果表明:随固化次数增加,碳酸钙生成量和干密度逐级增加,无侧限抗压强度与碳酸钙生成量正相关;碳酸钙有效沉积越来越少,强度提高趋于稳定,固化9次后强度提高77%;随孔隙被碳酸钙填充和上下碳酸钙硬壳的形成,渗透性不断降低,最终下降两个数量级;通过试样上、中、下三部分碳酸钙生成量C的样本标准差s来反映碳酸钙分布离散程度,发现割线弹性模量在s的影响下随C增加而波动上升,波动表现为在C相近或s相差很大时,s越小割线弹性模量越大。研究成果可以为MICP技术在紫色土地区的地基、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。     

地质与岩土工程分布式光纤监测技术及其发展

本文分析了地质和岩土工程监测的特点和常规监测技术方法的不足,定义了分布式监测的内涵,介绍了光纤传感(FOS)监测技术的类型,重点阐述了分布式FOS技术的特点、种类和国内外的进展,最后提出了今后需要进一步研发的关键技术课题。     

微生物地球化学探矿—蜡样芽孢杆菌法寻找金,铀矿的试验研究

壤中蜡样芽孢杆菌找矿法是微生物地球化学探矿方法之一。本文叙述了蜡样芽孢杆菌法的找矿原理、野外工作方法、室内测量技术、野外初步试验的地质效果以及测量中应注意的若干问题。在已知隐伏金矿床（点）和铀矿床（点）上测得了明显的蜡样芽孢杆菌计数异常，并在４６０铀（钼）矿床外围的铀矿化远景地段进行了试验，地质效果较为理想。     

增加岩土工程剖面图的第四纪地质含量

第四纪地质理论绘制岩土工程剖面不可缺少的基础理论依据,它有助于剖面图的编制、提高剖面图的真实性和工程实用性。     

海水环境下巴氏芽孢杆菌驯化及钙质砂固化效果研究

为了提升微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术在海洋环境下对钙质砂的加固效果,在以往研究的基础上,设计进行了人工海水环境下巴氏芽孢杆菌多梯度人工驯化培养试验,并结合MICP固化钙质砂柱的力学试验和微细观结构分析,对巴氏芽孢杆菌的驯化效果进行了综合评价。结果表明:(1)海水环境下五梯度驯化后细菌的菌液浓度可达到淡水环境的97%以上,其与胶结液作用后碳酸盐的生成量较淡水环境下有一定幅度提高;(2)驯化后的巴氏芽孢杆菌具有很好的温度适应能力,在10～30℃温度下均有较好的MICP性能;(3)海水环境下加固的钙质砂柱无论是碳酸盐生成量还是无侧限抗压强度均较未驯化前高,尤其是五梯度驯化后的细菌,驯化后的细菌菌体变小,在海水环境生成的碳酸盐(碳酸钙和碳酸镁)晶体更小,更加致密,能更好地填充钙质砂颗粒的孔隙并胶结相邻的钙质砂颗粒,具有更优异的MICP性能。相关研究思路和方法可为MICP技术在海洋环境钙质砂地基加固方面的研究与应用提供参考。     

岩土工程勘察、设计与施工一体化模式探讨研究

建筑工程勘察、设计和施工一体化模式,逐渐成为国内大型勘察设计企业新的核心竞争力,亦是国际国内经济一体化和市场经济发展的必然趋势。本文结合目前国内主要从事岩土工程的勘察、设计或施工企业对项目的运作情况,提出了岩土工程勘察、设计和施工一体化运作模式。通过对目前国内岩土工程勘察、设计和施工独立运作模式和一体化模式的对比研究和分析,结合典型的工程实例,总结和分析了采用一体化或近似一体化模式运作项目的优劣和经验。针对目前国内大型勘察设计企业实施岩土工程勘察、设计和施工一体化模式的困难进行了探讨并提出相关建议,供相关部门或同行参考。     

岩土工程与工程地质的异同刍议

基于岩土工程和工程地质的许多模糊认识，作者根据两者在生产、科研及人才培养中的实际情况，总结归纳了我国有关岩土工程与工程地质异同的若干观点，分析讨论了两者诸多方面的异同所在并阐述了自己的观点。