微生物改良土液化特性試驗(yàn)研究

于立通 劉瀟

摘要：通過室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)來驗(yàn)證微生物灌漿加固技術(shù)對(duì)提高地基土抗液化性能的效果，并針對(duì)不同的微生物灌漿加固方案進(jìn)行了對(duì)比探究。為該技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程邁出了重要的一步。

關(guān)鍵詞：MICP灌漿技術(shù)；動(dòng)三軸試驗(yàn)；液化特性

1、引言

中國大規(guī)模交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，使得土體加固與維護(hù)成為保證這些交通基礎(chǔ)設(shè)施安全和耐久的重要工程措施。如果地基土的承載力不足，甚至發(fā)生液化，則可能會(huì)引起與液化相關(guān)的工程災(zāi)害，如路基沉陷、樁基彎剪破壞，影響其交通運(yùn)輸功能的發(fā)揮。此外，近些年，各國極端天氣頻繁出現(xiàn)，如臺(tái)風(fēng)、暴雨等，這些往往都會(huì)引起地下水位的急劇上升，導(dǎo)致邊坡發(fā)生“靜態(tài)”液化，從而引發(fā)泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害也引起大家的高度重視。因而，液化地基加固是中國巖土工程師面臨的重要問題之一。

2、試驗(yàn)儀器、試樣設(shè)備及試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)儀器

本文試驗(yàn)采用英國VJ Tech公司生產(chǎn)的DSC2000動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，主要包括軸向加載裝置、圍壓控制裝置、反壓控制器、壓力室等幾部分構(gòu)成，可以進(jìn)行單雙向振動(dòng)和非飽和土的動(dòng)力試驗(yàn)，性能穩(wěn)定可靠。試驗(yàn)過程由clisp.studio軟件來控制，可以實(shí)時(shí)查看土樣的動(dòng)孔隙水壓力和動(dòng)應(yīng)變，便于了解土樣的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。

2.2試樣設(shè)備和試驗(yàn)方法

試驗(yàn)用土取培育好的MICP灌漿加固圓柱體試樣。本文使用的微生物種類為的S.pasteurii，其主要特點(diǎn)為易產(chǎn)脲酶。進(jìn)行灌漿加固前先進(jìn)行砂土制樣，試樣尺寸為直徑d=39.1 mm，高度h=80 mm。分四層擊實(shí)，各層接觸面要進(jìn)行刮毛保證接觸良好。試驗(yàn)采用通水加反壓的方法進(jìn)行飽和，飽和度是根據(jù)B值來測定的，當(dāng)孔隙水壓力系數(shù)B值達(dá)到95%以上認(rèn)為滿足飽和要求。然后進(jìn)入固結(jié)階段，打開排水閥，使試樣排水固結(jié)。振動(dòng)階段，這個(gè)階段分為兩部分，動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)和動(dòng)彈模量試驗(yàn)。

3、試驗(yàn)結(jié)果分析

本組試驗(yàn)數(shù)據(jù)為相對(duì)密實(shí)度為30%，50% MICP灌漿加固試樣動(dòng)應(yīng)力比DSR與循環(huán)振次振次Nf的關(guān)系。改組試驗(yàn)主要通過控制不同動(dòng)應(yīng)力比DSR，得到試樣達(dá)到破壞液化的振次。試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2。

本組試驗(yàn)測出灌漿加固前后的干密度差值，筆者發(fā)現(xiàn)正常MICP灌漿加固的試樣，其差值范圍在0.06g/cm3～0.20g/cm3。差值過小的試樣說明其MICP灌漿加固效果不佳，因此為采用該類試樣進(jìn)行試驗(yàn)。

從圖1、圖2可以看出，隨著動(dòng)剪應(yīng)力比DSR的增加，循環(huán)振次Nf減小，并動(dòng)應(yīng)力DSR與循環(huán)振次Nf的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系。在比較圖3.6中圖a）圖b）圖c）動(dòng)應(yīng)力DSR與循環(huán)振次Nf擬合曲線可以得出，MICP灌漿加固試樣的相對(duì)密實(shí)度Dr=30%與Dr=50%相比較，在相同破壞振次下，Dr=50%的動(dòng)剪應(yīng)力比有較為顯著的提高，因此Dr=50%的試樣效果有較顯著的提高。

結(jié)論：MICP灌漿加固試樣在不同相對(duì)密實(shí)度（低密，中密）下，其抗液化能力均有顯著的提高。試驗(yàn)分別在相對(duì)密實(shí)度為Dr=30%，Dr=50%下進(jìn)行，其中Dr=30%，Dr=50%與同等相對(duì)密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)砂相比抗液化效果顯著。

四、結(jié)束語

通過一系列動(dòng)三軸室內(nèi)試驗(yàn)，測試了MICP灌漿加固液化砂土的動(dòng)力特性，尤其是抗液化性能，展現(xiàn)出MICP灌漿技術(shù)，這一新型液化砂土地基加固方式潛在的工程實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]程曉輝，麻強(qiáng)，楊鉆，張志超，李萌. 微生物灌漿加固液化砂土地基的動(dòng)力反應(yīng)研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，2013，08：1486-1495.

作者簡介：于立通（1992-），男，滿族，遼寧鞍山人，工學(xué)碩士，沈陽建筑大學(xué)，研究方向：微生物改良土壤試驗(yàn)研究

劉瀟（1981-），男，漢族，遼寧大連人，博士，沈陽建筑大學(xué)副教授