地基基礎工程中微生物封堵防滲作用的機理研究

《地基基礎工程中微生物封堵防滲作用的機理研究》是依託北京工商大學，由李萌擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：地基基礎工程中微生物封堵防滲作用的機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李萌
• 依託單位：北京工商大學

項目摘要

微生物技術在土木工程實踐中的套用，為地基基礎工程的發展帶來了新機遇。微生物封堵防滲技術通過向地基岩土中注入營養液，自動探測滲漏位置，並對滲漏處進行封堵。該過程中岩土中原始土著微生物在營養液刺激下生長代謝的變化是引起封堵防滲的主要因素。本項目擬分別以自然環境和實際工程中的碳酸鹽質和矽酸鹽質砂土為研究對象，確立在實驗室條件下微生物封堵防滲的最適條件，通過對封堵過程中不同時間點所取土樣的微觀結構、微觀力學、化學性質、營養液在岩土中的傳輸機制、岩土中微生物群落和生物化學過程進行研究，深入了解微生物生長代謝作用所引起的岩土微觀結構及力學性質的改變，揭示微生物生長代謝與岩土封堵防滲的關係。通過特定微生物回接的模擬實驗，進一步驗證其作用機理，並對該過程進行數值模擬分析，以闡明微生物封堵防滲過程中的化學生物學過程，為該技術的廣泛套用提供科學依據，並為深入了解微生物在地基基礎工程的作用奠定基礎。

結題摘要

地基基礎工程中的滲漏問題是當前嚴重的質量通病，對建築的正常使用和結構安全都造成了極大的危害。微生物技術在土木工程實踐中的套用，為地基基礎工程的發展帶來了新機遇。微生物防滲堵漏技術主要通過向土層中注入營養物，刺激自然土層中的原始土著微生物的生長與代謝，誘導其形成穩定物析出與沉澱，最終使岩土層裂隙或防水薄弱區域得到加固與封堵。相比傳統技術，微生物防滲堵漏技術有著顯著的優勢，具有能夠巧妙地將滲漏源和路徑的探查與加固封堵合二為一，自動探查與封堵，適用於多種複雜工程地質條件，具有環境友好、技術經濟價值高等特點。它為岩土工程的防滲堵漏帶來了技術革命。 本項目開展三年來，分別以自然環境和實際工程中的砂土為研究對象，對微生物誘導的封堵防滲作用過程進行了實驗室模擬，對封堵過程中砂土的微觀結構、微觀力學、化學元素性質、礦物類型、營養液在砂土中的傳輸機制、土中微生物群落和生物化學過程進行了研究，深入了解微生物生長代謝作用所引起的土微觀結構及力學性質的改變，揭示了微生物生長代謝與土滲透性質變化的關係。並在此基礎上，針對基於碳酸鈣沉積原理的封堵防滲，開展了進一步研究，深入挖掘了誘導碳酸鈣生成的微生物，對其性質進行了研究，對此類微生物在防止砂土地基滲漏、防止混凝土裂縫滲漏、預防海水入侵、地基土中重金屬的沉積固化、砂土粘結形成新的土工材料等方面的套用進行了研究。並嘗試將此類技術套用於實際工程中，如地下室防滲處理、混凝土裂縫修復等。通過這些研究，為探索微生物改性技術在地基加固等土木工程領域的套用奠定了基礎。在項目的資助下，取得的成果包括：發表及接收SCI論文3篇，EI論文4篇，核心期刊論文2篇，會議論文2篇；申請專利2項目，其中1項已授權。培養博士後1名，博士研究生1名，碩士研究生3名，本科生5名。