岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (12): 3385-3392.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0172

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

酶诱导碳酸钙沉淀加固遗址土动力特性试验研究

原鹏博1, 2,朱磊1,钟秀梅3,董兰凤1, 2,谌文武1, 2   

  1. 1. 兰州大学 土木工程与力学学院,甘肃 兰州 730000;2. 兰州大学 西部灾害与环境力学教育部重点实验,甘肃 兰州 730000; 3. 甘肃省地震局,甘肃 兰州 730000
  • 收稿日期:2022-02-17 修回日期:2022-05-25 出版日期:2022-12-28 发布日期:2023-01-02
  • 作者简介:原鹏博,男,1982年生,博士,讲师,主要从事岩土质不可移动文物保护、生物岩土工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(No.2019YFC1520900,No.2019YFC1520600);秦始皇帝陵博物院青年开放课题(No.Qkfkt202101);地震科技星火计划项目(No.XH21034)

Experimental investigation on the dynamic characteristics of earthen site soil treated by enzyme-induced calcium carbonate precipitation

YUAN Peng-bo1, 2, ZHU Lei1, ZHONG Xiu-mei3, DONG Lan-feng1, 2, CHEN Wen-wu1, 2   

  1. 1. School of Civil Engineering and Mechanics, Lanzhou University, Lanzhou, Gansu 730000, China; 2. Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environment in Western China of Ministry of Education, Lanzhou University, Lanzhou, Gansu 730000, China; 3. Gansu Earthquake Agency, Lanzhou, Gansu 730000, China
  • Received:2022-02-17 Revised:2022-05-25 Online:2022-12-28 Published:2023-01-02
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Program of China (2019YFC1520900, 2019YFC1520600), the Youth Open Research Fund of Emperor Qinshihuang’s Mausoleum Site Museum(Qkfkt202101) and the Fund of Science for Earthquake Resilience, CEA(XH21034).

摘要:

中国西北地区地震频发,土遗址长期受到地震活动的不利影响。为了研究酶诱导碳酸钙沉淀技术(EICP)加固遗址土的动力特性,对1.55、1.65、1.75 g/cm3这3种初始干密度的遗址土进行EICP处理,并设置未经EICP处理的对照组。开展了不同围压、振动频率下的动三轴试验。结果表明:在相同动应力作用下,相比对照组,试验组的动应变更小,耗散的能量更少,阻尼比更小;在EICP加固后,随着干密度、围压、振动频率增大,可以降低动应变的产生,但这种效果依次减弱。动本构关系符合Hardin模型,干密度、围压、振动频率对模型参数a(动弹性模量)的影响程度逐渐减小;微观分析发现,EICP加固后,碳酸钙沉淀在土颗粒表面附着,填充孔隙,并与土颗粒相互胶结成致密结构,土体结构强度增强。

关键词: 微生物矿化, 土遗址, 动本构关系, 动模量, 阻尼比

Abstract:

Earthquakes are frequent in Northwest China, and the earthen sites in this region have been adversely affected by seismic activity for a long time. In order to study the dynamic characteristics of the earthen site soil treated by enzyme-induced calcium carbonate precipitation (EICP), earthen site soil samples with initial dry densities of 1.55, 1.65, and 1.75 g/cm3 were subjected to EICP treatment, and a control group without EICP treatment was set up. Dynamic triaxial tests under different confining pressures and vibration frequencies were carried out. The results show that under the same dynamic stress, the dynamic strain of the experimental group is smaller, the energy dissipation is less, and the damping ratio is smaller compared with the control group. After EICP treatment, the dynamic strain could be reduced with the increasing of the dry density, confining pressure, and vibration frequency but this effect diminishes in turn. The dynamic constitutive relation is in line with the Hardin model, and the influence of dry density, confining pressure, and vibration frequency on the model parameter a (dynamic elastic modulus) gradually decreases. Microstructure analysis show that after EICP treatment, calcium carbonate precipitates and adheres to the surface of soil particles, filling the pores, and cementing with the soil particles to form a dense structure, as a result, the strength of the soil structure is improved.

Key words: microbial mineralization, earthen ruins, dynamic constitutive relationship, dynamic modulus, damping ratio

中图分类号: 

  • TU443
[1] 庄心善, 周荣, 周睦凯, 陶高梁, 金合意. 孔隙溶液对循环荷载作用下膨胀土 累积变形及阻尼比影响研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 1-10.
[2] 刘汉香, 别鹏飞, 李欣, 魏应松, 王铭萱, . 三轴多级循环加卸载下千枚岩的力学特性及 能量耗散特征研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 265-274.
[3] 侯娟, 邢行, 徐东, 陆向前, . 土工膜-土工布界面动力剪切特性试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(2): 365-376.
[4] 庄心善, 周睦凯, 陶高梁, 周 荣, 彭承鸿, 林万锋. 循环荷载下发泡聚苯乙烯改良膨胀土动弹性 模量与阻尼比试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2427-2436.
[5] 刘飞禹, 江淮, 王军, . 砾石−格栅界面循环剪切软化特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1485-1492.
[6] 崔凯, 于翔鹏, 裴强强, 汪小海, 许鹏飞, . 注浆模式对土遗址裂隙修复浆−土界面 黏结性能影响研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1501-1511.
[7] 王柳江, 刘斯宏, 赵志杰, 沈超敏, 鲁洋. 土工袋界面动力特性的循环直剪试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1625-1634.
[8] 雷华阳, 许英刚, 缪姜燕, 刘旭. 动渗耦合作用下软黏土动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 601-610.
[9] 李驰, 史冠宇, 武慧敏, 王翠艳, 高瑜, . 基于脲酶诱导碳酸钙沉积的微生物矿化技术 在分散性土改良中应用的试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 333-342.
[10] 蒋长宝, 魏 财, 段敏克, 陈昱霏, 余塘, 李政科, . 饱水和天然状态下页岩滞后效应及阻尼特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1799-1808.
[11] 芦苇, 赵冬, 李东波, 毛筱霏. 土遗址全长黏结式锚固系统动力响应解析方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1377-1387.
[12] 孙静, 公茂盛, 熊宏强, 甘霖睿, . 冻融循环对粉砂土动力特性影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 747-754.
[13] 梁珂, 何杨, 陈国兴, . 南沙珊瑚砂的动剪切模量和阻尼比特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 23-31.
[14] 芮圣洁, 国振, 王立忠, 周文杰, 李雨杰, . 钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 78-86.
[15] 和法国, 吕燃, 粟华忠, 周瑾, 张景科, 王南, . SH材料加固夯筑遗址土耐久性试验及机理研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 297-307.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .