岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (2): 659-673.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0206CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0206
贺文昊,田威,云伟,李 璐,赵航宇,弋郭洋
HE Wen-hao, TIAN Wei, YUN Wei, LI Lu, ZHAO Hang-yu, YI Guo-yang
摘要:
针对传统微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation,简称MICP)技术依赖外源菌种、成本高昂及黄土适用性差等问题,本研究在胶结液中引入环保型木质素磺酸钙代替传统钙源,通过单因素与响应面Box- Behnken设计试验优化营养物质酵母提取物(yeast extract,简称YE)、NH4Cl、尿素与钙源浓度,靶向激活土著产脲酶微生物固化黄土,结合生物活性监测、无侧限抗压强度试验、碳酸钙生成量测定、扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,简称XRD)及高通量测序技术,系统揭示固化机制。结果表明:优化后的营养物质浓度为YE浓度1.2 g/L、NH4Cl浓度125 mmol/L、尿素与钙源浓度0.8 mol/L;优化组的脲酶活性、pH值和活菌数在反应120 h时达到峰值,显著促进了碳酸钙的沉积;优化组的无侧限抗压强度、割线模量和碳酸钙含量较空白组(素黄土)分别提高了131.42%、194.32%和734.65%;反应生成的针状/棒状碳酸钙晶体通过填充-桥接-胶结作用显著提升了土体的强度和密实度;优化组中芽孢杆菌目(Bacillales)相对丰度达到93%,土体中微生物群落的丰富程度和组成结构发生了改变。研究结果可为靶向激活技术在黄土地区的工程应用提供参考。
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