土的微生物灌漿加固技術特性試驗研究

于立通 劉瀟

摘? 要： 根據DSC2000動三軸系統，進行了一系列飽和標準砂土不排水動三軸試驗。來驗證微生物灌漿加固技術對提高地基土抗液化性能的效果，并針對不同的微生物灌漿加固方案進行了對比探究。

關鍵詞： MICP灌漿技術;動三軸試驗;液化特性

1、引言

目前，國內外MICP注漿技術在顆粒材料中的研究，大多都是針對較密實的砂土（土體初始密度約為1.6g/cm3），由于松砂和密砂的力學性質有明顯的差別，故MICP注漿技術在液化砂土地基中的應用，需要進行專門的研究與測試。然而，關于MICP注漿加固液化砂土地基的可行性與有效性的直接評價，即MICP注漿加固砂土的動力和抗液化性能，還鮮有系統研究和測試，這是影響該方法真正應用于液化地基加固的瓶頸之一。為該技術應用于實際工程邁出了重要的一步。

2、試驗儀器、試樣設備及試驗方法

2.1試驗儀器

本文試驗采用英國VJ Tech公司生產的DSC2000動三軸試驗系統，主要包括軸向加載裝置、圍壓控制裝置、反壓控制器、壓力室等幾部分構成，可以進行單雙向振動和非飽和土的動力試驗，性能穩定可靠。試驗過程由clisp.studio軟件來控制，可以實時查看土樣的動孔隙水壓力和動應變，便于了解土樣的應力應變狀態。

2.2試樣設備和試驗方法

試驗所用土樣為飽和標準砂土。進行灌漿加固前先進行砂土制樣，試樣尺寸為直徑d=39.1 mm，高度h=80 mm的重塑土樣。分四層擊實，各層接觸面要進行刮毛保證接觸良好。

目前，為了簡化試驗設備和試驗方法，常采用動三軸儀近似模擬某一埋深的土體單元，并將實際地震波按震級大小進行簡化模擬，按周期循環荷載（正弦波、矩形波、鋸齒波等）施加。此外，砂樣應盡可能模擬現場土層的實際狀況，如：密實度、飽和度及結構等方面。且由于地震作用時間較短，超靜孔隙水壓力不易消散，故試驗過程中采取不排水方法進行。

試驗采用通水加反壓的方法進行飽和，飽和度是根據B值來測定的，當孔隙水壓力系數B值達到95%以上認為滿足飽和要求。然后進入固結階段，打開排水閥，使試樣排水固結。振動階段，這個階段分為兩部分，動強度試驗和動彈模量試驗。

3、試驗結果分析

本組試驗方案是控制相同砂土相對密實度，相同有效圍壓和固結比。本文使用的微生物種類為的S.pasteurii，其主要特點為易產脲酶。通過不同的MICP灌漿加固培養時間來探究微生物改良土的抗液化情況。本試驗控制灌注培育時間分為3小時，6小時，9 小時，12小時，24小時，分別對MICP灌漿加固試樣在不同動剪應力比DSR下進行對比試驗。

從圖2可以看出當培養時間為3小時，6小時，9小時微生物改良土樣的加固效果的呈逐級上升趨勢，每經過一個時間段，土樣的抗液化強度都明顯幅度的提高。而從9小時開始，9小時，12小時，24小時，這三個時間段的培養時間，其加固試樣在同等應力比DSR下，液化破壞振次并沒有明顯增大，幾乎保持不變。即抗液化強度幾乎沒有發生變化，其凝結的CaCO3膠凝物質含量也沒有提高。從圖得出從9小時開始土樣的加固效果就趨于穩定。經過一系列室內動三軸試驗可以得出得出微生物改良土樣逐漸趨于穩定的最佳時間為8-9小時。

結論：通過不同的MICP灌漿加固時間（3h，6h，9h，12h，24h，）進行動三軸試驗得出，隨著MICP灌漿加固時間的增加，試樣抗液化能力增加。當時間增加到9～12小時以后，試樣的抗液化能力趨于穩定，因此最優MICP灌漿加固為9～12小時。

4、結束語

試驗研究初步表明，MICP加固技術可以有效提高地基的承載力、剛度及抗液化能力。與此同時又能保持一定的滲透性（相對傳統注漿加固的砂土而言）。這就使得相對于傳統的水泥或化學注漿技術，MICP注漿技術具有一定優勢：它不僅避免了傳統注漿方法施工擾動土體等影響，而且新型MICP注漿壓力小、傳輸半徑范圍大、固化時間短等。可見，MICP注漿加固技術有望成為液化砂土地基的新型加固方法。

參考文獻：

[1]程曉輝，麻強，楊鉆，張志超，李萌. 微生物灌漿加固液化砂土地基的動力反應研究[J]. 巖土工程學報，2013，08：1486-1495.