CN109594552B - 一种微生物固化-纤维加筋联合改性砂土的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物固化‑纤维加筋联合改性砂土的方法，属于地质工程‑微生物交叉学科领域。包括以下步骤：1)将纤维材料加入至砂土中加水搅拌均匀，装入模具中，压实填满后静置晾干备用；2)将具有矿化作用的微生物菌液活化；3)将砂土浸没于活化好的菌液中；4)将处理后的砂土转移至养护装置中，灌入胶结液进行胶结固化。本发明将MICP技术与纤维加筋技术相结合对砂土进行改性处理，不仅使松散的砂土被固化成型强度得以提高，同时纤维的加入还能显著降低砂土固化体的脆性，提高其残余强度和韧性，从整体上改良了传统MICP固化砂土的工程性质，对进一步提高工程结构的安全性和稳定性具有重要意义。

Description

一种微生物固化-纤维加筋联合改性砂土的方法

技术领域

本发明属于地质工程-微生物交叉学科领域，更具体地说，涉及一种微生物固化-纤维加筋联合改性砂土的方法。

背景技术

随着经济的不断发展，基础设施建设成为拉动内需最重要的动力之一，基础设施建设的规模不断扩大，各类地质工程迎来了前所未有的机遇。在近十年里，微生物岩土技术聚焦于对岩土体物理、力学性质有影响的微生物，并加以控制和利用，用来解决地质工程中的问题。随着研究的不断深入，地质工程与微生物的交叉越来越紧密，也逐渐成为了一个热门课题，并取得了很大的进展。在微生物岩土技术里，研究最为广泛的方法是采用Microbially Induced Carbonate Precipitation(简称MICP)这一微生物成矿技术来进行砂土加固。MICP是自然界广泛存在的一种生物诱导矿化作用，利用某些特定的微生物，例如巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcinapasteurii)，在碱性环境中，它能将尿素水解生成CO₃ ^2-与环境中存在的Ca²⁺结合，诱导生成碳酸钙，填充于土颗粒的空隙中以达到胶结土颗粒加固砂土的目的。

传统的砂土加固方法很多，其中主要包括物理加固和化学胶结，其中物理加固方法主要包括排水、夯实以及框格、护面墙等一些防护加固措施；化学胶结方法主要为灌浆法，通过往土体中注入各种化学胶结浆液达到加固土体的目的。但这些传统加固措施存在工作量大，施工时间长、对周围环境影响大、人力物力耗费高等缺点。而MICP这一微生物诱导碳酸钙沉淀技术，机理相对简单，过程容易控制，环境耐受性好，它具有很多传统加固方法无法比拟的优势。因此将这一技术应用于砂土加固是十分具有前瞻性的。目前应用MICP技术加固砂土还处于室内研究阶段，研究显示利用该技术可以将砂土的强度提升至数百kPa甚至数MPa。

但是随着利用微生物胶结砂土的强度逐渐提高，胶结体的脆性也越来越显著，破坏时强度瞬间减小到零，这对工程结构的安全性和稳定性极为不利。

公开号为CN103880378A的现有技术公开了一种纤维增强淤泥固化剂，针对现有淤泥固化材料添加量大、力学性能较差、拉伸韧性及弯曲韧性较差的问题，通过采用添加0.1～1％纤维材料起增强效果，有效改善了淤泥固化土的抗压强度、劈拉强度和韧性以及抗冲击性能等综合力学性能。但其在提高淤泥韧性时，并不能直接向淤泥中添加纤维，而是需要先将纤维与组成为(以重量百分数计)：矿渣：10-30％；粉煤灰：15％-45％；水泥：10％-25％；石灰：20％-30％；激发剂0.5％-5％的固化材料混合，再加入到淤泥中发挥改善韧性的作用。

公开号为CN 105155510A的现有技术公开了一种在超软地基表面进行的微生物固化结壳方法及配套装置，该方法包括：1)在超软地基表面铺设具备承载力的临时作业平台，并在临时作业平台上铺设中粗砂加筋垫层；2)在中粗砂加筋垫层表面布置微生物灌浆喷淋系统；3)通过微生物灌浆喷淋系统在中粗砂加筋垫层表面先喷淋纯细菌液，之后立刻喷淋掺有盐溶液的混合菌液，菌液喷淋完毕后静置6-8小时；4)通过微生物灌浆喷淋系统在中粗砂加筋垫层表面喷淋胶结液，将中粗砂加筋垫层固化结壳形成硬壳层。其中铺设的中粗砂加筋垫层为高强度土工格栅，通过微生物固化作用将中粗砂和筋材固化成一整体，可进一步提高硬壳层的抗剪强度及整体性。尽管采用刚性的土工格栅作为筋材在一定程度上提高了硬壳层的整体强度，但是从局部来看MICP加固后砂土的脆性仍然没有得到改善，在土工格栅空隙处硬壳层仍可能呈现出脆性破坏的特征。

因此，如何在提高砂强度的同时减弱MICP固化体的脆性，目前尚未见有效的技术方法。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中伴随MICP固化技术的难以兼顾基体韧性与整体强度的技术问题，本发明提供一种微生物固化-纤维加筋联合改性砂土的方法。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种微生物固化-纤维加筋联合改性砂土的方法，包括采用纤维材料加入砂土中后再进行微生物固化的步骤。

优选地，所述纤维材料为玄武岩纤维、碳纤维或钢纤维。玄武岩纤维、碳纤维和钢纤维均为生物兼容性好的纤维材料，微生物菌体更易在其上定植，诱导碳酸钙沉积，碳酸钙围绕菌体表面生长，使玄武岩纤维、碳纤维和钢纤维与砂颗粒之间以碳酸钙为连接物更好地胶结起来，可以显著改善砂土力学性质。

优选地，所述方法包括以下步骤：

1)将纤维材料加入至砂土中加水搅拌均匀，分层装入模具中，压实填满后静置晾干后备用；

2)将具有矿化作用的微生物菌液活化；

3)将步骤1)得到的砂土浸没于步骤2)所述的菌液中；

4)将步骤3)处理后的砂土转移至水浴加热的恒温养护装置中(养护装置主要由两个一大一小的塑料箱所组成，大箱子里面装有水并且放置有加热装置以保持恒温水浴，小箱子中放置样品和胶结液，该养护装置起到一个保持恒温环境的作用)，灌入胶结液进行胶结固化。

优选地，步骤1)中所述纤维材料的长度为8～24mm。

优选地，步骤1)采用的砂土粒径范围为0.1～1mm，石英含量为90％。

优选地，步骤1)中所述纤维材料为玄武岩纤维时掺量质量百分比为0.75～1.2％。纤维材料在砂土中会占据颗粒之间的孔隙，影响砂土颗粒之间碳酸钙的形成，纤维掺量过少，强度及韧性提高效果不显著，掺量过多易发生团聚难以混合均匀。

优选地，步骤1)中所述纤维材料为碳纤维时掺量质量百分比为0.2～0.8％。

优选地，步骤1)中所述纤维材料为钢纤维时掺量质量百分比为0.4～3.2％。

优选地，所述胶结固化以7天为一个周期，待一个周期的胶结结束后，将养护装置中的废液排出，将砂土重复步骤3)和步骤4)，进行下一周期的胶结固化。一般情况下，两轮胶结固化过后试样胶结固化完成。

优选地，在下一周期胶结固化前需将上一周期胶结完成后的砂土全部倒置。以防止砂土在处理过程中出现上下胶结不均衡的问题。

优选地，步骤1)中所述压实具体操作为，在填砂过程中将砂土分层加入，每填入2.5cm厚砂土进行一次压实操作。

优选地，步骤2)所述微生物细菌为巴氏芽孢八叠球菌，编号为ATCC11859。

优选地，采用ATCC 1376NH₄-YE微生物培养基对巴氏芽孢八叠球菌活化24h。

优选地，所述微生物培养基配方为酵母提取物20g/L，硫酸铵10g/L，0.13molTris-Buffer15.7g/L。

优选地，将配置好的培养基放入灭菌锅中于121℃下进行高温高压灭菌20min，待冷却后在超净台中进行细菌接种，接种量为2％(V/V)。

优选地，所述将接种后的菌液置于30℃恒温、转速120rmp/min的摇床中活化。

优选地，活化后，使用分光光度计和电导率仪对细菌的细胞数量以及细菌所产生的脲酶的活性进行检测，其中在分光光度计检测过程中，波长设置为600nm；其中电导率仪检测脲酶活性具体方法为：取5mL培养24h后的菌液，加入45mL 1.6mol/L的尿素溶液混合，在室温条件下，利用电导率仪检测时长5min内的电导率变化，推算出单位时间内脲酶水解的尿素量，并使用单位分钟脲酶水解的尿素量表示脲酶活性。

优选地，步骤3)所述砂土浸没于菌液中的时间为30min，确保细菌有足够时间定值于孔隙和砂土颗粒表面。

优选地，步骤4)所述胶结液配方为：尿素30.0g/L，氯化钙55.5g/L，营养肉汤(蛋白胨：10g/L；氯化钠：5g/L；牛肉粉：3g/L)3.0g/L。所述营养肉汤选购自Oxoid供应商，英文名称Nutrient Broth，型号为M1168。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明针对MICP固化技术中伴随的强度和基体韧性难以兼顾的技术问题，将纤维加筋技术和MICP技术相结合，采用在砂土中添加纤维材料的方法，使MICP加固后的砂土中均匀分布纤维材料，既提高了砂土的强度又增强了其韧性，作为一种绿色环保的新兴工艺方法，在一定程度上可以替代水泥类化学胶结物，既满足工程需求，又能极大程度的减少二氧化碳排放量，减少了温室效应带来的不良影响。纤维材料在样品中主要起到两个作用，一是纤维材料本身能够改善样品脆性特质；二是纤维会占据样品颗粒之间的孔隙，从而在碳酸钙和砂颗粒之间建立有效连接。

(2)玄武岩纤维、碳纤维或钢纤维的加入不仅能够改善砂土固化后出现的脆性问题，而且还能够改善巴氏芽孢八叠球菌的定植问题，其机理在于：1)微生物菌体更易在生物兼容性好的玄武岩纤维、碳纤维和钢纤维表面定植，诱导碳酸钙沉积，碳酸钙围绕菌体表面生长，使玄武岩纤维、碳纤维、钢纤维与砂颗粒之间以碳酸钙为连接物更好地胶结起来，纤维的加入有利于细菌的附着、碳酸钙的形成；2)纤维的掺入使微生物进入土体后有更多的位置可供其定植，这也有利于碳酸钙晶体的生成和发育，从而提高固化后砂土的强度；3)微生物诱导生成的碳酸钙附着纤维表面，能增加纤维表面的粗糙度，改善纤维与砂颗粒之间的界面力学作用，提高纤维的抗拉拔性能，从而提高纤维的增强和增韧效果。但是由于砂土内部孔隙体积是一定的，随着纤维掺量的逐渐升高，纤维占据的空间越来越大，原本属于微生物的生长环境空间被压缩，进而导致微生物的生长受到胁迫，对于碳酸钙的沉积产生了负面效应。因此，纤维不是掺的越多越好，而是在某一合适的掺量范围内取得最大效益。

(3)纤维主要分为人工合成纤维和天然纤维两大类，前者包括玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、钢纤维和尼龙纤维等，后者包括剑麻纤维、椰子纤维、棕榈纤维和甘蔗渣等，纤维材料的选取对本发明具有极其重要的意义，应遵循以下原则：在化学性能方面，纤维必须无毒无害，不对环境造成污染，且在复杂的环境中具有较好的化学稳定性；物理性能方面，纤维必须具有较强的分散性和力学性能，容易与砂土拌合均匀；在力学性能方面，纤维必须具有较高的强度和一定的韧性；在经济可行性方面，纤维成本较低，简单易得，且施工工艺简单；基于此，本发明选取人工合成纤维中的玄武岩纤维、碳纤维和钢纤维进行MICP-纤维联合加固砂土；纤维添加的量过多，难以在砂中均匀分散，造成砂柱中各位点强度不均匀；纤维添加的量过少，则难以发挥其提高强度和韧性的作用；实施例1中采用将玄武岩纤维添加至砂土中再进行MICP固化的方案，玄武岩纤维不仅强度高，而且还具有耐腐蚀、耐高温、绿色环保等多种优异性能，将其添加至砂土中后，不但对固化后砂土的强度有明显的增强作用，而且同时在一定程度上能够提高固化后砂土的残余强度，改善其脆性；实施例2中采用碳纤维添加至砂土中再进行MICP固化的方案，碳纤维具有强度高、密度低、耐腐蚀性好等特点，将其添加至砂土中后，能够提高固化后砂土的抗压强度及其残余强度，相较于玄武岩纤维，在同等掺量条件下，碳纤维对固化后砂土的残余强度的增幅相对有所提高；实施例3中采用钢纤维添加至砂土中再进行MICP固化的方案，钢纤维兼具有高强度和高韧性的特点，将其添加至砂土中后，能够提高固化后砂土的抗压强度及其残余强度，相较于碳纤维，钢纤维对固化后砂土的残余强度的增幅有大幅提高。对比例1中采用聚丙烯纤维添加至砂土中再进行MICP固化的方案，聚丙烯纤维具有强度高、密度小、弹性好、耐磨耐腐蚀等特点，将其添加至砂土中待砂土固化后，能够提高固化后砂土的抗压强度及其残余强度，由于聚丙烯纤维其本身的韧性要比玄武岩纤维和碳纤维好，因此在同等掺量条件下聚丙烯纤维加筋固化后的砂土在破坏时表现出的残余强度略大于这二者；但是相较于玄武岩纤维和碳纤维，聚丙烯纤维对固化后砂土的抗压强度增幅较低，这是由于聚丙烯纤维本身的抗拉强度要远低于玄武岩纤维和碳纤维，因此固化后砂土的抗压强度并未明显提高。相较于钢纤维，聚丙烯纤维加筋固化后的砂土的抗压强度和残余强度均低于钢纤维加筋固化后的砂土，这主要因为钢纤维兼具高强度和高韧性的特点。因此，聚丙烯纤维能比玄武岩纤维和碳纤维更好地改善固化后砂土的脆性特性，增强其韧性，但增韧效果不及钢纤维，且聚丙烯纤维对强度的提高并不显著。

(4)本发明中在下一周期胶结固化前将上一周期胶结完成后的砂土全部倒置，以解决砂土在处理中出现上下胶结不均衡的问题，相比现有技术中采用的上下轮换注入营养盐的方法，本方法操作更加方便，同时相较于注入法从单一方向注入菌液和胶结液，浸泡法处理的试样其胶结程度更加均匀。

(5)本发明在填砂过程中采用将砂土分层加入并压实的方法，具体操作方法为将砂土共分为三次填入，每填入2.5cm厚砂土进行一次压实操作，这使得试样被压实地更加均匀，同时也有利于纤维在试样当中均匀地分布。

附图说明

图1为实施例1中不掺纤维时加固后砂土试样的扫描电子显微镜(SEM)图片；

图2为实施例1中玄武岩纤维掺量质量百分比为0.75％时加固后砂土试样的扫描电子显微镜(SEM)图片；

图3为实施例2中碳纤维掺量质量百分比为0.2％时加固后砂土试样的扫描电子显微镜(SEM)图片；

图4为实施例3中钢纤维掺量质量百分比为0.4％时加固后砂土试样的扫描电子显微镜(SEM)图片；

图5为对比例1中聚丙烯纤维掺量质量百分比为0.2％时加固后砂土试样的扫描电子显微镜(SEM)图片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

实施例1

MICP-玄武岩纤维联合加固石英砂

1)配砂装样，取一定量的石英砂，加入质量分数10％的水后拌匀，然后将玄武岩纤维按照质量百分比0～1.2％分别散开掺入每份样品中，搅拌至均匀。装样，在填砂过程中将砂土分层加入到高7.5cm、直径3.7cm的圆柱形模具当中，每填入2.5cm厚砂土进行一次压实操作，待操作完成后对整个试样进行称重，保证每个试样重量误差不超过1％，否则重新进行制样，以此来保证各个样品的密实度大小相同，直至试样制作完成，并对样品进行编号。

2)细菌活化，首先配置所需的ATCC 1376 NH₄-YE微生物液体培养基，培养基(1L)配方为：酵母膏提取物20g、硫酸铵10g、Tris base 15.7g，配置好的培养基需放入灭菌锅中进行121℃，20min的高温高压灭菌，待冷却后在超净台中进行细菌接种，接种量为2％(V/V)。接种后的菌液将放置在的30℃恒温摇床当中进行细菌活化，24h后细菌活化成功，此时细菌活性达到最高，可以用于试样胶结。同时针对活化好的细菌分别使用分光光度计和电导率仪对细菌的细胞数量以及细菌所产生的脲酶的活性进行检测。

配制胶结液，胶结液浓度为0.5mol/L，胶结液(1L)配方为：尿素30.0g，氯化钙55.5g，营养肉汤3.0g。

3)将装填好的砂柱用活化好的菌液浸泡，完全浸泡30min后取出。

4)胶结固化，将浸泡菌液之后的样品放入养护装置中，并向养护装置中灌入胶结液直至试样被完全浸没，养护箱温度保持25～30℃。试样的胶结固化7天为一个周期，待一个周期的胶结结束后，将养护装置中的废液排出，重新活化菌液、配置胶结液，开始下一轮胶结，两轮过后试样胶结固化完成。值得注意的是在下一轮胶结固化开始之前，需将上一轮胶结完成后的试样全部倒置过来，以防止试样出现上下胶结不均衡的现象。

5)对固化好的砂土试样进行无侧限抗压试验，得到试样的无侧限抗压强度及其残余强度如下表所示。

其中玄武岩纤维密度为2.65g/cm³，直径0.013mm，抗拉强度4150～4800MPa，弹性模量93.1～110GPa，熔点为1500℃，耐酸耐碱性好。

表1不同玄武岩纤维掺量下砂土试样的无侧限抗压强度

表2不同玄武岩纤维掺量下砂土试样的残余强度

试验结果表明：所有玄武岩纤维加筋的试样其固化后强度均高于不添加纤维试样即素土强度(表1)，且随着玄武岩纤维含量的增加，试样的无侧限抗压强度也不断提升，当玄武岩纤维掺量为最大的1.2％时试样的强度也达到最大值，为1237kPa，固化后试样的力学性质得到明显改善；同时从表2的数据可以看出，在不同的玄武岩纤维掺量作用下，试样破坏后的残余强度随玄武岩纤维掺量的增加也有所增大，证明掺入纤维后砂土的韧性得以提高，但相较于砂土试样破坏后的残余强度，玄武岩纤维对试样本身的强度增益效果则更加明显。

如图1可以看出，素土经MICP固化后，素土中形成以微生物为中心的胶结固化颗粒，颗粒间无纤维加筋连接，故固化后无侧限抗压强度有大幅度提高，但相比有纤维加筋连接的样品，其无侧限抗压强度仍处于较低水平；如图2所示的0.75％玄武岩纤维加筋试样的SEM照片，玄武岩纤维均匀穿插在砂粒间，微生物菌体定植在玄武岩纤维周围形成胶结固化颗粒，更多的玄武岩纤维段被包埋在胶结固化颗粒中，形成三维网络结构，试样中掺加的玄武岩纤维周围及表面聚集了大量的碳酸钙晶体，这些碳酸钙将砂颗粒和纤维紧密联系在一起，并增加了纤维表面的粗糙度，因此横跨于孔隙中的纤维在试样破坏时能够承担一部分的拉应力，提高了试样的强度和韧性，从而使玄武岩纤维加筋的试样无侧限抗压强度得到较大提高，同时试样的残余强度也得到较大提高。

实施例2

MICP-碳纤维联合加固石英砂

本实施例中步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：

在配砂装样步骤中，将实施例1中的玄武岩纤维替换为碳纤维并且按照质量百分比0～0.8％分别散开掺入每份样品中。

其中碳纤维密度为1.78g/cm³，直径0.01mm，抗拉强度3500～5000MPa，弹性模量240GPa，熔点为400℃，耐酸耐碱性好，分散性较好。

固化后砂土试样的无侧限抗压试验结果如下表所示：

表3不同碳纤维掺量下砂土试样的无侧限抗压强度

表4不同碳纤维掺量下砂土试样的残余强度

试验结果表明：经过碳纤维加筋的砂土试样在固化后其强度相较于固化后的素土均有所提升(表3)，并且呈现出随碳纤维掺量增大试样强度不断增大的规律，当碳纤维掺量为0.8％时试样具有最大强度922kPa；显然碳纤维的加入提高了砂土试样固化后的整体强度。同时通过表4不同碳纤维掺量下试样的残余强度可以得出，碳纤维的加入使得砂土试样破坏后的残余强度有一定提高，并随碳纤维掺量的增加试样的残余强度也在不断增大，这说明碳纤维的加入对MICP固化后试样的脆性特性有一定改善，并且纤维掺量越大改善效果越明显。

0.2％碳纤维加筋试样的SEM照片如图3所示，碳纤维均匀穿插在砂粒间，碳纤维表面也附着大量碳酸钙，微生物菌体定植在碳纤维周围形成胶结固化颗粒，更多的碳纤维段被包埋在胶结固化颗粒中，形成三维网络结构，从而使经碳纤维加筋的试样无侧限抗压强度得到较大提高，同时试样的残余强度也得到较大提高。

实施例3

MICP-钢纤维联合加固石英砂

本实施例中步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：

在配砂装样步骤中，将实施例1中的玄武岩纤维替换为钢纤维并且按照质量百分比0～3.2％分别散开掺入每份样品中。

其中钢纤维密度为7.9g/cm³，直径0.2mm，抗拉强度≥2850MPa，分散性极好。

固化后砂土试样的无侧限抗压试验结果如下表所示：

表5不同钢纤维掺量下砂土试样的无侧限抗压强度

表6不同钢纤维掺量下砂土试样的残余强度

试验结果表明：经过钢纤维加筋的砂土试样在固化后其强度相较于固化后的素土均有所提升，并且呈现出随钢纤维掺量增大试样强度不断增大的规律，当钢纤维掺量为3.2％时试样具有最大强度1145kPa；显然钢纤维的加入提高了砂土试样固化后的整体强度。同时通过表6不同钢纤维掺量下试样的残余强度可以得出，钢纤维的加入使得砂土试样破坏后的残余强度有大幅提高，并随钢纤维掺量的增加试样的残余强度也在不断增大，这说明钢纤维的加入对MICP固化后试样的脆性特性有明显改善，并且纤维掺量越大改善效果越明显。

0.4％钢纤维加筋试样的SEM照片如图4所示，钢纤维均匀穿插在砂粒间，钢纤维表面包裹了了大量碳酸钙，微生物菌体定植在钢纤维周围形成胶结固化颗粒，更多的钢纤维段被包埋在胶结固化颗粒中，形成三维网络结构，从而使经钢纤维加筋的试样无侧限抗压强度得到较大提高，同时试样的残余强度也得到较大提高。

对比例1

MICP-聚丙烯纤维联合加固石英砂

本实施例中步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：

在配砂装样步骤中，将实施例1中的玄武岩纤维替换为聚丙烯纤维并且按照质量百分比0～0.4％分别散开掺入砂土样品中。

其中聚丙烯纤维密度为0.91g/cm³，直径约为0.05mm，抗拉强度≥350MPa，弹性模量≥3500MPa，熔点为165℃，燃点为590℃，耐酸耐碱性极强，分散性极好。

固化后砂土试样的无侧限抗压试验结果如下表所示：

表7不同聚丙烯纤维掺量下砂土试样的无侧限抗压强度

表8不同聚丙烯纤维掺量下砂土试样的残余强度

试验结果表明：由表7可知，素土经过MICP加固后的无侧限抗压强度最小，仅为357kPa，其SEM如图1所示；当聚丙烯纤维掺量为0.1％时，试样的无侧限抗压强度达到最大值751kPa，强度大约提升了2.1倍。同时，聚丙烯纤维的加入提高MICP固化样品残余强度，从表8可以看出，素土的残余强度为0，而随着聚丙烯纤维掺量的增加，试样的残余强度也不断增加，当纤维掺量为0.4％时试样的残余强度达到最大值314kPa，显然聚丙烯纤维的加入提高了固化后砂土的韧性。通过图5的0.2％聚丙烯纤维加筋试样的扫描电子显微镜(SEM)图片可以看出，相比于实施例1中玄武岩纤维加筋、实施例2中碳纤维加筋和实施例3中钢纤维加筋的试样，聚丙烯纤维加筋下样品整体表面相对比较光滑，即砂颗粒间形成的碳酸钙集合体颗粒相对较少，这可能是由于聚丙烯纤维相对其他三种纤维不利于细菌的定植，因此导致生成的碳酸钙的量相对较少，故聚丙烯纤维加筋对试样的无侧限抗压强度无显著的提高作用。

实施例1～3及对比例1，利用MICP技术和纤维联合加固砂土，利用微生物诱导碳酸钙技术对松散的砂颗粒进行胶结，而利用纤维对其脆性高这一弱点进行改良，综合作用下可以使其加固效果最优化，且技术工艺简单，施工方便，成本较低，具有较好的应用前景。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种微生物固化-纤维加筋联合改性砂土的方法，其特征在于，包括采用纤维材料加入砂土中后再进行微生物固化的步骤；

所述纤维材料为钢纤维；

方法包括以下步骤：

1）将纤维材料加入至砂土中加水搅拌均匀，分层装入模具当中，压实填满后静置晾干备用；

2）将具有矿化作用的微生物菌液活化；

3）将步骤1）得到的砂土浸没于步骤2）所述的菌液中；

4）将步骤3）处理后的砂土转移至水浴加热的恒温养护装置中，灌入胶结液进行胶结固化；

所述胶结固化以7天为一个周期，待一个周期的胶结结束后，将养护装置中的废液排出；将胶结完成后的砂土全部倒置；

然后将砂土再次浸没于所述菌液中，重新灌入胶结液进行下一周期的胶结固化；

步骤1）中所述纤维材料掺量质量百分比为0.4~3.2%；

所述纤维材料的长度为8~24mm；

步骤1）中所述压实具体操作为，在填砂过程中将砂土分层加入，每填入2.5 cm厚砂土进行一次压实操作。

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