微生物注浆改善某金属矿山尾砂性质的试验研究

摘要

微生物诱导碳酸钙沉淀固化砂土技术，不仅是学科交叉带来的理论和技术上的创新，更是土地资源重新整合以及环境保护的新手段。本文先对优势菌种巴斯芽孢杆菌进行扩大培养，详细说明了该过程中的关键步骤、关键参数、以及涉及原理；然后利用培养出的巴斯芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀进行砂土固化试验研究，取得的主要研究成果如下：
　　（1）针对现有砂土固化存在的问题，在前人试验研究的基础上，设计了一种新的微生物注浆固化砂土反应发生装置，该装置透水性强，具有提高固化样品的均匀性、改善固化效果的优点，为后续研究提供了参考。初探实验结果显示该反应发生器用于微生物注浆固化砂土具有一定的效果。
　　（2）采用反应发生器进行微生物注浆固化某金属尾矿砂实验，并对固化前后尾砂柱样品进行三轴压缩实验，得到如下结果：在固定周围压力σ3为100 kPa条件下，直径50mm、直径39.1mm、直径65mm的三个固化后的试样的轴向应力和最大剪应力均远大于未经处理的原尾砂试样，其中轴向应力增加倍数分别为3.03、3.06、2.66，最大剪应力增大倍数分别为2.27、2.22、1.96，实验效果较好。
　　（3）借助Design－Expert software软件微生物注浆固化砂土实验进行了三因素三水平实验设计、结果分析和优化。得到以下结论：
　　1）在三因素交互作用下，它们对最大轴向应力影响顺序为：（菌液浓度×营养液配比比例）>（菌液浓度×反应时间）>（营养液配比比例×反应时间）。从单个因素来看，反应时间>营养液配比比例>菌液浓度。
　　2）当菌液OD600值为0.9～1.5、营养液配比为0.5～1.5、反应时间为7～21天时，对三者合理组合，可以得到很好的加固效果，最大轴向应力在530kPa以上。
　　3）从理论上推导出预测最大轴向应力的预测模型为：
　　σm=246.05+281.41667A+102.55B+14.59286C+101.66667AB-0.95238AC+0.57143BC-149.72222A2-101.9B2-0.42296C2.（式中，σm-最大轴向应力，A-菌液浓度，B-营养液配比，C-反应时间）.
　　4）根据优化方案，当菌液OD600值为1.28，营养液配比为1.19，反应时间为16.46天时，可获得610.275kPa的最大轴向应力。

目录

声明

第１章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的及意义

1.4研究内容及技术路线

第2章 微生物培养

2.1 引言

2.2菌种活化与培养

2.3 本章小结

第3章 试验装置设计与建立

3.1 试验装置设计

3.2 实验材料与方法

3.3 固化效果初探

3.4 本章小结

第4章 微生物注浆加固尾砂柱试验

4.1 引言

4.2 实验材料和方法

4.3 固结砂土强度特性的三轴试验

4.4 本章小结

第5章 微生物固化尾砂影响因素研究

5.1 引言

5.2 细粒砂土三因素三水平试验

5.3 试验方案优化

5.4本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

致谢