張永杰 ，歐陽(yáng)健 ，黃萬(wàn)東 ，劉濤 ，朱劍鋒 ，陳劍華

（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410114；2.浙江科技學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，浙江 杭州，310023；3.中交路橋建設(shè)有限公司，廣東 中山，528400）

花崗巖殘積土在我國(guó)福建、廣東、江西和湖南等南方地區(qū)廣泛分布，上述地區(qū)進(jìn)行公路、鐵路與市政等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)，將不可避免地需要采用花崗巖殘積土填筑路基.但因其粗顆粒含量高、力學(xué)性能較差，施工中遇水極易產(chǎn)生侵蝕破壞［1］，因此，有必要改善其防護(hù)性能，以提高施工期路基邊坡的表層穩(wěn)定性.微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉積技術(shù)（Microbial Induced Calcite Precipitation，MICP）作為一種新型環(huán)保土體加固技術(shù)［2-4］，其通過(guò)特定微生物在土體顆粒表面和孔隙間誘導(dǎo)生成碳酸鈣晶體，實(shí)現(xiàn)填充和膠結(jié)作用，進(jìn)而起到加固土體作用.

據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)，唐圭璋于《全宋詞》中收錄《卜算子》共計(jì)236首，其中《卜算子·和惜惜》與《卜算子·答幼謙》兩首皆宋元小說(shuō)話本中人物詞，本文不做分析。另有3首閨情，皆為元明小說(shuō)話本中紫竹、玉嬌娘、無(wú)名氏依托宋人詞，亦不做分析。故而真正作于兩宋時(shí)期的《卜算子》只有231首，另外，《全宋詞》中有脫文8首，本文亦不做研究。綜上，本文研究的完整詞作共有223首。

目前，MICP 的相關(guān)研究主要針對(duì)各類(lèi)砂土，如方祥位等［5］分析了MICP 固化珊瑚砂的物理力學(xué)特性及其微觀結(jié)構(gòu)；劉漢龍等［6］等探討了MICP 膠結(jié)鈣質(zhì)砂的動(dòng)力特性；Sharaky 等［7］、伍玲玲等［8］分別研究了MICP 對(duì)沙漠風(fēng)積沙和金屬礦尾砂的固化效果；李昊等［9］分析了模擬海水環(huán)境下MICP 固化鈣質(zhì)砂的力學(xué)特性；鄭俊杰等［10］則對(duì)MICP固化砂土的脆性特征進(jìn)行了研究.此外，部分學(xué)者還針對(duì)MICP 固化粉土和黏土開(kāi)展了相關(guān)研究，如邵光輝等［11］、沈泰宇等［12］、彭劼等［13］、歐孝奪等［14］分別通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究了MICP對(duì)粉土和不同黏土的固化效果.但對(duì)于殘積土而言，微生物固化特性方面的研究相對(duì)較少，陳彥瑞等［15］探究了微生物固化對(duì)玄武巖殘積土抗剪強(qiáng)度的影響規(guī)律，梁仕華等［16］發(fā)現(xiàn)MICP技術(shù)能有效提高花崗巖殘積土的抗剪強(qiáng)度，馮德鑾等［17］探究了微生物固化花崗巖殘積土耐崩解性能及抗沖刷性能，但尚未對(duì)花崗巖殘積土微生物固化特性進(jìn)行系統(tǒng)研究，尤其膠結(jié)液濃度和固化次數(shù)等重要MICP 參數(shù)對(duì)固化土體強(qiáng)度特性的影響規(guī)律及其機(jī)理尚不明確.鑒于MICP 技術(shù)能滿足花崗巖殘積土路基邊坡表層防護(hù)需求，且具有良好的應(yīng)用前景.因此，有必要在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討微生物固化的各因素對(duì)固化土體強(qiáng)度特性的影響規(guī)律及其固化機(jī)理.

為此，本文將在分析花崗巖殘積土物理特性的基礎(chǔ)上，采用確定的菌種、膠結(jié)液、試驗(yàn)裝置與固化方法開(kāi)展MICP 固化花崗巖殘積土的室內(nèi)試驗(yàn)，主要探討膠結(jié)液濃度和灌注次數(shù)對(duì)固化試樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、碳酸鈣生成含量與崩解系數(shù)的影響規(guī)律，并通過(guò)X 射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)固化試樣進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，以探究花崗巖殘積土的MICP固化機(jī)理，以期為今后的工程應(yīng)用提供參考.

1 花崗巖殘積土固化試驗(yàn)材料與方法

1.1 花崗巖殘積土物理特性

花崗巖殘積土取自湖南省長(zhǎng)沙市望城區(qū)湘江北路東側(cè)邊坡0～10 cm 深度的表層土，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可知：土體天然密度為1.82 g/cm3、土粒相對(duì)密度為2.63、天然含水率為19.65%、孔隙率為42.19%，顆粒級(jí)配曲線如圖1所示，其不均勻系數(shù)Cu=16.32（＞10），曲率系數(shù)Cc=1.23（1～3），級(jí)配良好.

圖1 花崗巖殘積土顆粒級(jí)配曲線Fig.1 Grain gradation curve of granite residual soil

1.2 微生物固化菌種

本文花崗巖殘積土固化試驗(yàn)所用微生物為目前砂土固化試驗(yàn)廣泛使用的巴氏芽孢桿菌（DSM33）［2-3，18］，菌液的液體培養(yǎng)基主要包括：酵母提取物（20 g/L）、（NH4）2SO4（10 g/L）、NaOH（1.3 g/L）和去離子水，采用現(xiàn)有巴氏芽孢桿菌的培養(yǎng)方法［18］可得擴(kuò)大培養(yǎng)后的菌液，如圖2 所示.使用可見(jiàn)分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試可得巴氏芽孢桿菌的生長(zhǎng)特性曲線，如圖3所示.

由此可知，細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖18 h之后速度放慢，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，細(xì)菌數(shù)量保持恒定.因此，本文用于固化花崗巖殘積土的菌液OD600值保持在1.9～2.0，培養(yǎng)時(shí)間為48 h.

圖2 擴(kuò)大培養(yǎng)后菌液Fig.2 Bacterial liquid obtained by expanding culture

圖3 巴氏芽孢桿菌生長(zhǎng)特性曲線Fig.3 Growth characteristic curve of Bacillus barneri

非參數(shù)回歸的貝葉斯估計(jì)···································蘇雅玲 何幼樺 (6,1022)

1.3 固化試驗(yàn)?zāi)＞吲c裝置

花崗巖殘積土微生物固化試驗(yàn)所用模具為注射器針筒，外徑40 mm，內(nèi)徑38 mm，高度150 mm；針筒上部設(shè)有連接導(dǎo)管的橡膠塞，土樣頂端和底端均采用紗布和粗砂作為過(guò)濾層，防止試驗(yàn)過(guò)程中土顆粒流失.將土樣在烘箱中完全干燥后篩分，按顆粒級(jí)配和天然含水率制樣，并通過(guò)分層擊實(shí)以確保試樣均勻密實(shí).試樣高度為80 mm，質(zhì)量為（100±2）g，干密度為1.23 g/cm3，壓實(shí)度為75%.試驗(yàn)過(guò)程中菌液與膠結(jié)液通過(guò)蠕動(dòng)泵自下而上灌入試樣中.試驗(yàn)?zāi)＞邩?gòu)造與裝置如圖4所示.

圖4 花崗巖殘積土固化試驗(yàn)裝置Fig.4 Granite residual soil cementing experiment device

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 固化試驗(yàn)

這只是她赴晚宴前的想法，剛剛聽(tīng)了田的話后她就猶疑了，田的話讓她有所震驚。田開(kāi)車(chē)出來(lái)時(shí)說(shuō)送她回家，待她上了車(chē)后就問(wèn)她是去喝茶還是唱歌，女人說(shuō)找個(gè)清靜的地方說(shuō)點(diǎn)事。田見(jiàn)她一臉嚴(yán)肅的樣子便開(kāi)車(chē)來(lái)郊外了，然后問(wèn)她怎么說(shuō)不認(rèn)識(shí)楊劍呢？女人說(shuō)當(dāng)然認(rèn)識(shí)，還認(rèn)得你。

限于篇幅，本文主要探討膠結(jié)液濃度與灌注次數(shù)兩個(gè)因素對(duì)花崗巖殘積土微生物固化效果的影響規(guī)律.借鑒砂土的固化參數(shù)，膠結(jié)液由尿素和氯化鈣組成，濃度主要考慮0.5 mol/L、1.0 mol/L、1.5 mol/L 和2.0 mol/L四個(gè)梯度，對(duì)應(yīng)的編號(hào)分別為A、B、C、D，而灌注次數(shù)則主要考慮8、10和12次.為保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，每組試驗(yàn)均設(shè)置3 個(gè)平行試樣，方案設(shè)計(jì)如表1所示.

1.4.2 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

表1 微生物固化試驗(yàn)方案Tab.1 Experimental of microbe solidifies on solutions

微生物固化方法：①采用飽和分步灌注方式，即先使用蠕動(dòng)泵通過(guò)塑料管向制作好的土試樣中灌入過(guò)量的去離子水，使其達(dá)到飽和狀態(tài)，靜置1 d.然后，用2 mL/min 的流速將40 mL 的菌液自下而上灌入試樣，灌注完成后堵住下部注漿口，靜置2 h，讓細(xì)菌在土顆粒表面充分?jǐn)U散吸附.②配置濃度分別為0.5 mol/L（A）、1.0 mol/L（B）、1.5 mol/L（C）、2.0 mol/L（D）的膠結(jié)液，采用1 mL/min 的流速將40 mL 膠結(jié)液自下而上灌入對(duì)應(yīng)編號(hào)的試樣中，靜置24 h，讓膠結(jié)液浸透整個(gè)試樣.③步驟①、②為一次灌注循環(huán)，每次循環(huán)前，往試樣中灌注蒸餾水以排出膠結(jié)液中殘留的鹽分.根據(jù)試驗(yàn)方案，對(duì)不同試樣分別循環(huán)灌注8、10、12 次，養(yǎng)護(hù)10～15 d 后得到微生物固化后的試樣.

騰訊娛樂(lè)發(fā)布的《最美鄉(xiāng)村教師“皓艷敏”，一個(gè)謊言的誕生》一文認(rèn)為該片篡改了“皓艷敏”事件的真相，將“一個(gè)被拐賣(mài)婦女的血淚史偷換成了大愛(ài)無(wú)疆的知識(shí)青年支教故事”，是一部充滿謊言的故事片。[注]文瀟瀟：《最美鄉(xiāng)村教師“皓艷敏”，一個(gè)謊言的誕生》， 騰訊娛樂(lè)-電影新聞，http://ent.qq.com/a/20150803/048322.htm。對(duì)影片的這種負(fù)面評(píng)價(jià)在輿論界具有代表性。在不少批評(píng)人士看來(lái)，《嫁給大山的女人》中的山菊雖然以皓艷敏為原型，但影片卻有意無(wú)意歪曲了“皓艷敏事件”的真相。

1.4.4 崩解試驗(yàn)

1.4.3 碳酸鈣生成率測(cè)定

2)本文的核心觀點(diǎn)為智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合，而能源互聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)思維模式、技術(shù)的深度融合。智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，微電網(wǎng)、泛能網(wǎng)、智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)都以實(shí)現(xiàn)更加清潔、高效、靈活的用能為目標(biāo)，是現(xiàn)代智慧能源體系的組成部分。

將平行固化試樣峰值的平均值作為該組試樣的抗壓強(qiáng)度值，不同工況的試驗(yàn)結(jié)果如圖8、圖9 所示.由圖8 可知，灌注次數(shù)相同時(shí)，試樣抗壓強(qiáng)度均隨膠結(jié)液濃度的增加而先增大后減小，膠結(jié)液濃度為1.0 mol/L 時(shí)各灌注次數(shù)對(duì)應(yīng)的固化試樣抗壓強(qiáng)度最大，如灌注12 次時(shí)，最大抗壓強(qiáng)度約為最小值的2.8倍.此外，由圖9可知，膠結(jié)液濃度相同時(shí)，試樣抗壓強(qiáng)度均隨灌注次數(shù)的增加而增大，且在1.0 mol/L時(shí)固化試樣抗壓強(qiáng)度隨灌注次數(shù)增加的增幅最大；膠結(jié)液濃度較高時(shí)，抗壓強(qiáng)度隨灌注次數(shù)增加的增幅反而不明顯，如2.0 mol/L的試驗(yàn)結(jié)果.其主要原因是較低濃度膠結(jié)液導(dǎo)致固化反應(yīng)速率較慢，試樣各部位在一定時(shí)間內(nèi)難以充分固化，抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低；適中濃度膠結(jié)液導(dǎo)致合適的固化反應(yīng)速率，一定時(shí)間內(nèi)試樣整體固化程度充分且均勻，抗壓強(qiáng)度最高；高濃度膠結(jié)液雖提升了與菌液的反應(yīng)速率，但抑制了脲酶活性，試樣固化反應(yīng)不充分［21-22］，整體膠結(jié)程度較低，且不均勻，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度不高.

式中：m1為酸洗前土樣質(zhì)量，g；m2為酸洗后土樣質(zhì)量，g；a為未固化花崗巖殘積土初始碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%，通過(guò)酸洗試驗(yàn)測(cè)得其為0.985%.

采用全自動(dòng)無(wú)側(cè)限抗壓儀測(cè)試固化土樣的單軸抗壓強(qiáng)度，加載速率為1 mm/min，應(yīng)變?yōu)?0%時(shí)停止加載，取峰值應(yīng)力作為試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度.

根據(jù)傳統(tǒng)CORDIC算法的原理，把初始相位角轉(zhuǎn)換到[0,π/4]范圍內(nèi)，則可以跳過(guò)n=0級(jí)的迭代.設(shè)初始向量經(jīng)過(guò)CORDIC算法N次迭代后，此時(shí)向量的坐標(biāo)為(XN,YN)，則幅度可表示為相位可表示為θ=ZN+arctan(YN/XN).因此，可定義幅度修正因子剩余未旋轉(zhuǎn)角度Δθ=arctan(YN/XN).由于剩余未旋轉(zhuǎn)角度可表示為易知其最大值為：

采用測(cè)量土壤崩解動(dòng)態(tài)的方法［20］，對(duì)干燥的花崗巖殘積土微生物固化土樣進(jìn)行崩解試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置如圖5 所示，依次分別對(duì)清水灌注試樣，灌注8、10、12 次不同膠結(jié)液濃度的12 個(gè)試樣進(jìn)行崩解試驗(yàn)，具體試驗(yàn)過(guò)程可參考文獻(xiàn)［20］，試樣崩解系數(shù)P計(jì)算公式為：

式中：ρ1為試樣密度，g/cm3；ms為崩解前試樣的總質(zhì)量，g；mx為孔徑6 mm×6 mm 的鐵絲網(wǎng)空崩解盒浸沒(méi)在水中時(shí)天平的讀數(shù)，g；mT為崩解過(guò)程中不同時(shí)刻的天平讀數(shù)，g.

2 微生物固化土樣試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 固化土樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

灌注12次后4種不同膠結(jié)液濃度試樣的典型破壞形態(tài)如圖6 所示，典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖7 所示.由圖6 可知，固化試樣均為典型的崩解破壞和豎向劈裂破壞.膠結(jié)液濃度為0.5 mol/L和1.0 mol/L時(shí)，試樣下部先發(fā)生崩解破壞，其產(chǎn)生的豎向裂縫自試樣底部向上延展形成豎向劈裂破壞；1.5 mol/L 時(shí)，試樣中部先發(fā)生剪切破壞，裂縫從中部向兩端延展；2.0 mol/L 時(shí)，試樣上部發(fā)生嚴(yán)重崩解破壞，裂縫并未向中下部延展.試樣崩解處均伴有散砂剝落現(xiàn)象，說(shuō)明崩解處為固化薄弱區(qū)，碳酸鈣膠結(jié)物較少導(dǎo)致孔隙填充相對(duì)較低.產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因是，試樣加固過(guò)程中，菌液與膠結(jié)液依次自下而上滲流，低濃度膠結(jié)液與菌液反應(yīng)較為緩慢，試樣中上部相較于下部有更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致試樣中上部膠結(jié)效果更好，強(qiáng)度更高而不易先破壞；高濃度膠結(jié)液與菌液反應(yīng)十分迅速，試樣中下部率先膠結(jié)，且膠結(jié)效果更好，強(qiáng)度更高而不易先破壞.此外，由圖7 可知，試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致可分為3 個(gè)階段：彈塑性變形階段，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈線性增長(zhǎng)，薄弱區(qū)先出現(xiàn)微裂縫；變形破壞階段，應(yīng)力增長(zhǎng)至峰值，逐漸發(fā)展的裂縫導(dǎo)致顆粒間膠結(jié)作用喪失，并開(kāi)始脫落，直至發(fā)生破壞；應(yīng)力下降階段，試樣破壞而失去完整性，隨應(yīng)變?cè)黾?，?yīng)力快速下降.

圖6 灌注12次后各組試樣的典型破壞形態(tài)Fig.6 Destruction patterns of specimens after 12 times perfusion

圖7 灌注12次后各組試樣的典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.7 Stress-strain curves of specimens after 12 times perfusion

采用酸洗法［19］測(cè)定每個(gè)試樣上、中、下3 個(gè)部位碳酸鈣的生成率，并用其平均值分析整個(gè)試樣碳酸鈣的生成率，試驗(yàn)所用稀鹽酸濃度為1 mol/L，則碳酸鈣生成率Cm的計(jì)算公式為：

圖8 膠結(jié)液濃度對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律Fig.8 Influence regular of cementing fluid concentration on UCS

圖9 灌注次數(shù)對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律Fig.9 Influence rules of perfusion times on UCS

2.2 固化試樣碳酸鈣生成率分析

酸洗后不同固化試樣上、中、下部碳酸鈣生成率的測(cè)試結(jié)果如圖10（a）～圖10（c）所示，試樣碳酸鈣生成率的測(cè)試平均值如圖10（d）所示.由此可知，灌注次數(shù)相同時(shí)，隨著膠結(jié)液濃度升高，試樣各部分的碳酸鈣生成率先增加后降低，且上、下部位的碳酸鈣生成率高于中部.膠結(jié)液濃度較低時(shí)，碳酸鈣生成率隨灌注次數(shù)的增加而增大，膠結(jié)液濃度較高時(shí)（2.0 mol/L），灌注次數(shù)對(duì)碳酸鈣生成率影響不大，因?yàn)楦邼舛饶z結(jié)液對(duì)微生物有一定的抑制作用，導(dǎo)致脲酶生成量不多.上述結(jié)果與試樣抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律相似，符合試樣碳酸鈣生成率決定其抗壓強(qiáng)度的規(guī)律.此外，通過(guò)觀察固化后的試樣（圖11）可以發(fā)現(xiàn)，碳酸鈣晶體在試樣頂部、底部和上部側(cè)面生成較多，尤其是頂部，存在一定厚度的碳酸鈣硬殼，側(cè)面有一層碳酸鈣薄膜.其主要原因是自下而上灌注試樣時(shí)，低濃度膠結(jié)液導(dǎo)致固化反應(yīng)較慢，少的灌注次數(shù)導(dǎo)致固化液主要滯留在試樣中下部，越靠近注入口的部位碳酸鈣沉淀越充分；隨膠結(jié)液濃度的提高和灌注次數(shù)的增加，菌液和膠結(jié)液反應(yīng)加快，試樣下部孔隙不斷被充填并形成碳酸鈣硬殼，反應(yīng)液主要通過(guò)側(cè)壁向上滲透并在試樣側(cè)邊與上部滯留；固化后期試樣側(cè)邊與上部不斷被充填與膠結(jié)，進(jìn)而形成碳酸鈣硬殼，而試樣中部隨固化的持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)液滲透速率下降導(dǎo)致其固化效果明顯弱于其他部位.

選取2015年9月～2017年9月到我院進(jìn)行診治的腦血栓后自理缺陷患者50例作為研究對(duì)象，將其隨機(jī)分為對(duì)照組和觀察組，各25例。其中，對(duì)照組男14例，女11例，年齡57～84歲，平均（70.64±6.65）歲；觀察組男15例，女10例，年齡55～85歲，平均（70.77±6.94）歲。兩組患者的性別、年齡等一般資料對(duì)比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

圖10 固化土樣碳酸鈣生成率測(cè)試結(jié)果Fig.10 Calcium carbonate production of solidified specimens

圖11 固化后的花崗巖殘積土試樣Fig.11 Granite residual soil specimens after solidification

不同工況花崗巖殘積土固化試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與碳酸鈣生成率的擬合關(guān)系如圖12 所示，擬合函數(shù)為：

圖12 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與碳酸鈣生成率擬合關(guān)系Fig.12 Relationship between calcium carbonate production and UCS

式中：y為固化土樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa；x為固化土樣的碳酸鈣生成率，%.根據(jù)擬合結(jié)果可知：花崗巖殘積土微生物固化土樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與碳酸鈣生成率的相關(guān)性良好.

2.3 固化試樣崩解試驗(yàn)分析

各試樣的崩解系數(shù)變化曲線如圖13 所示，由此可知：清水灌注后的未固化試樣崩解十分迅速，5 min內(nèi)崩解基本完成，鐵絲網(wǎng)崩解盒內(nèi)基本無(wú)剩余土體，最終崩解系數(shù)接近99%.花崗巖殘積土微生物固化試樣的崩解性則大大降低，崩解系數(shù)均小于30%.固化試樣的崩解曲線短時(shí)間內(nèi)先快速下降，然后上升并趨于平穩(wěn)或直接趨于平穩(wěn)，固化試樣崩解過(guò)程總體上呈現(xiàn)先快后慢的特征.此外，崩解系數(shù)變化曲線開(kāi)始階段迅速下降，其主要原因?yàn)楦稍锕袒嚇觿偨胨袝r(shí)存在一個(gè)快速吸水過(guò)程，試樣飽和前天平讀數(shù)不斷減小，導(dǎo)致崩解系數(shù)不斷減小，上述過(guò)程均在5 min 內(nèi)完成；此后，若試樣固化效果不好，其大量快速吸水后顆粒開(kāi)始脫落，天平讀數(shù)則不斷增大，崩解系數(shù)也隨之增大，隨后趨于穩(wěn)定，如圖13（b）（c）中曲線A、C 所對(duì)應(yīng)的試樣；若試樣固化效果較好，其大量快速吸水后顆粒脫落較少或基本不脫落，天平讀數(shù)則因試樣繼續(xù)吸水而稍微減小，崩解系數(shù)基本趨于穩(wěn)定.通過(guò)固化試樣的崩解系數(shù)曲線也可得知：灌注次數(shù)越多，試樣固化效果越好，抗崩解性越強(qiáng)；膠結(jié)液濃度為1.0 mol/L 時(shí)，試樣固化效果最好，抗崩解性最強(qiáng).隨灌注和固化的持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)生成的碳酸鈣不斷充填孔隙并膠結(jié)土顆粒，先后在試樣下部、側(cè)面和上部形成碳酸鈣硬殼，表層滲透性降低，進(jìn)而提升試樣抗崩解性.

圖13 不同工況試樣的崩解系數(shù)變化曲線Fig.13 Disintegration coefficient variation curves of specimens under different working conditions

3 固化試樣微觀結(jié)構(gòu)分析

3.1 固化試樣X(jué)RD分析

分別對(duì)原土樣和微生物固化12 次、膠結(jié)液濃度為1.0 mol/L 的固化后試樣進(jìn)行XRD 試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果如圖14 所示.由此可知，花崗巖殘積土的主要礦物為石英、高嶺石和白云母等，但經(jīng)過(guò)微生物固化后，土樣中還出現(xiàn)了碳酸鈣主要晶型為方解石的特征衍射峰，其優(yōu)勢(shì)晶面為（104），進(jìn)而證明微生物固化在花崗巖殘積土中產(chǎn)生了碳酸鈣是其強(qiáng)度提高的直接原因.此外，固化后花崗巖殘積土的對(duì)應(yīng)峰強(qiáng)度明顯低于固化前的花崗巖殘積土，其主要原因?yàn)楣袒蠡◢弾r殘積土的碳酸鈣含量增加，其晶相含量上升，導(dǎo)致其他晶相含量和對(duì)應(yīng)峰強(qiáng)度降低.

學(xué)生默讀課文，思考課文介紹了幾種新型玻璃，它們各有什么特點(diǎn)和作用。小組合作設(shè)計(jì)一個(gè)表格，把它們的特點(diǎn)和作用填在表格里。

圖14 試驗(yàn)土樣的X衍射譜圖Fig.14 X-ray diffraction spectra of different soil specimens

3.2 固化試樣掃描電子顯微鏡(SEM)分析

對(duì)不同膠結(jié)液濃度灌注12 次的花崗巖殘積土固化試樣進(jìn)行SEM 分析，結(jié)果如圖15 所示.由此可知，4 個(gè)試樣均生成了簇狀或塊狀的方解石晶體，且隨膠結(jié)液濃度的增大，方解石晶體的形態(tài)也更加明顯.圖15（a）（b）中的方解石晶體較小，圖15（a）中土顆粒表面還可以看到呈棒狀的黑色孔洞，極可能是被方解石晶體包圍的巴氏芽孢桿菌［23］，圖15（b）中的方解石晶體數(shù)量明顯增多，體積變大，簇狀形態(tài)也更加明顯，晶體顆粒間膠結(jié)也更為緊密.而經(jīng)過(guò)高濃度膠結(jié)液固化后的試樣［圖15（c）（d）］，所生成的方解石晶體尺寸較大，且晶體形態(tài)多呈層疊塊狀，但由于膠結(jié)液濃度較高，導(dǎo)致方解石晶體生成速度較快，容易將試樣下部孔隙堵塞，整體固化效果不明顯，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)試樣的抗壓強(qiáng)度提高程度不大.

圖15 不同固化試樣的SEM圖（放大2 000倍）Fig.15 SEM images of different cemented specimens（2 000 times）

為進(jìn)一步觀察所生成方解石的形態(tài)，對(duì)1.0 mol/L膠結(jié)液固化后的試樣進(jìn)行更大放大倍數(shù)的觀察，如圖16 所示，可以更加清晰地觀察到簇狀方解石晶體，且晶體具有明顯的生長(zhǎng)階梯.

圖16 放大3 000、5 000倍的SEM圖（1.0 mol/L）Fig.16 SEM images with 3 000 and 5 000 times（1.0 mol/L）

此外，由于花崗巖殘積土細(xì)顆粒較多，圖片中無(wú)法像固化砂土一樣觀察到臨近兩個(gè)或多個(gè)砂顆粒之間充滿方解石晶體，更多地觀察到方解石晶體膠結(jié)或填充在黏土礦物團(tuán)粒之間，但其與砂土的微生物固化過(guò)程及機(jī)理基本相同.

4 結(jié)論

本文在確定花崗巖殘積土物理特性與微生物固化菌種的基礎(chǔ)上，開(kāi)展花崗巖殘積土微生物固化試驗(yàn)，探討膠結(jié)液濃度與灌注次數(shù)對(duì)試樣固化特性的影響規(guī)律，通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試獲得如下結(jié)論：

1）固化試樣均為典型的崩解破壞或豎向劈裂破壞，不同濃度膠結(jié)液的試樣破壞部位不同；灌注次數(shù)相同時(shí)，試樣抗壓強(qiáng)度均隨膠結(jié)液濃度的增加而先增大后減小；膠結(jié)液濃度相同時(shí)，試樣抗壓強(qiáng)度均隨灌注次數(shù)的增加而增大；膠結(jié)液濃度為1.0 mol/L 時(shí)，試樣的固化效果最好.

要結(jié)合雜草草相和抗性雜草種群，有針對(duì)性選擇安全性好的除草劑配方，才能保證防治的效果。如日本看麥娘或抗性看麥娘、菵草混生田塊，啶磺草胺（詠麥、優(yōu)先）或三甲基苯草酮（小麥達(dá)4葉期使用）必須加異丙隆才能有好的防效。菵草重發(fā)田塊春季早期優(yōu)先選用唑啉草酯、吡氟·異丙隆進(jìn)行葉面噴霧。

2）相較于未固化試樣，固化試樣的崩解性大大降低，崩解系數(shù)均小于30%；膠結(jié)液濃度為1.0 mol/L時(shí)，試樣抗崩解性最強(qiáng)；崩解曲線短時(shí)間內(nèi)先快速下降，然后上升并趨于平穩(wěn)或直接趨于平穩(wěn)，固化試樣崩解過(guò)程總體上呈現(xiàn)先快后慢、最終趨于平穩(wěn)的特征.

3）固化試樣均生成了簇狀或塊狀的方解石晶體，且隨膠結(jié)液濃度的增大，方解石生成速率越快，方解石晶體尺寸越大，且晶體形態(tài)多呈層疊塊狀，由此也導(dǎo)致孔隙堵塞，進(jìn)而造成整體固化效果不如低濃度膠結(jié)液的固化試樣.