酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术及其在岩土工程中的应用
2022-01-13曹光辉刘士雨蔡燕燕毛坤海
曹光辉,刘士雨,2*,俞 缙,蔡燕燕,胡 洲,毛坤海
1. 华侨大学 福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心,厦门 361021;2. 华侨大学 福建省智慧基础设施与监测重点实验室,厦门 361021;3. 南昌铁路天河建设有限公司,南昌 330026
1 引言
近年来,微生物岩土技术得到了越来越多的关注,微生物诱导碳酸盐沉淀技术(MICP)是通过产脲酶细菌在土壤中促进尿素水解(Whiffin et al., 2007; Chou et al., 2011; Chu et al., 2014)生成碳酸钙沉淀来改良岩土体,该技术具有替代硅酸盐水泥的前景(Dejong et al., 2013)。MICP技术可以解决诸多的岩土工程问题(刘汉龙等, 2019),例如堤坝的渗流(Ivanov and Chu, 2008; Chu et al., 2014),土壤改良(Dejong et al., 2010, 2013),地基加固(Harkes et al., 2010),扬尘控制(Meyer et al., 2011),土楼保护(刘士雨等, 2020),泥炭土改良(桂跃等, 2020),砂土固化(李昊等, 2020)等。但不可否认的是,MICP仍然面临很多问题,如注浆处理均匀性问题(吴创周等, 2020);引入外源微生物可能有生物入侵的风险;对于土木工程师来说,进行细菌的培养繁殖有一定难度;另外MICP研究大多是对粗颗粒土壤,对细粒土壤(如粉土或粘土)处理的研究较少,因为粉土、黏土等孔隙较小,细菌可能无法注入,而细粒土在自然环境中广泛存在,微生物胶结可能致使胶结效果不均匀,在以往的研究中,尤其是在大尺度的MICP试验中,发现了相对不均匀的碳酸钙分布(Gomez et al., 2015)。考虑到细菌的主要作用是产生脲酶,若直接采用酶诱导碳酸钙沉淀加固土体,这样可以克服一些MICP的局限性,于是有学者提出酶诱导碳酸钙沉淀技术(EICP)。
在过去几年间,EICP被认为是一种替代微生物诱导碳酸盐岩沉淀的技术,因为没有生物体直接参与该过程,所以EICP被认为是一种仿生物技术。……
