地基基础工程中微生物封堵防渗作用的机理研究

微生物技术在土木工程实践中的应用，为地基基础工程的发展带来了新机遇。微生物封堵防渗技术通过向地基岩土中注入营养液，自动探测渗漏位置，并对渗漏处进行封堵。该过程中岩土中原始土著微生物在营养液刺激下生长代谢的变化是引起封堵防渗的主要因素。本项目拟分别以自然环境和实际工程中的碳酸盐质和硅酸盐质砂土为研究对象，确立在实验室条件下微生物封堵防渗的最适条件，通过对封堵过程中不同时间点所取土样的微观结构、微观力学、化学性质、营养液在岩土中的传输机制、岩土中微生物群落和生物化学过程进行研究，深入了解微生物生长代谢作用所引起的岩土微观结构及力学性质的改变，揭示微生物生长代谢与岩土封堵防渗的关系。通过特定微生物回接的模拟实验，进一步验证其作用机理，并对该过程进行数值模拟分析，以阐明微生物封堵防渗过程中的化学生物学过程，为该技术的广泛应用提供科学依据，并为深入了解微生物在地基基础工程的作用奠定基础。

地基基础工程中的渗漏问题是当前严重的质量通病，对建筑的正常使用和结构安全都造成了极大的危害。微生物技术在土木工程实践中的应用，为地基基础工程的发展带来了新机遇。微生物防渗堵漏技术主要通过向土层中注入营养物，刺激自然土层中的原始土著微生物的生长与代谢，诱导其形成稳定物析出与沉淀，最终使岩土层裂隙或防水薄弱区域得到加固与封堵。相比传统技术，微生物防渗堵漏技术有着显著的优势，具有能够巧妙地将渗漏源和路径的探查与加固封堵合二为一，自动探查与封堵，适用于多种复杂工程地质条件，具有环境友好、技术经济价值高等特点。它为岩土工程的防渗堵漏带来了技术革命。. 本项目开展三年来，分别以自然环境和实际工程中的砂土为研究对象，对微生物诱导的封堵防渗作用过程进行了实验室模拟，对封堵过程中砂土的微观结构、微观力学、化学元素性质、矿物类型、营养液在砂土中的传输机制、土中微生物群落和生物化学过程进行了研究，深入了解微生物生长代谢作用所引起的土微观结构及力学性质的改变，揭示了微生物生长代谢与土渗透性质变化的关系。并在此基础上，针对基于碳酸钙沉积原理的封堵防渗，开展了进一步研究，深入挖掘了诱导碳酸钙生成的微生物，对其性质进行了研究，对此类微生物在防止砂土地基渗漏、防止混凝土裂缝渗漏、预防海水入侵、地基土中重金属的沉积固化、砂土粘结形成新的土工材料等方面的应用进行了研究。并尝试将此类技术应用于实际工程中，如地下室防渗处理、混凝土裂缝修复等。通过这些研究，为探索微生物改性技术在地基加固等土木工程领域的应用奠定了基础。. 在项目的资助下，取得的成果包括：发表及接收SCI论文3篇，EI论文4篇，核心期刊论文2篇，会议论文2篇；申请专利2项目，其中1项已授权。培养博士后1名，博士研究生1名，硕士研究生3名，本科生5名。