微生物矿化修复岩石裂隙抗剪性能的开度影响研究

摘要

微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术作为一种低碳环保的加固方法，在岩石裂隙修复领域具有巨大的应用潜力.然而，现有研究主要集中在技术可行性验证与整体效果评估，针对特定参数条件下修复机制的研究相对匮乏，特别是裂隙开度对MICP修复效果的定量影响规律尚未得到充分研究.本研究通过质量增量测试、直剪试验、三维激光扫描和扫描电镜观测，探究了开度对MICP修复岩石裂隙抗剪性能的影响.结果表明：MICP处理可显著提升岩石裂隙的抗剪性能，碳酸钙生成量随裂隙开度增加显著上升，而填充度随开度增加呈先增后减的趋势，在中等开度范围(0.50 mm～2.00 mm)内呈最优水平.抗剪强度随裂隙开度增加呈先增后减的趋势，在1.00 mm开度处达峰值604 kPa.微观结构分析揭示了碳酸钙形态及MICP胶结模式的演化规律：小开度(0.25 mm)下碳酸钙为无定性形态，与岩石界面呈良好的“点-面”胶结；中等开度(0.50～2.00 mm)下碳酸钙呈高强度的方解石晶体，与岩石界面呈紧密的“面-面”胶结；大开度下碳酸钙以球霰石为主，与岩石界面呈松散的“点-面”胶结.基于试验结果，阐明了裂隙开度通过影响微生物活动空间和碳酸钙沉淀分布特性，进而影响MICP修复效果的调控机制，为MICP技术在岩体加固工程中的优化应用提供了理论依据和技术指导.

关键词

微生物诱导碳酸盐沉淀 / 裂隙开度 / 抗剪性能 / 裂隙修复