微生物矿化裂隙岩体加固及其应用研究进展
李作勇,吴创周,何稼,成亮,张丰收

Advance in microbial mineralization for fractured rock mass reinforcement and its application
Zuoyong LI,Chuangzhou WU,Jia HE,Liang CHENG,Fengshou ZHANG
表 1 MICP 技术在裂隙岩体加固中的力学与渗透性能表现
Tab.1 Mechanical and permeability performance of MICP technology in rock fracture restoration
试验类型试验简述力学性能渗透性能来源
孔隙率:7.27%~19.45%采用多阶段注浆方法(含固定液),进行2~10次灌浆循环处理,一次循环后反向注入.低强度砂岩:UCS、弹性模量、脆性指数分别提高 229%、179%、177%.
高强度砂岩:UCS、弹性模量、脆性指数分别提高22%、14%、12%.
低强度和低强度砂岩渗透系数分别降低96%、99%.文献[47]
隙宽约为0.3 mm,长度为36 mm采用多阶段注浆法,注入流速为0.5 mL/min,共进行16、17次循环处理.峰值剪切强度从125 kPa提升至733 kPa.渗透系数从10−3 m/s降至10−7 m/s,下降4个数量级.文献 [48]
隙宽为0.31~0.74 mm(含分支裂隙)采用单相注浆法,注入速率为20 mL/min,总注入体积为0.5 L.主裂隙的表观愈合率均为80%~96.3%. 处理前渗透系数约为10−1 m/s,处理后降至10−4 m/s以下,降低3、4个数量级.文献 [48]
隙宽为0.60~0.70 mm,长度为40 cm采用单相注入法进行2次灌浆处理,注入速率为20 mL/min或40 mL/min.生物注浆2 d后渗透系数降低3个数量级.文献 [49]
隙宽为1 mm,长度为100 mm采用多阶段注浆方法(含固定液),进行10次灌浆循环处理.切应力增加26%~40%,剪切刚度提高70%.渗透系数从10−5 m/s降至10−7 m/s,降低2个数量级.文献 [40]
隙宽为1.0~2.5 mm,长度为100 mm
采用单相注浆法进行8次灌浆循环.未处理样本渗透系数为0.1536~0.4342 m/s,处理后降至3×10−5~5×10−5 m/s,降低4个数量级.文献 [33]
裂隙长50 mm采用多阶段注浆方法(含固定液),共进行15次灌浆循环,注浆速率为0.5 mL/min.单位时间渗流量下降80.31%~90.04%,渗透系数降至10−8m/s数量级.文献 [44]
节理面倾角为0°~75°采用单相注浆法方法,每 24 h注入 加固溶液20 mL,共加固20 d.MICP 修复后样品的偏应力比修复前增加了50%.文献 [38]
岩石裂隙:地下25 m深,倾角约为25°采用多阶段注浆方法(含固定液),结合COMSOL Multiphysics数值
建模.
注入点附近导水系数降低 >99%,2 m距离处降低约 35%文献[3]
井筒裂隙:
井深为340.8 m
采用多阶段注浆方法(含固定液),注入25次尿素/钙溶液和10次微生物悬液.15 min内注入压力从处理前的42%衰减至18%.注水速率从0.29 m³/h 降至0.011 m³/h.文献[50]