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水 利 学 报

２０２４年 １月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 １期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０１ － ００７１ － ０９

大豆脲酶诱导碳酸钙固化黄河泥沙水稳定性试验研究

王钰轲 １，２，３ ，陈 浩 １，２，３ ，宋迎宾 ２，４，５ ，王振海 １，２，３ ，钟燕辉 １，２，３ ，张 蓓 １，２，３
（１．郑州大学 水利与交通学院，河南 郑州 ４５０００１；
２．重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室，河南 郑州 ４５０００１；
３．地下工程灾变防控省部共建协同创新中心，河南 郑州 ４５０００１；
４．黄河水利委员会 黄河水利科学研究院，河南 郑州 ４５０００３；
５．水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心，河南 郑州 ４５０００３）

摘要：随着国家 “交通强国” 战略的提出，沿黄工程建设发展迅速，填筑用土需求剧增。黄河泥沙作为填筑材料
的可行性已被证实，但其在多雨地区的服役性能需要改善，探索一种生态、高效的泥沙加固方法提高其水稳定性
十分关键。本文基于酶诱导碳酸钙沉淀（ ＥＩＣＰ）技术固化黄河泥沙的方法，分别开展了常规浸水条件和干湿循环
条件下固化黄河泥沙的水稳定性试验，研究了浸水后试样的质量损失及强度折损情况，分析了干湿循环对固化后
黄河泥沙试样强度软化系数的影响规律。结果表明：采用 ＥＩＣＰ技术固化的黄河泥沙试样浸水崩解过程相比原状
试样更加缓慢；胶结液浓度 １．５ｍｏｌ?Ｌ的黄河泥沙试样长期（５６ｄ）浸水后，几乎保持完整，质量损失率仅为６．３６％，
强度折损率仅为 ６．２１％；１０次干湿循环后，不同胶结液浓度处理后的黄河泥沙试样均出现了不同程度的颗粒松散和
脱落现象，胶结液浓度 １．５ｍｏｌ?Ｌ、灌浆 １０次的黄河泥沙试样的抗压强度损失仅为 ９．９６％，抗干湿循环能力最强。利
用 ＥＩＣＰ技术可以有效的固化黄河泥沙并提升其水稳定性，这对推进黄河泥沙的资源化利用进程十分重要。
关键词：黄河泥沙；ＥＩＣＰ；干湿循环；质量损失；强度损失；软化系数
中图分类号：ＴＶ４３ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０３４４
文献标识码：Ａ
１ 研究背景

黄河是世界上含沙量最高的河流，以泥沙多闻名于世。其上中游输入的泥沙常淤塞下游河道，影
响河道防洪安全，严重破坏生态环境 ［１ － ２］ 。治河先治沙，给泥沙找出路是解决黄河泥沙问题的一种思
路。随着国家 “交通强国” 及 “黄河高质量发展” 等重大战略的提出，黄河流域修桥筑路等工程设
施建设快速发展，将黄河泥沙作为填筑材料不仅可以满足工程填土的巨量需求，同时也能实现黄河泥
沙的资源化利用，有效减少黄河泥沙淤积问题 ［３ － ４］ 。由于黄河泥沙质地疏松，透水性好而黏结度小，
在应用于工程建设填筑时需要尽量避开多雨和地下水位过高地区，这极大限制了其作为填筑材料的推
广应用 ［５］ 。因此，探索一种成本低、施工简单易行、生态环保的泥沙加固方法，并提升黄河泥沙的水
稳定性能非常关键，对于推进黄河泥沙的资源化利用进程具有十分重要的现实意义。
近年 来， 许 多 学 者 采 用 微 生 物 诱 导 碳 酸 钙 沉 淀 ［６ － ７］ （Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ － ＩｎｄｕｃｅｄＣａｒｂｏｎａｔｅＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，
ＭＩＣＰ）和酶诱导碳酸钙沉淀 ［８ － ９］ （Ｅｎｚｙｍｅ － ＩｎｄｕｃｅｄＣａｌｃｉｕｍ ＣａｒｂｏｎａｔｅＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ＥＩＣＰ）技术，通过生
物化学过程改善土体的力学特性（如强度和耐久性）。两种方法作用机理相似，脲酶水解尿素产生碳酸

收稿日期：２０２３ － ０６ － ０９；网络出版日期：２０２４ － ０１ － ２４
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０１２３．１１０３．００５．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（Ｕ２３Ａ２０６７２，５２１７８３６９）；中原科技创新领军人才（２３４２００５１００１４）；河南省优秀青年基金项目
（ ２３２３００４２１０６９）；河南省高校科技创新人才支持计划（２４ＨＡＳＴＩＴ０１４）；河南省交通运输厅科技计划项目（２０２２ － ５ － ５）
作者简介：王钰轲（ １９８９ － ），教授，主要从事土的基本特性与本构模拟研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｙｋｅｗａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
通信作者：宋迎宾（１９９２ － ），工程师，主要从事黄河泥沙资源利用研究。Ｅ － ｍａｉｌ：２３１４２３１４７３＠ｑｑ．ｃｏｍ

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