MENU
Главная » Файлы » Научные статьи » 11.00.00 Географические науки

Изменение свойств дисперсных грунтов под влиянием микробиологических процессов
30.08.2019, 22:23
В условиях постоянно растущей техногенной нагрузки необходимо исследовать факторы влияния на окружающую среду. Важна оценка роли микроорганизмов, которую они играют в процессе преобразования некоторых компонентов геологической среды.

Микробиологическая активность оказывает влияние на среду обитания микроорганизмов тремя основными путями (способами):
- изменением компонентов твердой, жидкой и газовой фаз грунта;
- изменением кислотно-щелочных условий среды;
- изменением окислительно-восстановительных условий среды (используя разные соединения в качестве конечных акцепторов электронов в процессах метаболизма) [1].

Микробиологические процессы могут активно влиять на различные свойства грунтов. Микроорганизмы сорбируются на минеральных частицах дисперсных пород, приводя к дальнейшему изменению минерального и гранулометрического состава, влияя на физико-химические и механические свойства. Нарушение естественного состояния грунтов, при техногенном воздействии может также привести к активизации биотического компонента [2].

Исследования микробиологической активности проводились на образцах грунтов основания земляных плотин Камской ГЭС. Грунты представлены аллювиальными суглинками и глинами. Для оценки влияния микробиологических процессов грунты подвергались бактериальной обработке, после чего проводились компрессионные и сдвиговые испытания. Грунты обрабатывали накопительной (концентрированной) культурой гетеротрофных микроорганизмов, выделенных их этих же грунтов. По результатам анализов, выполненных на биологическом факультете МГУ Н.Н. Куненковой, в культуре содержались бактерии-бродильщики в количестве 3,6х105кл/мл и денитрификаторы (3,0х105кл/мл). Компрессионные испытания проводились на водонасыщенных образцах согласно ГОСТ 12248¬96 на приборах ЦНИИ МПС. Сдвиговые испытания проводились на приборах ПСГ-3М по схеме быстрого недренированного сдвига. В ходе испытаний контролировалось изменение влажности и плотности образцов. Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Результаты испытаний глины легкой пылеватой
Показатели We,
% P,
г/см3 Р^
г/см3 Ps
г/см3 е,
де. Sr,
де. Ф,
град C,
кПа Eo,
МПа
до опыта 31 1,98 1,51 2,72 0,800 1 10 10 2,1
после
опыта 34 1,95 1,46 2,72 0,869 1 6 45 3,1

Таблица 2
Результаты испытаний суглинка тяжелого пылеватого
Показатели We,
% P,
г/см3 Рс^
г/см3 Ps
г/см3 e,
де. Sr,
де. Ф,
град C,
кПа Eo,
МПа
до опыта 31 1,96 1,50 2,71 0,811 1 11 15 5,1
после
опыта 34 1,83 1,37 2,72 0,992 1 10 5 -

Как видно из таблиц, воздействие микроорганизмов по-разному влияет на физико-механические свойства грунтов. У обоих образцов после двухнедельной обработки уменьшилась плотность, увеличилась пористость, что связано с газами, которые генерируют бактерии в процессе жизнедеятельности. Сцепление и модуль деформации первого образца возросли, в то время как угол внутреннего трения уменьшился. Вероятно, произошла диспергация грунта и цементация продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Для второго образца отмечается значительное снижение прочности, что можно объяснить разрушением минералов и образованием органических соединений и пленок вокруг частиц.Грунты имеют различный минеральный состав глинистой фракции. Первый грунт содержит большее количество иллита (50% против 40% у второго), а также меньшее количество хлорита (13% против 22%). Как показывают некоторые исследования [3], микроорганизмы по-разному взаимодействуют с глинистыми минералами, практически полностью разрушая одни и цементируя другие.

Исследования показали, что активизация микробиологических процессов может по-разному влиять на прочностные и деформационные свойства грунтов, поэтому необходимо детальное изучение этих процессов в конкретных условиях.

Литература:
1. Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию. М., Книжный дом «Университет», 2001. 256 с.
2. Дашко Р.Э., Александрова О.Ю., Котюков П.В., Шидловская А.В. Особенности инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга // Развитие городов и геотехническое строительство. 2011, № 13. -С. 25-71.
3. Е.Б. Наймарк, В.А. Ерощев-Шак, Н.П. Чижикова, Е.В, Компанцева. Взаимодействие глинистых минералов с микроорганизмами: обзор экспериментальных данных // Журнал общей микробиологии. 2009, т. 70, №2, с. 155-167.

Деменев А.Д., Иванов П.В.
Категория: 11.00.00 Географические науки | Добавил: GOD
Просмотров: 22 | Загрузок: 0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]