隧道衬砌裂缝微生物与玄武岩纤维布联合加固试验研究.pdfVIP

摘要

我国公路隧道的数量呈现逐年增加的趋势，据统计2021年底我国公路隧道数量达

到了23268座。然而随着公路隧道使用时间的增加，隧道衬砌逐渐开始出现裂缝，影响

结构承载能力和结构稳定性，同时影响隧道内部交通安全。因此，应针对隧道衬砌裂缝

进行修复和加固。本文采用微生物与玄武岩纤维布联合加固隧道衬砌裂缝的方式展开试

验研究，通过加载试验得出联合加固隧道衬砌裂缝的效果。主要研究内容和结论如下:

(1)根据微生物矿化原理以及微生物产出脲酶的活性，选择巴氏芽孢杆菌作为修复

隧道衬砌裂缝所使用的微生物。通过OD600测定巴氏芽孢杆菌浓度，绘制生长曲线，从

而确定巴氏芽孢杆菌的培养时间为24h。通过设置不同添加时间的微生物矿化试验，研

究微生物矿化反应规律，得出尿素和钙源溶液间隔30min添加可以最大化减少矿化反应

时间，提高碳酸钙生成量。

(2)基于对隧道衬砌裂缝宽度的总结和统计，设置不同宽度裂缝的试验构件。设置

添加介质和未添加介质对照组，将修复后的试件进行渗水试验，得出微生物修复不同宽

度裂缝的规律特征。修复不同宽度裂缝菌液使用量呈非线性增加，裂缝越宽所使用微生

物菌液量与裂缝体积之比就越大，通过向裂缝添加介质，可以减少菌液使用量，裂缝越

宽所减少的使用量越多。通过劈裂试验观察裂缝得内部，添加介质裂缝内部形成的为碳

酸钙与介质结合的胶结沉淀物，更有利于裂缝封堵。

(3)根据隧道衬砌受力特点，设计联合加固的试验构件。通过拉伸试验研究不同编

织方式的玄武岩纤维布材料性能，试验得出单向布拉伸强度值约为1650MPa，弹性模

量约为80GPa，延伸率值约为2.4%。双向布抗拉强度约为1068MPa，弹性模量约为65

GPa，伸长率约为1.8%。单向布的材料性能要优于双向布材料性能，更有利于隧道衬砌

裂缝的加固。

(4)通过对不同工况的构件进行试验加载，分析微生物与玄武岩纤维布联合加固隧

道衬砌裂缝的力学性能，从而得出联合加固特点。渗水会降低纤维布的粘结性能，加载

过程玄武岩纤维布与构件出现剥离现象，导致加固效果降低。联合加固可以减少渗水对

纤维布粘结性能的影响，提高构件的极限承载能力11.3%，同时联合加固能够提高构件

挠度变化值，相同荷载下联合加固构件钢筋和混凝土的应变降低，表明微生物与玄武岩

纤维布联合加固隧道衬砌裂缝的可行性。

关键词：隧道衬砌；微生物矿化；裂缝修复；玄武岩纤维；联合加固

Abstract

ThenumberofroadtunnelsinChinahasshownatrendofincreasingyearbyyear,and

accordingtostatistics,thenumberofroadtunnelsinChinareached23,268in2021.However,

withtheincreaseoftheusetimeofhighwaytunnels,cracksgraduallybegintoappearinthe

tunnellining,whichaffectthebearingcapacityandstructuralstabilityofthestructure,and

eventuallyseriouslyaffectthetrafficsafetyinsidethetunnel.Therefore,tunnelliningcracks

shouldberepairedandreinforced.Inthispaper,microorganismsandbasaltfiberclothwere

usedtojointlyreinforcetunnelliningcracks,andtheeffectofjointreinforcementoftunnel

liningcrackswasobtainedthroughloadingtests.Themainresearchcontentsandconclusions

areasfollows:

(1)Accordingto