近日，武漢巖土所課題組在巖土工程學術期刊Canadian Geotechnical Journal網(wǎng)絡首發(fā)了題為“

Temperature-dependent behaviour and microstructure of fungus-treated carbonate sand”（真菌處理碳酸鹽砂的溫度依賴性行為與微觀結(jié)構(gòu)特征研究）的學術文章。本文通過20–50?°C三軸試驗，揭示平菇菌絲-麥麩-碳酸鹽砂的溫敏力學演化：高溫促菌絲收縮融合，黏結(jié)橋致密化，強度增20%，行為由黏結(jié)轉(zhuǎn)向摩擦，為熱帶-海岸低碳地基加固提供新思路。

https://cdnsciencepub.com/doi/10.1139/cgj-2025-0411

*論文版權(quán)歸原作者和出版方所有，本文僅為學習交流。

以下是對這項成果的簡要介紹：

本研究探討了一種利用真菌菌絲對碳酸鹽砂進行生物介導加固的技術，重點考察其在高溫條件下的溫度依賴性力學性能。試樣由平菇（Pleurotus ostreatus）、麥麩和碳酸鹽砂組成，分別在20?°C、35?°C和50?°C下進行不排水三軸剪切試驗。研究還分析了其微觀結(jié)構(gòu)機制，以解釋強度行為的熱響應。

結(jié)果表明，真菌處理顯著提高了剪切強度，并在剪切過程中減少了孔隙水壓力的積累。隨著溫度升高，試樣的力學響應由應變硬化轉(zhuǎn)變?yōu)閼冘浕?，峰值強度和剛度提高了約20%。溫度升高導致強度參數(shù)中黏聚力降低、內(nèi)摩擦角增大，表明其力學行為由以黏結(jié)作用為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅Σ磷饔脼橹鳌?/span>

熱暴露引起菌絲收縮與融合，通過形成黏結(jié)橋增強顆粒間連接。這些變化使表面孔隙率和孔隙圓度降低超過50%，促進了基質(zhì)的致密化和穩(wěn)定性提升。研究結(jié)果表明，真菌菌絲可實現(xiàn)具有熱穩(wěn)定性的低碳地基加固，尤其適用于熱帶、沿海及富碳酸鹽地區(qū)。

GDS 自動環(huán)境三軸試驗系統(tǒng) ETTS

自動環(huán)境三軸試驗系統(tǒng)（ETTS），是一個帶溫度控制的應力路徑三軸實驗系統(tǒng)，可以進行以下實驗：

?  凍土實驗

?  可燃冰實驗

?  高壓實驗

?  高低溫溫控實驗

－20℃冷卻系統(tǒng)為凍土實驗提供理想的條件，高達10Mpa的高壓低溫控制能力也為可燃冰三軸實驗提供了理想的條件（該類設備最高可達100Mpa）。此系統(tǒng)也能提供僅加熱溫控系統(tǒng)選項。

*圖表為論文截圖，版權(quán)歸論文原作者和出版方所有，本文僅為學習交流。

Fig.2 Environmental triaxial testing system:(a) overall view of the apparatus; (b) pressure chamber;(c) thermal insulation cover;(d) internal configuration of the pressure chamber; (e) fungus-treated sand specimen.

Fig.3 Undrained shear behaviour of treated and untreated sand: (a) Effect of wheat bran content (Ws = 2.5 %–10 %) at 50 °C, σ?^, = 50 kPa; (b) Effect of fungal treatment (treated vs untreated) at 20 °C, σ?^, = 50–200 kPa; (c) Effect of temperature (20 °C–50 °C) at Ws = 5 %, σ?^, = 50 kPa.

Fig.4 Stress path behaviour under undrained conditions:(a) Treated and untreated sand at 20 °C; (b) Fungus-treated sand at different temperatures.

Fig.5 Strength parameters of fungus-treated sand for: (a) peak deviatoric stress; (b) elastic modulus.

Fig.6 Effect of wheat bran content on (a) cohesion; (b) internal friction angle.

Fig.7 Morphological characterisation of fungus-treated sand: (a) SEM images before and after triaxial shear test; (b) relative frequency of hyphae diameter; (c) surface porosity with various temperatures; (d) pore circularity with various temperatures.

Fig.8 (a) Relationship between cohesion and internal friction angle; (b) Relationship between critical state stress ratio and temperature increment.

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