微生物固化纤维砂土改善其力学性能的宏微观机理研究

地基处理有着悠久的历史，但随着文明的进步,现代社会对地基处理技术提出了新的要求:要尽量减少对社会和环境带来影响，降低能耗，便于维护和修复等。鉴于此并考虑到微生物技术在地基处理上的可行性，本项目提出了用微生物固化来处理纤维土。拟通过微观实验研究微生物在土和纤维的孔隙中的迁移及营养的获取等微生物过程，微生物产生的碳酸钙(CaCO3)在介质孔隙中的沉积过程，各种因素（孔隙、水、温度、营养和PH值）对碳酸钙的沉积的影响，土颗粒、纤维和沉积碳酸钙的相互关系；通过宏观的力学实验研究微生物固化纤维土的力学性能、破坏模式等；结合宏微观的实验结果，分析各种因素对微生物固化纤维土的各种性质的影响，土颗粒、纤维和沉积碳酸钙的相互作用，微生物固化纤维土破坏的机理和模式，土颗粒、碳酸钙和纤维的比例对微生物固化纤维土的力学性质的影响。本项目是生物和化学科学与传统岩土工程相结合的研究，代表了地基处理技术新的发展方向。

微生物改性土体是通过利用微生物的生命活动及其代谢产物诱发或控制土体中一系列化学反应，以达到改善土体工程性质的目的。本项目首先探讨了微生物固化反应机制，分析了不同MICP机制作用下的最终产物及相应副作用，初步选定反硝化作用作为本研究的MICP机制，并通过试验优化了其反应条件。研究发现，反硝化机制反应效率较慢，综合考虑选定芽孢八叠球菌为试验用菌种，以尿素水解为反应机制。通过对菌种活化培养条件的研究，优化了菌种活化培养条件。利用活化培养菌种对砂土进行微生物改性，并对改性后的砂土进行了一系列试验研究，系统考察了不同注浆方式及环境因素对微生物诱导碳酸钙沉积的影响。在此基础上，通过研究不同纤维掺量及纤维长度对微生物固化砂土试样强度的影响，对微生物处理纤维土进行了初步探讨。