王逸杰，蒋宁俊

1. 夏威夷大学 土木与环境工程系，美国檀香山 96822；2. 东南大学 岩土工程研究所，南京 210018

1 引言

钙质砂广泛分布于热带海岸地区，其主要成分为碳酸钙，主要来源于海洋生物骨骼、贝壳残骸和死亡珊瑚等。与石英砂相比，钙质砂颗粒通常较为脆弱，且表面粗糙多孔、颗粒间孔隙较大、形状不规则（Wang et al., 2011）。钙质砂的抗剪强度较低，在较高应力条件下极易破碎。因此，对以钙质砂为主要原料的地基材料进行加固，是近年来海洋岩土工程领域的研究热点。

微生物成矿技术是近年来地基材料加固领域的一项新技术（Jiang et al., 2020）。其中，基于尿素水解过程的碳酸钙成矿技术（MICP）应用最为广泛（DeJong et al., 2010; Tang et al., 2020; Gomez et al., 2017; 何稼等，2016；尹黎阳等，2019；谢约翰等，2019a, b；刘士雨等，2020）。其原理为：尿素水解菌在水解尿素过程中产生的碳酸根离子与添加的钙离子生成碳酸钙沉淀，从而对砂土颗粒实现胶结（如式1、2所示）。

MICP主要通过生物强化法（bio-augmentation）来 实 现（Jiang and Soga，2019；Xiao et al., 2019； 孙潇昊等，2017；李驰等，2019；郑俊杰等，2020；马瑞男等，2018），包括注射或喷洒细菌和胶结溶液两个阶段。生物强化法的主要缺点包括：（1）需要在实验室环境大批量培养添加到土中的标准菌，操作复杂且成本较高；（2）拟加固场地的环境因素如温度、酸碱度、原位微生物种群等对添加细菌的生长影响很大。为克服生物强化法的这些缺点，近年来，有学者提出采用生物激发法（biostimulation）来实现MICP加固地基土。该方法是通过激发原位土体中的土著脲酶菌，来实现水解尿素和碳酸钙成矿。大量研究表明，脲酶菌在天然土体中广泛存在（Vilain et al., 2006）。……