绪论
1.1研究背景
随着科学技术的不断进步，我国建筑行业也在不断发展，土木工程的发展是增加我国国民经济实力的关键基础工程，对于我国社会的发展起着举足轻重的作用。地基的稳定性与施工质量是建筑结构安全的基础，也是保证建筑物正常使用的关键。对于地基进行加固处理主要是为了提高软土地基承载力与稳定性。因此，要对土木工程中结构与地基加固技术进行进一步的研究。
随着世界范围内的人口增长和社会发展，对建设用地的需求不断增大。在中国每年新增城市人口超过约1000万，需要更多的基础设施建设来满足人们的生产生活需求，而建设用地资源十分有限，这就需要对不能满足工程需求的土地加以改良（固化）。传统的土壤改良方法，往往通过添加一系列污染性较强的化学建材进行灌浆来加固壤。例如，水泥就是一种传统的土壤加固材料，但水泥的生产则被认为是全球变暖的重要因素之一。除硅酸钠外，其它常用化学建材（如微细水泥、环氧树脂、丙烯酰胺、酚醛树脂、聚氨酯等）在一定程度上具有较高毒性或者危险性。在1974年，日本发生了一起丙烯酰胺灌浆引起的环境污染事故，造成了四例饮用水中毒，当即做出了禁止使用除水玻璃外一切化学灌浆材料的禁令。这也引起了其他国家的关注，纷纷建议减少或者禁止使用所有人造化学灌浆材料。化学灌浆不仅可能带来水质污染问题，也会因有害化学物质挥发造成操作场所环境污染，危害操作人员的身体健康。除了化学灌浆外，化学土壤固化剂的主要成分中难免会存在或多或少的对周围环境不友好的组分，有的甚至还含有有毒的化学物质，有可能对周围土壤、地下水、矿产等资源甚至动、植物、人体等产生有害影响。为此，研究一种新型环保的土壤加固方法就变得十分迫切。我国正处于经济高速发展时期，大量基础设施急需建设，建设用地日益紧缺，环境污染问题日益严峻，研究新型环境友好的土壤加固技术具有重要的现实意义。作为自然界广泛存在的生物矿化过程一种，微生物诱导碳酸钙沉淀法，机理简单，快速高效，容易控制，环境耐受性好，具有很多传统方法无法比拟的优势。将这一技术用于土壤加固，将会带来巨大的环境效益和经济效益，为我国经济的可持续发展做出重要贡献。
微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)，即利用微生物代谢活动中矿化行为，诱导形成碳酸钙沉淀，其具有特殊的胶结作用，可作为一种新颖的生物胶凝材料一微生物水泥。本文从MICP矿化机制、胶结机理以及微生物水泥在岩土工程中的应用等方面探讨了相应的最新进展，分析了目前存在的问题，并对微生物水泥的进一步研究提出了思路和建议。
2.1 MICP种类
微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）是自然界广泛存在的一种生物诱导矿化作用，比如在温泉、海水以及洞穴中均有发生。在漫长的地质年代中，微生物促使碳酸盐矿物形成这一过程在碳循环中发挥了重要的基础性作用（Ehrlich，2002；Fredrickson and Fletcher，2001；Shock，2009；Warthmannetal，2000）。有研究指出，MICP过程通常包括以下步骤（Castanier et al.，2000；Zavarzin，
2002）：（1）碱性地球化学环境的形成，（2）过饱和碳酸钙溶液的生成，（3）方解石胶体的形成，（4）细菌周围固定有钙离子从而促使碳酸钙晶核的形成，（5）含钙矿物的成岩作用和结晶作用，（6）胶结和整合作用下导致沉积物生
成岩石。MICP通常通过三类微生物新陈代谢过程实现:
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