微生物诱导碳酸盐沉积（Microbial Induced Calcite Precipitation,以下简称MICP）是自然界广泛存在的一种生物矿化现象,将其应用于土体加固,具有环境友好、低能耗、作用可持续等优点,珊瑚砂是一种典型的海相岩土,具有高压缩性、低强度、易发生颗粒破碎的特点,探索珊瑚砂微生物固化技术是目前地基处理领域的前沿课题。本文采用巨大芽孢杆菌固化珊瑚砂试样,开展了珊瑚砂颗粒形态分析试验以及微生物活化培养保存、固菌率测定、碳酸钙含量测定、单轴抗压强度测试、核磁共振及扫描电镜一系列室内试验,分析了菌液浓度、处理方式以及珊瑚砂粒径对砂柱固化的影响,基于微流控芯片技术实现了微生物固化过程的直接观测,从细观尺度讨论了微生物菌液迁移、碳酸钙晶体成核和沉积机制。本文主要研究结论如下:（1）采用数字图像分析技术获得了珊瑚砂颗粒圆度、粗糙度、凸度和长宽比等几何形态数据,并运用常规统计方法和分形理论对颗粒几何形态特征进行了分析,结果表明珊瑚砂颗粒形状具有较强的结构性和不均匀性,分形维数在1.081～1.211之间,随着颗粒粒径的减小,珊瑚砂颗粒中生物碎屑相应减少,颗粒形状的统计相似性随之明显。（2）采用试管试验掌握了巨大芽孢杆菌的活化及培养流程,试验结果表明10h之前细菌处于延滞期;10h～35h为细菌对数生长期;超过40h后进入衰亡期。采用电导率法测定细菌脲酶活性,在前24h脲酶活性迅速降低,之后衰减变缓活性趋于稳定,24h内为菌液最佳使用时期。（3）采用砂柱灌浆试验分析了菌液浓度、灌浆方式、颗粒粒径对固化效果的影响,结果表明固化后试样单轴抗压强度最高可达757k Pa,且单轴抗压强度与碳酸钙含量呈指数相关关系;菌液与胶结液混合的（单相低p H值）灌浆效果要优于常规的菌液和胶结液先后（两相）灌入方式。固化后试样核磁测试显示试样中以大孔隙（＞1μm）为主且中孔隙和大孔隙之间基本贯通,扫描电镜显示碳酸钙晶体通过台阶和位错机制堆积生成在砂颗粒连接处。（4）基于微流控技术对菌液中碳酸钙生成过程及砂颗粒中碳酸钙沉积过程进行了直接观测。结果表明整个MICP过程可分为细菌聚集、碳酸钙晶体成核和晶体生长三个阶段。在砂孔隙中,絮状物主要附着在砂表面,沉积过程主导了絮状物的运输,其可以被认定为无定形碳酸钙,细菌和有机分子在溶液中缠合成聚合体。