城摞城遗址是开封地区独有的土遗址风貌。在上千年的历史长河中,经过多次的黄河泛滥和战争破坏,开封城一次次湮没在层层黄土之下。由于地下水位高,遗址埋藏较深,直到1981年才被发现。然而,城摞城遗址的现状不容乐观。由于地处黄泛区,城摞城遗址以粉质粘土为主,遇水易崩解,力学性能较低。近年来,随着地下水位下降、地面下沉,城摞城遗址的地下部分受到的挤压作用加剧。而且,开封地区夏季高温多雨,气候潮湿,遗址裸露在地表的部分容易受到液态水的侵蚀,甚至会出现坍塌、崩解等不利现象,急需进行人为保护和修复。目前遗址土的保护与修复方法往往伴随着成本过高、操作不便和污染环境等弊端。近年来,微生物矿化技术凭借着环保、高效、应用面广、操作简单等优点,在应用于地基加固、土层修复等工程的同时,对土遗址的保护与修复也发挥着越来越重要的作用。本文以开封城摞城遗址土为研究对象,在黄河滩土的基础上仿制遗址土,以力学性能和水稳定性为切入点,探究MICP技术修复、改良城摞城遗址土的方法。试验内容及结果如下:1.对仿遗址土的配制方法进行研究。通过界限含水率实验和击实试验,发现开封黄河滩土的基本物理性质接近于城摞城遗址土。对遗址土和仿遗址土进行XRF元素分析试验,以城摞城遗址土为基准,对黄河滩土中缺少的Al₂O₃、Ca O、Fe₂O₃、Mg O等化合物进行人为补充,最终得到物理性质和化学组成与城摞城遗址土都相近的仿遗址土。2.对微生物矿化技术最佳作用条件进行探索。研究了巴氏芽孢杆菌的生长特性,发现细菌的数量和活性随着时间呈对数增长趋势,48h后趋近于稳定。对菌胶比、胶结液浓度、温度和p H值等因素进行试验分析,发现菌胶比为1:1,胶结液浓度为1.5mol/L时,矿化反应产生的碳酸钙沉淀最多。温度为35℃,p H=9的环境下,脲酶水解尿素的能力最强。3.通过基于MICP技术的滴注法提高仿遗址土的力学性能。将双相胶结工艺和菌液酸化矿化法相结合,在水平旋转状态下进行滴注处理,加固效果显著。使用p H=5的菌液,1.5mol/L的胶结液,并滴注碱性缓冲液处理的土样的无侧限抗压强度可达到素土的2.09倍,为1.426MPa,生成的碳酸钙沉淀质量为2.24g。土样整体的力学性能有了明显的提高,可以承受更大的外部应力作用。通过扫描电镜观察试验、X射线衍射分析试验和能谱分析试验可知,矿化反应的生成物为方解石,在土颗粒间分布均匀,起到了良好的填充和胶结作用。4.通过基于MICP技术的喷洒法提高仿遗址土的水稳定性。处理后土样外观形态没有明显变化,喷洒次数过多时会有白色斑点生成。经过多次处理后润土样的润湿指数和崩解率明显降低,水稳定性明显提升,液态水的侵蚀作用大大降低,有效缓解了坍塌、崩解的不利情况。经过7次喷洒,7天养护的土样的综合效果最好。通过扫描电镜对处理后土样的微观结构进行观察可见,随着喷洒次数和养护时间的增加,土样表面碳酸钙沉淀数量更多,水稳定性更好。