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膨胀土,是一种富含蒙脱石、伊利石和高岭石等亲水性矿物的灾害性粘土。在膨胀土分布区域内建设公路及铁道工程时,常常需要将挖掘出的膨胀土改良后作为填筑路堤的填料。传统的膨胀土改良方法,通常包括物理改良和化学改良。这些传统的改良方法,主要是通过在膨胀土中掺入纤维、砂石、石灰、水泥、粉煤灰和水玻璃等材料,达到抑制土体的亲水性和涨缩性之目的。但是,这些传统的改良方法,不但劳动强度大、施工周期长、工程费用高,而且严重污染生态环境。因此,学术界和工程界亟待能够找到一种契合填筑路基施工过程的更经济和更环保的膨胀土改良方法。微生物诱导碳酸钙沉淀（Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP）,是一种土体加固和改良软土的新方法。相对于传统的改良方法,MICP方法具有环保、低能耗和改良效果明显等优点。因此,开展MICP方法改良填筑路堤膨胀土的相关研究,不但具有重要的理论意义,也具有广阔的工程应用前景。本文依托国家自然科学基金资助项目“膨胀土非线性流变特性”（项目编号:50978097）,开展了 MICP方法改良膨胀土的动态回弹模量试验研究。本文所开展的主要研究工作及所取得的主要研究结论如下。1、主要的研究工作（1）通过对菌液培育和菌种保藏等微生物活动规律的探讨,形成了实验室条件下的菌液配置、胶结液制备和菌种保藏等改良技术。（2）对MICP方法改良膨胀土,开展了力学特性、膨胀特性和物理状态等系列试验研究。在这些试验研究中,分别进行了快剪、无侧限抗压强度、界限含水率、膨胀率和扫描电子显微镜成像等试验。根据试验结果,探讨了MICP方法对改良膨胀土的力学特性、膨胀特性和物理状态等宏观特性的影响。对改良前后的试样进行了扫描电子显微镜成像,研究了改良前后膨胀土的微观结构形态变化,从微观层面揭示了 MICP方法对改良膨胀土宏观特性的影响机理。在此基础上,结合微生物矿化过程中的碳酸钙产率试验,探明了胶结液浓度对碳酸钙产率的影响规律,并对影响改良膨胀土动态回弹模量的因素,进行了理论分析。（3）对MICP方法改良膨胀土开展了多组次的动三轴试验,计算得到了在不同胶结液浓度的条件下,MICP方法改良膨胀土的动态回弹模量。通过对试验结果的非线性拟合,并结合对NCHRP1 28A动态回弹模量模型的分析,探明了应力状态和胶结液浓度,对改良膨胀土动态回弹模量及预估模型参数的影响规律。（4）基于对已有动态回弹模量分析模型的分析,结合MICP方法改良膨胀土的动态回弹模量的影响因素探讨,提出了考虑MICP方法的刚度增强作用和应力状态影响的动态回弹模量分析模型。2、取得的主要研究结论（1）为了解决因膨胀土的含水率过大,土样无法被压实和制备试验土样等问题,将膨胀土达到最大压实度所需的最佳含水率,作为胶结液和菌液的总用量的控制标准,较好地解决了 MICP方法改良膨胀土的难题。（2）通过对MICP方法改良前后,试样的力学特性、膨胀特性和物理状态等试验研究,发现膨胀土的上述特性均得到了显著改良。经过MICP方法改良后,膨胀土的抗剪强度指标、无侧限抗压强度和塑限含水率增大,液限含水率和塑性指数明显减小。改良膨胀土的应力-应变曲线具有明显的应变软化特征。高液限的中等膨胀土,经过改良后已接近于低液限的弱膨胀土。（3）通过对改良前后土样的SEM成像分析,发现MICP方法极大地改变了膨胀土的粒径、孔隙特征及其组合形式等微观结构形态。同时,发现改良膨胀土的分形维数,得到了不同程度的增大。表明改良后膨胀土的微观结构和孔隙形态变得更为复杂。（4）通过酸洗法,测定了改良膨胀土的碳酸钙转化率和碳酸钙产量,提出了改良膨胀土的碳酸钙转化率计算方法。（5）通过对改良膨胀土的动三轴试验研究发现,采用MICP方法,可以明显提高膨胀土的动态回弹模量。在相同的胶结液浓度和相同的循环应力条件下,MICP方法改良膨胀土的回弹模量随着八面体剪应力的增大而降低,并随着体应力的增大而增大。研究同时发现,在相同的围压和循环应力条件下,随着胶结液浓度的增大,土样的动回弹模量均呈现出先增大后减小的规律。（6）通过对比分析已有动态回弹模量分析模型的不同特点,结合对MICP方法改良膨胀土的动态回弹模量影响因素的分析,提出了考虑MICP方法的刚度增强作用和应力状态影响的动态回弹模量分析模型。根据试验结果,提出了模型参数k4的确定方法。根据所确定的模型参数,得到了土体动态回弹模量的预估结果。通过对比分析发现,绝大多数情况下,模型预估结果与实测结果具有较高的吻合度,二者的标准偏差均小于5%。对比分析结果,验证了本文模型的合理性和可靠性。综上所述,本文对MICP方法改良膨胀土的力学特性、膨胀特性、物理状态和动回弹特性等进行了研究。探明了微生物的活动规律,并形成了微生物改良膨胀土的应用技术。探明了胶结液浓度对改良膨胀土宏观特性的影响规律,并揭示了其影响机理。探明了应力状态和胶结液浓度,对填筑膨胀土动态回弹模量的影响规律。通过对试验结果的理论分析,提出了考虑MICP方法的刚度增强作用和应力状态影响的动态回弹模量分析模型。上述研究结论,为形成MICP方法改良膨胀土的工程技术奠定了理论基础,也为完善和拓展膨胀土的改良方法提供了新的思路。