珊瑚砂的微生物固化及工程特性研究

With the development of ocean exploitation, more research on engineering properties and ground improvement technologies of coral sands are in need for the large-scale engineering construction on island reef. Coral sands, if properly used, will help to reduce the cost of construction material transported from the mainland. Coral sands need to be treated prior to its construction use because its brittleness, high compressibility and low bearing capacity. The proposed bio-mediated ground improvement technology for coral sands aim to improve engineering properties of coral sands. On basis of investigations carried out home and abroad, bio-mediated ground improvement technology for coral sands is researched, considering the high content of calcium carbonate, far from the mainland and the special marine environment, etc. Systematical experiments in laboratory and model tests are carried out on the bio-mediated ground improvement technology, by using advanced research methods including microbially induced carbonate precipitation, SEM scanning and multi-function rock triaxial test system, etc. The cultivation and preservation methods of the bacteria are be optimized, the mechanisms of bio-mediated ground improvement are discussed, the ground improvement technology is be optimized and the methods to evaluate ground improvement are established. The engineering properties and constitutive model of the improvement coral sands are proposed, thus laying foundation for engineering application. The achievement provide the theoretical basis for bio-mediated ground improvement technology for coral sands, which can be applied to the related engineering construction on island reef such as the foundation of roads，airfield runway and construction, and slope protection surrounded by sea, etc., and have important engineering practical value and good application prospects.

随着我国建设海洋强国重大部署实施的逐步深入，大规模岛礁工程建设需要对珊瑚砂的工程特性和加固处理等进行深入研究，以减少大规模从陆地运输建筑材料降低建筑成本。珊瑚砂具有颗粒易破碎、压缩性较大、地基承载力较低等特性，需要妥善处理；本项目提出微生物技术加固处理珊瑚砂。在已有研究成果基础上，考虑珊瑚砂主要成分为碳酸钙、远离陆地及所处的特殊海洋环境等问题，利用微生物成矿技术、SEM扫描、多功能岩石三轴测试系统等先进技术和测试手段，通过系统的室内试验和模型试验等对珊瑚砂微生物固化技术进行深入研究，优化细菌的培养和保藏方法，探讨固化机理，优化固化技术，提高固化效果，建立固化效果评价指标，揭示固化体的工程力学特性，建立相应的本构模型，为实际的工程应用奠定基础。研究成果为珊瑚砂的微生物固化技术提供理论支持，可用于道路、机场跑道、建筑物地基加固和环海护坡等岛礁工程建设中，具有重要的工程实用价值和良好的应用前景。

随着我国建设海洋强国重大部署实施的逐步深入，大规模岛礁工程建设需要对珊瑚砂的工程特性和加固处理等进行深入研究，以减少大规模从陆地运输建筑材料降低建筑成本。珊瑚砂具有颗粒易破碎、压缩性较大、地基承载力较低等特性，需要妥善处理；本项目提出微生物技术加固处理珊瑚砂。.项目针对南海岛礁陆域吹填珊瑚砂，提出了珊瑚砂的微生物固化技术，揭示了固化体的强度、变形等工程特性，建立了固化体损伤本构模型；提出了微生物珊瑚砂桩复合地基处理新技术，微生物珊瑚砂砖成砖工艺和技术，微生物护坡技术；进行了珊瑚砂微生物固化现场试验和工程示范。取得的主要进展如下：（1）优化了固砂用细菌培养基成分，提出了细菌培养保藏全过程方法，满足实验室和岛礁现场固砂的需求。（2）提出了利用微生物固化松散珊瑚砂的方法。设计加工了珊瑚砂微生物固化试验台架和试验模具，提出了珊瑚砂微生物固化系统，优化了固化工艺；揭示了珊瑚砂的微生物固化机理。（3）揭示了菌液尿酶活性、溶液盐度、尿素和氯化钙的配比、颗粒粒径和级配、金属离子种类等对珊瑚砂微生物固化的影响规律；利用正交试验的方法，对珊瑚砂微生物固化技术进行了优化。（4）提出掺入标准砂和纤维等改善珊瑚砂微生物固化体工程力学特性的方法，揭示了标准砂掺量、纤维掺量和长度等对珊瑚砂微生物固化的影响规律。（5）揭示了珊瑚砂微生物固化体的强度、变形等工程特性，建立了固化体损伤本构模型。（6）依据“自然仿真”的思路，提出了微生物珊瑚砂桩技术及新型复合地基处理技术——微生物珊瑚砂桩复合地基，提出了微生物珊瑚砂砖成砖工艺和技术及微生物护坡技术。.该项目研究成果为珊瑚砂的微生物固化技术提供理论支持，可用于珊瑚砂场地道路、机场跑道、建筑物地基加固和环海护坡等岛礁工程建设中，具有重要的工程实用价值和良好的应用前景。