微生物诱导碳酸钙沉淀固化技术(MICP)是一种新兴的固化方式,该技术是利用微生物自身代谢产生的脲酶与尿素和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀,从而起到固化砂土的效果。这种技术的优点就是采用的细菌本身是无毒无污染的,对环境不会造成影响,在固化的过程中没有任何有毒气体的排出,固化后的砂试样强度特性和物理特性指标均良好,相对于传统的固化方式而言,具有较多的优点。但是利用微生物诱导碳酸钙沉淀技术固化后的砂土存在均匀性差、脆性大等缺陷,导致固化后效果并不是特别理想。已有研究发现在土中掺入纤维后,能够显著的提高固化土的无侧限抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等指标,在砂中掺入纤维后,对固化砂的承载力、无侧限抗压强度和剪切强度等均有提高。为了将纤维更好地应用到MICP固化砂中,提高MICP固化砂的效果,本文利用微生物诱导碳酸钙沉淀固化技术(MICP),在菌液浓度、营养液、钙源、灌浆方式等一定的条件下,选取纤维长度为3mm、6mm、9mm、12mm和纤维掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%,研究了不同的纤维长度和纤维掺量对MICP固化砂的影响。通过渗透系数、碳酸钙含量、干密度、吸水率、无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度六个指标,结合电镜扫描(SEM)和能谱仪元素分析(EDS),从宏观和微观上综合分析不同的纤维掺量和纤维长度对固化砂的影响。本文的主要研究成果如下:(1)通过对MICP固化掺纤维砂的物理特性指标分析发现:在MICP固化砂中掺入纤维后,掺纤维固化砂的碳酸钙含量和干密度均有所增大,最大分别为未掺纤维固化砂的1.51倍和1.373倍。碳酸钙含量和干密度随纤维长度的增加而增大,当纤维长度超过9mm后,碳酸钙含量和干密度随纤维长度的增加而减小。碳酸钙含量和干密度随纤维掺量的增加而增大,当纤维掺量超过0.2%后,碳酸钙含量和干密度随纤维掺量的增加而减小;在MICP固化砂中掺入纤维后,能够减小MICP固化砂的渗透系数和吸水率,最大分别为未掺纤维固化砂的0.422倍和0.75倍。渗透系数和吸水率随纤维长度的增加而减小,当纤维长度超过9mm后,渗透系数和吸水率随纤维长度的增加而增大。渗透系数和吸水率随纤维掺量的增加而减小,当纤维掺量超过0.2%后,渗透系数和吸水率随纤维掺量增加而增大。(2)通过对MICP固化掺纤维砂的强度指标分析发现:在MICP固化砂中掺入纤维后能够提高MICP固化砂的无侧限抗压强度,最大可以提高到未掺纤维固化砂的2.57倍,提高效果比较明显。在MICP固化砂中掺入纤维后能够提高固化砂的劈裂抗拉强度,最大可以提高到未掺纤维固化砂的2.07倍,且无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度均随纤维长度的增加而增大,当纤维长度超过9mm后,无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度随纤维长度的增加而减小。无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度随纤维掺量的增加而增大,当纤维掺量超过0.2%后,无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度随纤维掺量增加而减小。掺纤维后对固化砂的脆性也有所影响。(3)在试样尺寸、菌液浓度、营养液、钙源、灌浆方式等条件一定时,MICP固化砂的最优纤维长度和纤维掺量为9mm、0.2%。(4)通过对受压后试样破坏形态和电镜扫描(SEM)以及能谱仪元素分析(EDS)分析发现:聚丙烯纤维与砂之间通过生成的碳酸钙沉淀胶结在一起,形成了界面力,这种界面力在试样破坏过程中承担了部分拉力,能有效的抑制MICP固化砂裂缝的扩展,增大MICP固化砂的强度,同时使破坏后的砂柱仍能保持其完整的形态。