微生物矿化技术在大规模改良土体中的应用综述

黄飞

摘 要：微生物诱导方解石沉淀（Microbially Induced Calcite Precipitation， MICP）是指通过微生物的生命活动诱导产生碳酸钙沉淀。该过程可被用于土体改良，使微生物在土壤中产生碳酸钙并黏结土颗粒，经过生物处理的材料的机械性能和水力性能得到显著提高。MICP技术已被用于边坡稳定、土体抗液化、海岸抗侵蚀、地基加固等领域的研究。该技术为传统的土壤改良提供了一种环境友好的替代方法。然而，作为21世纪初兴起的新技术，尽管在实验室规模上其潜力得到广泛的模拟和验证，但可以用来评估其性能并更大规模地了解其生化过程的现场应用仍很少。本文回顾了迄今为止出版的文献中提供的主要的大规模应用案例，并分析了大规模使用MICP时的局限性，同时考虑了为满足行业需求应改进的技术内容，以期对未来MICP技术在岩土界的大量应用提供文献借鉴。

关键词：微生物矿化;土体改良;影响因素;大规模实施

中图分类号：TU472文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）28-0095-07

Review on the Application of Microbial Mineralization

Technology in Large-scale Soil Improvement

HUANG Fei

（Research and Development Center of Transport Industry of Technologies and Equipments for Intelligent Design， Construction and Maintenance of Underwater Tunnel， Ministry of Transport， China Design Group Co. Ltd.，Nanjing Jiangsu 210014）

Abstract： Microbially Induced Calcite Precipitation （MICP） refers to calcium carbonate precipitation induced by the life activities of microorganisms. This process can be used for soil improvement， enabling microorganisms to produce calcium carbonate in the soil and bind soil particles， and the mechanical and hydraulic properties of the biologically treated materials are significantly improved. MICP technology has been used in the fields of slope stability， soil liquefaction resistance， coastal erosion resistance， and foundation reinforcement. This technology provides an environmentally friendly alternative to traditional soil improvement. However， as a new technology emerging in the early 21st century， although its potential has been extensively simulated and validated at the laboratory scale， there are still few field applications that can be used to evaluate its performance and understand its biochemical processes on a larger scale. This paper reviewed the main large-scale application cases provided in the literature published so far， analyzed the limitations of large-scale use of MICP， and considered the technical content that should be improved to meet the needs of the industry. It is hoped to provide references for the extensive application of future MICP technology in geotechnical fields.

Keywords： microbially induced calcite precipitation;soil improvement;influencing factors;large-scale implementatio

1 研究背景

傳统的土体改良技术主要分为两种：第一，机械压实或预压，此法消耗能源，噪声及扬尘等污染较严重，同时处理深度较小;第二，注入水泥或其他化学药品，此法使用的合成材料常对自然环境和人民健康有害[1-3]。微生物诱导方解石沉淀（MICP）是一种自然现象，地球上形成的方解石大部分由微生物产生。在MICP过程中，微生物生命代谢产生碳酸根离子，并且和周围环境过量的钙离子结合形成方解石晶体沉淀。目前，该技术已被应用在多个领域：在岩土工程中，MICP发生在土体内时，形成的这些晶体在土粒之间形成连接键，最终增加了土体的强度和刚度，起到改良土体的作用[4-6];生物矿化产生的矿物还可被用来降低土壤和岩石的渗透性，起到生物堵塞的作用，可用于堵塞泄漏，如垃圾填埋场或堤防等[7];在环境工程中，微生物矿化的目的是进行生物修复，在最佳环境条件和充足营养物存在下利用微生物代谢来破坏（生物降解）或转化（生物转化）污染物，可修复的污染物包括石油烃、重金属和一些放射性元素等[8]。已有大量研究通过MICP将重金属和微生物生成的碳酸根离子结合形成金属碳酸盐，从而降低有毒金属的环境生物利用度，去除重金属的效率为89.5%～100%[9-10]。

在本篇综述中，将着重介绍微生物矿化技术在改良土体力学性能上的应用，包括微生物矿化技术改良土体的具体原理、过程和影响因素等。另外，虽然微生物矿化技术改良土体的效果已在实验室进行了广泛研究和认证，但可以用来评估其性能并更大规模地了解其生化过程的现场应用仍很少[11]。本文列举了一些大规模试验和现场应用的案例，并分析了大规模使用MICP的局限性，以突出室内研究与实践之间的差距，同时进一步考虑了若在行业内大规模推广时应改进的措施，以期对未来MICP技术在岩土界的大量应用提供文献借鉴。

2 MICP技术改良土体的基本理论和过程

生物矿化是微生物作用引起周围环境的化学变化，导致方解石和相关矿物的沉淀。自然界中，微生物参与成矿的现象十分常见，例如，天然形成的白云石便是微生物主导作用的产物。通过生物矿化沉淀的方解石晶体主要是无机矿物，也包括少量必需的可以控制生物矿化过程的有机化合物，所得产品本质上是复合材料，由矿物质和有机成分组成[12]。生物矿物质的形成通常涉及两种机制：第一，生物控制矿化，矿物一般在细胞内由微生物指导形成[13];第二，生物诱导的矿化，微生物在外界诱导因子的作用下产生特定代谢活动，与外界交换物质，获取能量[14]。微生物诱导矿化是工程中广泛使用的矿化类型。在目前的研究中，用于进行这种MICP代谢活动的微生物包括尿素水解类细菌、反硝化细菌、硫酸盐还原菌、铁还原细菌等[15-16]。就代谢及成矿能量而言，最有效的是尿素水解类细菌，该细菌通过自身产生的脲酶促进对尿素的水解，产生的碳酸根进一步和外加的钙离子结合，形成碳酸钙沉淀[17]，如式（1）、式（2）和图1。

该反应过程简单且易于控制，并且在不到24 h的时间内就可以达到90%的方解石转化效率[18]。文献中报道最多的尿素水解类细菌是巴氏芽孢杆菌（ATCC 11859），它是一种嗜碱细菌，由于具有非常高的产脲酶能力，能在短时间内水解大量尿素，并由于水解产物氨的产生而局部提高pH值，为碳酸钙的沉淀提供良好的环境[19]。微生物矿化过程发生在土体中时，产生的方解石沉淀在颗粒与颗粒间形成连接键，导致孔隙减少和密实度增加，使土体的力学性能增强和改善，包括强度、刚度、渗透性和抗液化性等[6]。

向土体中引入矿化技术的方式有两种。①通过外界因素诱导刺激，使土体中原本存在的有矿化潜力的微生物发挥作用，可以通过引入一些刺激矿化微生物发挥作用的营养物质和电子受体来实现，如碳、氮、磷或氧（以糖蜜的形式）。这种微生物诱导刺激方式是最优选的，因为利用地下环境中本土的天然微生物，减少了外来微生物对生态环境破坏的风险，但同时也有一些缺陷，如微生物接受刺激并生长一定会增加矿化实施时间，为了避免这一缺陷，众多研究者选择将本土微生物在实验室进行刺激生长并选择分离，再进一步扩大培养后重新注入土体[21-22]。②向土体中引入事先选择的并培养好的微生物，这种方法的缺陷在于：一是不确定是否会对原有微生物环境造成破坏;二是微生物生命脆弱，不确定实际的土壤环境是否会抑制引入微生物的生长，并且由于掠食和竞争导致添加到自然土壤中的细菌数量迅速退化。尽管一些研究表明，通过处理土壤中已经存在的细菌（土著微生物）可以克服这些挑战。

微生物通常由灌浆的方式引入土体，主要包括三个主要步骤：第一，引入细菌悬浮液;第二，注入含有尿素和钙离子的混合溶液;第三，通过冲洗回收副产物[23]。该技术的关键在于上述反应溶液经灌注后在土体内分布的均匀性，其直接决定反应生成的沉淀CaCO3结晶在土体内的空间分布，若碳酸钙沉淀均匀分布，则其对土体力学性质改良效果显著，反之亦然[24]。由于颗粒间孔隙的大小相对于微生物直径（0.5～3 cm）较小时，微生物将会堵塞孔隙，阻断渗流路径，因此，对于黏土或淤泥等土质，可以采用微生物悬浮液和养分与土壤搅拌混合的方式。此外，若反应溶液浓度过高，在灌注过程中便快速反应生成沉淀结晶，进而堵塞渗流路径，导致灌注不均匀。目前，也有研究利用表面活性剂增强细菌在土体中的传递，从而加强矿化效果的均匀性。

3 微生物矿化技术改良土体的影响因素

MICP技术是涉及生物、物理、化学和岩土等领域的交叉学科。在微生物诱导方解石沉淀过程中，众多复杂因素影响着其最终的作用效果，包括反应溶液（菌液、尿素和钙源组成的混合液）浓度、脲酶活性、pH值、温度、土体自身性质等[25-26]。Rowshanbakht研究了细菌细胞浓度对生成的碳酸钙晶体大小的影响，观察到晶体的平均尺寸随细菌细胞浓度的增加而增加，并且矿化后土体的强度也随之增加[27];pH和温度主要通过影响细胞活性、酶活性、反应物成分的溶解度和电离常数等热力学性质而改变矿化过程中的成核作用和碳酸钙晶体的生长速率[28-29]。大量研究表明，在相对较低的温度下，碳酸钙晶体尺寸较大，尺寸分布更均匀，导致较高的土壤强度;而在较低的温度下，尽管晶体尺寸较小，土壤强度较低，但抗风蚀和抗渗透性能比较强[30-31]。pH较高时，碳酸钙过饱和能力较强，生成碳酸钙的速度快，产量较大，但也因此具有较低的晶体尺寸，导致土体整体的强度性能降低。这些研究结果也表明，沉淀产物的数量多少不能直接反映其改良土体的效果，沉淀物的大小也很重要[32-33]。Soon等人研究了胶结液浓度对经MICP处理的岩土力学性能的影响，分别利用0.25、0.5、1.0 mol/L的胶结溶液（尿素和钙离子等摩尔比）在马来西亚的热带雨林中固结一种低液限的残留淤泥。该淤泥强度在使用0.25 mol/L的溶液时增加了26%～57%，在0.5 mol/L时增加了25%～69%，在1 mol/L时没有明显增强[34-35]。也有研究者指出，胶结溶液超过1 mol/L时，细菌的生长和代谢可能受到抑制[36]。此外，土体自身性质也将影响MICP矿化作用对土体的胶结效果。在矿化时，颗粒与颗粒之间形成的方解石晶体起到连接土颗粒的作用，被称为有效晶体。当土体的饱和度在20%左右时，由于土体的非饱和性质，灌入的反应物溶液在土颗粒表面形成弯液面，土颗粒相接处的液体最多，故碳酸钙多形成在此处，构成有效结晶的较多，MICP效果最好[37-39]。土体的颗粒粒径也有影响，前述灌浆方式中提到的含有小于细菌大小的颗粒（如黏土）的土壤可能会阻止细菌在土壤基质中自由流动，导致碳酸钙沉淀不均匀，但较大的颗粒（如粗砂、砾石等）由于具有较少的粒间接触和较大孔隙，因此，大多数生成的碳酸钙仅能覆盖在粗颗粒表面而未能发展成足够大的尺寸起到連接颗粒的作用，这也将削弱整体固化效率。一些研究人员表示，在MICP过程中，碳酸钙沉积在土颗粒的接触点处效果最佳，并且土颗粒接触点数与土壤中的胶结效率呈正比[40]。Rowshanbakht等人也发现具有良好级配和较大相对密实度的沙土具有土颗粒接触点，具有更好的胶结作用。在工程应用中，通过压实土来增加相对密度或改善土体级配可有效提高矿化效率[27]。

4 微生物矿化技术的大规模实施

为了验证MICP在现场条件下的有效性，研究者们先后进行了一系列现场试验。2004年，Mujah等人首次在荷兰鹿特丹港口区进行了大规模尝试，试验表明，MICP的应用成功降低了砂质材料的渗透性，并且具有长久稳定性[41]。2009年，VanPaassen等人逐步将MICP的试验试样体积从1 m3（0.9 m×1.1 m×1 m）扩大到100 m3。在1 m3规模的试验中，装有沙子的容器侧面设置有排水过滤器，菌悬液、尿素和氯化钙试剂溶液以恒定流速注入试样的中心;在100 m3的大规模试验中，试验人员在12 d内向100 L装有砂的大容器中注入100 m3含有尿素和氯化钙的试剂溶液，最终将大型容器中的43 m3沙粒胶结在一起。虽然经过MICP处理后砂土的强度显著提高，然而该试验中沉淀的方解石在空间上分布不均匀[42]。2011年，Van Paassen进行了另一项现场试验，以期找到一种解决沉淀不均匀的方案。在进行现场测试之前，先对3 m3大小的试样进行了室内测试，对该试样进行水平定向钻探证明试验成功后，进而在现场对地表以下3～20 m深度处的1 000 m 3土壤进行大规模改良。该试验共用200 m3的菌悬液和300～600 m3的由尿素和氯化钙组成的胶结溶液。试验时不断抽取地下水，直到试验后铵浓度测量值等于初始值，泵送的水被转移到当地的废水处理厂。经过MICP处理后的砾石层在铺设天然气管道的钻井过程中保持稳定，完好无塌陷[43]。2014年，De Jong开发了一种三维处理方法，用以在现场实施MICP。该方法采用布点灌注法处理3 m×3 m×0.15 m区域内的渥太华砂岩（见图2）。从图2可知，每个局部处理区域由一个位于目标岩心的注入井和位于目标处理区四个角落的生产井组成。该试验分为两个阶段：第一阶段将30 L包含巴氏芽孢杆菌液和尿素的混合溶液循环灌注入土体，持续50 h;第二阶段以高流速注入钙源溶液，持续1 h，后静置2 h。第二阶段共包括两种灌注方式：第一种灌注方式的循环方向与细菌的注入方向相同，而第二种灌注循环的方向则相反。使用两种循环灌注方式可以防止在注入井处发生堵塞，即使在高活性微生物条件下，也可以实现均匀反应[44]。2015年，Gomez等在加拿大萨斯喀彻温省的某矿山进行了一项现场研究，将MICP应用在松散砂土表面，以防止松散砂土受到侵蚀。该试验使该区域28 cm深的土壤得到改良，形成了约2.5 cm厚的胶结硬壳，大大提高了抗侵蚀能力[45]。该试验中采用低、中、高三种菌液浓度，结果表明，与高浓度和中浓度相比，低浓度的菌液效果更佳。2016年，Esnault-Filet等成功地使用Biocalcis?在法国南部的桥台加固中，Biocalcis?是早年法国承包商Soletanche-bachy开发的工业化生物矿化工艺。该桥台加固应用中，在桥台3 m的高度范围内，大约每15 cm便在约5 m宽度的水平区域内插入3条约6 m的注浆管道，在注入区的底部设有排水管，总的处理区域大约有90 m3（3 m×6 m×5 m）。加固后的桥台通过原位取芯和压力测试进行评估后证实可行[46]。

5 现存的缺陷和改进措施

MICP若要成为岩土界改良土体的有效手段，仍需克服以下几项不足。第一，副产物。铵和硝酸盐是尿素水解的副产物，产生的这些高浓度物质会对人体健康、植被、大气氮沉积等产生毒害作用，最终导致陆地生态系统遭受富营养化和酸化[47]。因此在现场实施MICP技术时，必须设置这些副产物的冲洗和渗滤液收集装置，通过不断冲洗，直到电导率和铵浓度恢复到初始值为止，收集的不达标废水应统一运送至水处理厂处置，以遵守环境法律及规范。一些作者还建议将这些富含氨的废水作为植物肥料再利用[14]。第二，成本。MICP技术非常耗材，因为大约每1 m3的沙子可能需要约88 kg的CaCl2和96 kg的尿素，才能在每千克沙子中产生75～100 g的碳酸钙沉淀，这将可能要花费41美元/m3。就大规模实施而言，钙源和尿素的成本高于传统水泥，并且由于未广泛推广，该工艺缺乏标准的工艺流程和指标，如注浆流速、次数、浓度等控制MICP成功的关键参数都必须在实验室中进行分析，然后再升级到现场规模，这无疑会增加应用成本。此外，注水井和抽水井也是成本中不可忽略的一部分。根据最终需要产生的CaCO3的量，在饱和土体中进行MICP处理（材料，设备和安装）的总成本为25～75美元/m3。有学者因此提出采用含有这些反应物成分的自然资源代替，例如，海水资源丰富的地区可引入富含钙、镁离子的海水代替CaCl2，采用粪便等动物排泄物代替尿素及采用秸秆等为微生物提供营养物质等[48-49]。现在已有学者构建了矿化过程模型，以期通过数值计算模拟预期效果而减少前期试验成本。第三，可行性。使用MICP土壤改良技术的优势在于，其对土体的自然结构不会造成干扰。这是因为相对于传统的水泥等灌浆技术，微生物菌液和胶结溶液黏着力小，利用较小的压力即可将反应物溶液注入土体中。但在实施过程中，需要不断监测矿化过程，以保证其工程质量及环境安全达标，并决定是否需要进一步处理。第四，长期稳定性。在相对碱性的条件下，预计MICP可以维持50年以上的耐久性，并且可以偶尔通过重新处理加固以延长其使用寿命[50-53]。此外，酸雨侵蚀测试的研究表明，土体在酸雨条件也没有发生较严重侵蚀，Cheng用12 L的酸雨，相当于5年（1 000 mm/年）降雨量冲刷改良后沙柱（每克砂中有0.1～0.105 g生成的碳酸钙），其重量仅减少了0.7 g[37]。然而，MICP技术改良后土体的长期稳定性还需根据具体实施场地的环境因素进行更多的评估认证，如温度、pH、风蚀、水蚀等[54]。

6 结论

在過去的15年中，基于微生物矿化的土壤改良技术得到了广泛研究，无数结果证明了该技术在解决岩土工程问题方面的适用性。但现在大量研究仍处于实验室规模，若要将该技术发展为解决岩土问题的重要手段，今后研究需要集中在现场条件的测试和数值建模上，并在可持续性、成本、效果、可行性等方面考虑实际需求，以使该技术得到跨越式发展和应用。

參考文献：

[1] Terzis D ， Laloui L . A decade of progress and turning points in the understanding of bio-improved soils： A review[J]. Geomechanics for Energy & the Environment，2019（3）：100116.

[2] Morales L ， Garzon E ， Romero E ， et al. Microbiological induced carbonate （CaCO3） precipitation using clay phyllites to replace chemical stabilizers （cement or lime）[J]. Applied clay science， 2019（6）：15-28.

[3]C Rodriguez-Navarro， Cazalla O， Elert K， et al. Liesegang pattern development in carbonating traditional lime mortars[J]. Proceedings of the Royal Society A Mathematical Physical & Engineering Sciences，2002（2025）：2261-2273.

[4]Jia He， Chu Jian， Wu Shi-fan， et al. Mitigation of soil liquefaction using microbially induced desaturation[J]. Journal of Zhejiang University-Science A， 2016（7SI）： 577-588.

[5] Lee M L ， Ng W S ， Tanaka Y . Stress-deformation and compressibility responses of bio-mediated residual soils[J]. Ecological Engineering， 2013（60）：142-149.

[6]Hui Rong， Qian Chun-Xiang， Li Long-zhi. Study on microstructure and properties of sandstone cemented by microbe cement[J]. Construction and Building Materials，2012（26）：687-694.

[7]Kagan Eryueruek， Yang Suyin， Suzuki Daisuke， et al. Reducing hydraulic conductivity of porous media using CaCO3 precipitation induced by Sporosarcina pasteurii[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering，2015（3）： 331-336.

[8]Varenyam Achal， Pan Xiangliang， Fu Qinglong， et al. Biomineralization based remediation of As（III） contaminated soil by Sporosarcina ginsengisoli[J]. Journal of Hazardous Materials， 2012（201）：178-184.

[9]Varenyam Achal， Pan Xiangliang， Zhang Daoyong， et al. Bioremediation of Pb-Contaminated Soil Based on Microbially Induced Calcite Precipitation[J]. Journal of Microbiology and Biotechnology，2012（2）： 244-247.

[10]Varenyam Achal， Pan Xiangliang， Zhang Daoyong. Bioremediation of strontium （Sr） contaminated aquifer quartz sand based on carbonate precipitation induced by Sr resistant Halomonas sp.[J]. Chemosphere， 2012（6）： 764-768.

[11]Changming Bu， Wen Kejun， Liu Shihui， et al. Development of a Rigid Full-Contact Mold for Preparing Biobeams through Microbial-Induced Calcite Precipitation[J]. Geotechnical Testing Journal，2019（3）：656-669.

[12]Peng Xiao， Liu Hanlong， Xiao Yang， et al. Liquefaction resistance of bio-cemented calcareous sand[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering，2018 （107）：9-19.

[13]Yousef Al-Salloum， Hadi S， Abbas H， et al. Bio-induction and bioremediation of cementitious composites using microbial mineral precipitation - A review[J]. Construction and Building Materials，2017（154）： 857-876.

[14]Jason-T DeJong， Fritzges Michael-B， Nusslein Klaus. Microbially induced cementation to control sand response to undrained shear[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering， 2006（11）： 1381-1392.

[15]Leon-A van Paassen， Daza Claudia-M， Staal Marc， et al. Potential soil reinforcement by biological denitrification[J]. Ecological Engineering， 2010（2SI）： 168-175.

[16]Nasser Hamdan， Jr. Kavazanjian Edward， Rittmann Bruce-E， et al. Carbonate Mineral Precipitation for Soil Improvement Through Microbial Denitrification[J]. Geomicrobiology Journal， 2017（2）： 139-146.

[17]Fatma-M Helmi， Elmitwalli Hemdan-R， Elnagdy Sherif-M， et al. Calcium carbonate precipitation induced by ureolytic bacteria Bacillus licheniformis[J]. Ecological Engineering， 2016（90）：367-371.

[18]Dimitrios Terzis， Laloui Lyesse. Cell-free soil bio-cementation with strength， dilatancy and fabric characterization[J]. Acta Geotechnica， 2019（3）： 639-656.

[19]Varenyam Achal， Mukherjee Abhijit， Goyal Shweta， et al. Corrosion Prevention of Reinforced Concrete with Microbial Calcite Precipitation[J]. Aci Materials Journal，2012（2）： 157-163.

[20]Muhammad-Sohail Ashraf， Azahar Syed-Baharom， Yusof Nur-Zulaikha. Soil Improvement Using MICP and Biopolymers： A Review[C]//Materials Science and Engineering Conference Series.2017.

[21]Ali Vahabi， Ramezanianpour Ali-Akbar， Sharafi Hakimeh， et al. Calcium carbonate precipitation by strain Bacillus licheniformis AK01， newly isolated from loamy soil： a promising alternative for sealing cement-based materials[J]. Journal of Basic Microbiology， 2015（1SI）： 105-111.

[22]Pahala-Ge-Nishadi Nayanthara， Dassanayake Anjula-Buddhika-Nayomi， Nakashima Kazunori， et al. Microbial Induced Carbonate Precipitation Using a Native Inland Bacterium for Beach Sand Stabilization in Nearshore Areas[J]. Applied Sciences-basel， 2019（15）：3201.

[23]Hui Rong， Qian Chun-xiang， Li Long-zhi. Influence of molding process on mechanical properties of sandstone cemented by microbe cement[J]. Construction And Buildung Materials， 2012（1）： 238-243.

[24] Qian C X ， Wang A H ， Wang X . Advances of soil improvement with bio-grouting[J]. Yantu Lixue/Rock and Soil Mechanics，2015（6）：1537-1548.

[25]George-D-O Okwadha， Li Jin. Optimum conditions for microbial carbonate precipitation[J]. Chemosphere， 2010（9）： 1143-1148.

[26]B-C Martinez， DeJong J-T， Ginn T-R， et al. Experimental Optimization of Microbial-Induced Carbonate Precipitation for Soil Improvement[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering， 2013（4）：587-598.

[27]Karim Rowshanbakht， Khamehchiyan Mashaallah， Sajedi Reza-H， et al. Effect of injected bacterial suspension volume and relative density on carbonate precipitation resulting from microbial treatment[J]. Ecological Engineering， 2016（89）：49-55.

[28]Ng-Wei Soon， Lee Lee-Min， Khun Tan-Chew， et al. Factors Affecting Improvement in Engineering Properties of Residual Soil through Microbial-Induced Calcite Precipitation[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering， 2014（5）： 04014006.

[29]Liang Cheng， Shahin Mohamed-A， Mujah Donovan. Influence of Key Environmental Conditions on Microbially Induced Cementation for Soil Stabilization[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，2017（1）：04016083.1-04016083.11.

[30]Liyang Yin， Tang Chaosheng， Xie Yuehan， et al. Factors affecting improvement in engineering properties of geomaterials by microbial-induced calcite precipitation[J]. Rock and Soil Mechanics，2019（7）：2525-2546.

[31]F-G Ferris， Phoenix V， Fujita Y，et al. Kinetics of Calcite Precipitation Induced by Ureolytic Bacteria at 10 to 20 degrees C in Artificial Groundwater[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta， 2004（8）：1701-1710.

[32]Dimitrios Terzis， Laloui Lyesse. Effect of treatment on the microstructural characteristics of bio-improved sand[C]//Proceedings of the 6th International Symposium on Deformation Characteristics of Geomaterials.2015.

[33]Zhifeng Zhao， Kong Fanhao. Effects of Soil Environment on Microbially Induced Calcite Precipitation in Marine Silt[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering，2018（4）：608-614，692.

[34]A Al Qabany， Soga K. Effect of chemical treatment used in MICP on engineering properties of cemented soils[J]. Geotechnique，2013（4）：331-339.

[35]Ng-Wei Soon， Lee Lee-Min， Khun Tan-Chew， et al. Improvements in engineering properties of soils through microbial-induced calcite precipitation[J]. Ksce Journal of Civil Engineering， 2013（4）：718-728.

[36]Sun-Gyu Choi， Chu Jian， Kwon Tae-Hyuk. Effect of chemical concentrations on strength and crystal size of biocemented sand[J]. Geomechanics and Engineering， 2019（5）：465-473.

[37]Liang Cheng， Cord-Ruwisch Ralf， Shahin Mohamed-A. Cementation of sand soil by microbially induced calcite precipitation at various degrees of saturation[J]. Canadian Geotechnical Journal， 2013（1）：81-90.

[38]Zango M U， Kassim K A ， Mohammed A S ， et al. Bio-desaturation and bio-sealing techniques for mitigation of soil liquefaction： a review[J]. MATEC Web of Conferences， 2018（5）：01018.

[39] Saffari R ， Nikooee E ， Habibagahi G ， et al. Effects of Biological Stabilization on the Water Retention Properties of Unsaturated Soils[J]. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering，2019（7）：04019028.1-04019028.12.

[40]M-A Ismail， Joer H-A， Randolph M-F， et al. Cementation of porous materials using calcite[J]. Geotechnique， 2002（5）： 313-324.

[41]Donovan Mujah， Shahin Mohamed， Cheng Liang. State-of-the-art review of biocementation by microbially induced calcite precipitation （MICP） for soil stabilization[J]. Geomicrobiology，2016（6）： 524-537.

[42]L-A-Pieron-M Van Paassen， T. J. M. Van-Loosdrecht-M-C， M. D-J. Strength and deformation of biologically cemented sanstone [C]//Conference： Rock Engineering in Difficult Ground Conditions - Soft Rocks and Karst.2009.

[43] Paassen V ， L. A . Bio-Mediated Ground Improvement： From Laboratory Experiment to Pilot Applications[C]// Geo-Frontiers Congress 2011. 2011.

[44] Dejong J T ， Martinez B C ， Ginn T R ， et al. Development of a Scaled Repeated Five-Spot Treatment Model for Examining Microbial Induced Calcite Precipitation Feasibility in Field Applications[J]. Geotechnical Testing Journal， 2014（3）：424-435.

[45]M-M Kakelar， Ebrahimi S. Up-scaling application of microbial carbonate precipitation： optimization of urease production using response surface methodology and injection modification[J]. International Journal of Environmental Science and Technology， 2016（11）： 2619-2628.

[46]A-Gutjahr-I-Mosser Esnault-Filet， Ibrahim K. A novel grouting process for the reinforcement of low permeability soils with the use of biocimentation by biocalcis[C]//19th Southeast Asian geotechnical Conference & 2nd AGSSEA Conference. 2016.

[47]Gurvinder Kaur， Dhami Navdeep-Kaur， Goyal Shweta， et al. Utilization of carbon dioxide as an alternative to urea in biocementation[J]. Construction and Building Materials，2016（10）：527-533.

[48]Sun-Gyu Choi， Wu Shifan， Chu Jian. Biocementation for Sand Using an Eggshell as Calcium Source[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering， 2016（10）：0601601010.

[49]L Cheng， Shahin M-A， Cord-Ruwisch R. Bio-cementation of sandy soil using microbially induced carbonate precipitation for marine environments[J]. Geotechnique， 2014（12）： 1010-1013.

[50]Aurelien-G Meyer， Stemmerik Lars， Frykman Peter， et al. Modifications of chalk microporosity geometry during burial - An application of mathematical morphology[J]. Marine and Petroleum Geology，2019（10）：212-224.

[51]Guanghui Shao， Feng Jianting， Zhao Zhifeng， et al. Influence factor analysis related to strength and anti-erosion stability of silt slope with microbial mortar protective covering[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2017（11）： 133-139.

[52]Abdulrauf-Rasheed Adebayo， Al-Yousef Hasan-Y， Mahmoud Mohamed-A. An investigation of the effect of CO2-brine-rock interaction on determination of Archie's saturation exponent for carbon dioxide evaluation in carbonate reservoirs[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering，2015（133）：665-676.

[53]Elin Skurtveit， Torabi Anita， Alikarami Reza， et al. Fault baffle to conduit developments： reactivation and calcite cementation of deformation band fault in aeolian sandstone[J]. Petroleum Geoscience，2015（1）： 3-16.

[54] Phang I R K ， Wong K S ， Chan Y S ， et al. Effect of microbial-induced calcite precipitation towards tropical organic soil[C]// Conference： Advances in Civil Engineering and Science Technology.2018.