Influence of Particle Grading Optimization Methods on the MICP Improvement Effect of Sandy Soil

GUO Boyan; DENG Huafeng; XIAO Yao; LI Zhuofen; CHENG Lei; ZHU Zuoxiang; PENG Meng

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20251119002

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Influence of Particle Grading Optimization Methods on the MICP Improvement Effect of Sandy Soil

更新时间：2026-03-27

- Influence of Particle Grading Optimization Methods on the MICP Improvement Effect of Sandy Soil
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Pages: 1-12(2026)
- 作者机构：
  
  1.三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北宜昌443002
  2.三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20251119002
  CLC： TU44
- Online First：27 March 2026，
- 稿件说明：
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GUO Boyan, DENG Huafeng, XIAO Yao, et al. Influence of Particle Grading Optimization Methods on the MICP Improvement Effect of Sandy Soil[J/OL]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2026, 1-12.
DOI：

GUO Boyan, DENG Huafeng, XIAO Yao, et al. Influence of Particle Grading Optimization Methods on the MICP Improvement Effect of Sandy Soil[J/OL]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2026, 1-12. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20251119002.

摘要

为了提升微生物诱导碳酸盐沉淀（Microbially Induced Carbonate Precipitation，简称MICP）加固砂土的效果，在以往研究的基础上，对天然级配的标准砂分别进行了均匀设计和连续设计两种方案的颗粒级配优化。综合宏观物理力学试验和微细观检测，对比探究了不同颗粒级配优化方案下标准砂的MICP固化机理。结果表明：（1）与天然级配相比，不同颗粒级配优化方案均能够不同程度地提升标准砂的密度，降低试样的孔隙率并改善孔隙结构。均匀设计和连续设计方案的碳酸钙生成量分别提高了11.19%和24.95%，渗透系数分别降低28.07%和38.07%，固化后孔隙率降幅分别达9.23%和11.86%，表明连续设计方案下试样整体密实性和抗渗性得到更大幅度的提升；（2）连续设计方案下破坏时应力和应变最大分别为3.15MPa和2.86%，相比均匀设计分别提升了16.11%和15.32%，表明连续设计方案能够更好的提升试样固化后的强度和抗变形能力；（3）2种级配优化方法均能使砂颗粒的不均匀系数增大、孔隙率减小。相比均匀设计方案，连续设计方案下颗粒级配的不均匀程度更高、孔隙平均尺寸更大、孔隙结构更为合理，保证了菌液及胶结液的有效入渗，为碳酸钙的生成提供了更好的沉积、聚集环境，因此对提升试样密实度、碳酸钙生成量、力学性能及抗渗性能等方面具有更好的效果。相关研究思路可为砂土地基加固提供参考。

Abstract

To enhance the effect of Microbially Induced Carbonate Precipitation (MICP) in reinforcing sandy soil

this study optimizes theparticle gradation of standard sand with natural gradationusing both uniform design and continuous design schemes based on previous studies.The solidification mechanism of the MICP-treated sand under different particle gradation optimization schemes was evaluated by integrating macroscopic physical and mechanical tests and microscopic detection. The results showed that: (1)Both optimization schemes were able to increase the density of the standard sand

decrease the porosity of the specimens

and improve the pore structure to varying degrees.The calcium carbonate yield increased by 11.19% and 24.95% under the uniform design and continuous design schemes

respectively; the permeability coefficient decreased by 28.07% and 38.07%

respectively; and the porosity after solidification was reduced by 9.23% and 11.86%

respectively.The above resultsindicated that a more significant improvement in overall density and impermeability. (2) Under the continuous design

the maximum failure stress and strain reached 3.15 MPa and 2.86%

respectively. This result represented an improvement of 16.11% and 15.32% compared to the uniform design

respectively

indicating that the continuous design scheme more effectively enhanced the strength and deformation resistance. (3)Both schemescould increase the coefficient of nonuniformity and reduce the porosityof standard sand. Compared to the uniform design

the continuous designresulted in a higher degree of the coefficient of nonuniformity

a larger average pore sizeand a more reasonable pore structure.The structure ensured the infiltration of bacterial and cementation solutions

provided a better environment for calcium carbonate deposition

and had better effects on improving thedensity

calcium carbonate production

mechanical performances and impermeability.The related research approach can provide a reference for the reinforcement of sandy soil foundations.

关键词

Keywords

references

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