通过试验研究、微区分析、细观数值模拟，研究MICP生物灌浆和铁基生物灌浆改性粉土的效果及机理，为生物加固和生物修复在岩土工程领域的应用提供研究基础。 提出了铁基生物灌浆改性液化粉土的方法，筛选出本土优势铁基菌株，明确铁基菌株的生理化学特性。分别对铁基和MICP诱导矿物沉积的关键影响因素进行研究，提出了铁基菌株和巴氏芽孢八叠球菌适宜的灌浆时间，明确了MICP中碳酸钙的形成机理是脲酶作用的结果，碳酸钙的沉积量并不随反应液中钙离子浓度的增大而增加，但晶体的形貌与反应液浓度相关。 通过宏观力学试验得出，铁基灌浆可改善土的工程特性。灌浆后试样无侧限抗压强度在六次灌浆后提高30%，渗透系数也随灌浆次数而减小，铁基灌浆在提高动力性能方面要优于静力性能，三次铁基灌浆后粉土的液化循环次数明显增加，动模量和动强度均得到提高，振动台试验显示，铁基沉积物的填充能够有效抑制土层对地震波的放大作用，提高地基的动力特性。 对比分析了灌浆前后土体的微观结构和物相组成，揭示了生物灌浆加固粉土的机理。铁细菌代谢作用形成的铁基络合物主要包含优异絮凝效能、比表面积较大的施氏矿物和碱式磷酸铁等物质，可吸附土中的游离阳离子及菌丝等多糖产物共同下沉，细颗粒沉积物充填在土粒矿物的晶格构造中，提高土粒间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，从而粉土改善粉土的静、动力学性能。MICP微生物酶化作用析出的矿物晶体和有机物，逐渐聚合成碳酸钙晶体团粒和团粒状凝胶，同时起到胶结作用和填充作用，促进土体颗粒间胶结，封堵土颗粒间孔隙，提高了土体的抗剪强度和动力性能。 建立颗粒流分析模型，对循环加荷条件下改性土体的力学性能进行数值模拟，揭示改性土体的宏观液化行为与细观组构变化之间的内在机制。模拟结果与试验结果的变化趋势基本一致，验证了细粒填充可影响土体的动力特性，改性效果随细粒含量而改变，细粒填充对液化特性的影响细观上对应颗粒初始接触数的变化。 采用铁基灌浆对重金属污染土进行修复研究，研究表明，生物沉积物可吸附土中有效态的Pb2 、Cd2 、Cu2 、Zn2 和Cr3 等重金属离子，形成团聚结合体通过共沉作用，实现了对重金属的固定。 对比了重力灌浆、压力灌浆、电渗灌浆等方式在粉土中的灌浆效果，指出EBM灌浆能够改善粉土中碳酸钙沉积的非均匀性，可采用多点灌浆和电渗灌浆相结合，综合提高生物灌浆的沉积效果。 2100433B