降饱和度是一种新型的可砂土液化地基处理方法。通过对可液化土层中引入少量气泡,降低土体饱和度,当可液化土层受到震动荷载时,土体中的气泡可以有效减缓超静孔隙水压力的升高趋势,从而达到提高土层抗液化能力的效果,减轻地震产生的液化震害。该方法不仅可以在新建工程中使用,还可以对既有建筑物或构造物下液化地基进行处治。微生物气泡法主要利用微生物反硝化反应生成氮气,由于其化学性质稳定且在土体中的溶解度低,因此微生物气泡法非常适合于降低可液化地基饱和度。现阶段国内外对微生物气泡法降饱和度的研究还处于探索阶段,已有成果难以指导工程实践。因此,本文依托国家自然科学基金项目《微生物产气降饱和度法处理既有建筑物下可液化地基的机制研究》（51878158）和江苏省普通高校学术学位研究生创新计划项目《微生物气泡法处理可液化砂土地基加固机理与设计理论》（KYLX150158）,采用室内试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,对微生物气泡降饱和度法处理可液化砂土地基的机理和应用进行研究。全文主要研究成果如下:（1）通过脱氮试验比选确定施氏假单胞菌为产气菌种,为探究利用施氏假单胞菌反硝化作用产氮气降低砂土饱和度的可行性,并对该菌反硝化作用条件与土体中产气效能及其影响因素进行研究,分析了不同碳源对硝酸根和亚硝酸根还原率的影响,温度与pH值等对其初始停滞期、平均产气速率、最终饱和度等的影响,并确定了最优碳源与适用温度和pH区间。柠檬酸钠为施氏假单胞菌的最优碳源,该菌种产气的适宜温度范围为20℃30℃,pH值范围为79。微生物菌悬液的碳氮比和总有机碳浓度是饱和度降低程度的控制指标,且土体饱和度降低程度与菌悬液碳氮比呈线性关系。与现有微生物产气法相比,施氏假单胞菌具有平均产气速率快、初始停滞期短,工艺简单等特点。（2）通过三轴试验分析了饱和度对砂土强度特性的影响。静力作用强度特性方面,随着饱和度的降低,含微生物气泡高饱和度试样在不排水条件下的应力-应变曲线由应变软化向应变硬化转变,应力-应变曲线峰值升高和超静孔压降低,非稳态线斜率绝对值增加,试样抗液化性能增强,且在高饱和度范围内液化势指数的变化非常敏感。动力作用强度特性方面,随着饱和度降低,动强度曲线明显上移;在当饱和度介于100%94.3%的高饱和度条件下,抗液化强度比随着饱和度的降低而降低并呈现良好的线性关系。在同一应变水平下,随着饱和度降低,动弹性模量降低阻尼比升高;随着应变的增大,饱和度影响衰弱。最后基于饱和度控制理论确定了处理可液化砂土的临界饱和度。（3）通过小型振动台试验研究了饱和度对模型砂土地基动力响应的影响。正弦循环荷载作用下,超孔隙水压力最大值随试样初始饱和度的降低而减小且最大孔压比随着深度的增大而减小;试样最终沉降和沉降速率均随着饱和度的降低而降低;加速度放大系数随试样饱和度的减小而减小,体现出明显的震动衰减效果;试样不同深度处的侧向变形随着饱和度的降低而减小,且台面加速度增大会减弱降饱和度对模型砂土地基的加固效果。试样体应变随试样的平均孔压比增加而增加,呈明显幂函数关系,且随着饱和度的不同而改变。当孔压比小于0.2时,体应变随试样的平均孔压比增加变化不明显。当孔压比大于0.2时,体应变随试样的平均孔压比的增加速率随饱和度的减小而减小。（4）采用室内试验的方法研究了不同外界条件下微生物气泡在土体孔隙水中的稳定性。静水条件下,对微生物气泡加固后的圆柱试样进行连续72周观测,试样饱和度由84.5%升高至85.1%,仅升高0.63%。渗流条件下,当水力梯度一定时,土体的饱和度和渗透系数分别在初始一定时间内增加和减小,并均最后趋于恒定值。渗流量和饱和度之间呈良好线性关系,并结合试验现象确定气泡是以溶解相排出土体。通过对渗流条件下试样渗透系数和孔隙比的变化进行分析,推测微生物气泡运移和微生物菌体运移是影响试样渗透性降低的主要原因。震动条件下,经过40000余次循环之后,(1(（6）/(1(（60）由1.0下降至0.95,有少量气泡溢出土体。（5）利用TOUGH2软件对在可液化地层注入微生物浆液和产气降低饱和度的过程进行了数值模拟分析。由于微生物气泡产生较慢并且产量一定,当细菌产气完成后降饱和度区域为“水滴形”,所以应该综合横向影响范围、竖向影响范围和影响范围内饱和度分布等指标对降饱和度区域进行描述和分析。由各因素对横向和竖向影响范围的敏感性分析可知,注浆量对降饱和度横向影响范围最为敏感,孔隙率对降饱和度竖向影响范围敏感性最高。