微生物矿化作为自然成矿作用的一种，广泛存在于地质演变过程中。微生物生长繁殖和代谢活动中发生的一系列生物化学反应可以诱导生成碳酸盐、磷酸盐等沉淀，对岩石圈的物质组成及碳、氮等多种元素的循环具有重要作用。自然环境下，生物矿化反应温和且耗时漫长；岩土工程师通过人为干预生化反应过程，实现对矿化速率的控制，利用矿物沉积优越的机械特性，在松散土体颗粒间形成胶结与填充，进而改变岩土体物质成分和理化性质，具有施工扰动小、环境适应性强等特点，成为低碳、高效的土体加固技术新思路。
▲ 微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)加固机理效果图
微生物长期、广泛并大量存在于地表以下的岩石圈地壳层，由于微生物的生命活动与周围环境发生物质交换，会改变其生存环境的地壳成分。如果说岩土体是从工程建设的角度对地壳的组成物的一种统称，那么微生物土则可定义为微生物作用对岩土体的工程力学特性产生重要影响的一类岩土体。微生物土的三要素包括无机岩土体、微生物体/酶、微生物代谢产物。
一般而言，人类生产建设中遇到各类岩石、粘土、砂土等物质成分大部分属于无机复合物，通过添加人造材料可构成不同的岩土体，如添加水泥形成水泥土、添加泡沫形成轻质土等。虽然这些人造岩土体具备较好的工程建设性能，但是它们通常具有不易降解等特点，对地球环境特别是生态环境影响较大。与人造岩土体不同，微生物土主要利用微生物的新陈代谢产物改变岩土体的工程特性，由于微生物在岩土体中生存了千万甚至数亿年，因而具有良好的环境相容性。微生物土对于工程建设的突出特点体现在自发性、生态性及低耗能性，符合生态文明建设及“双碳” 战略要求，对于现阶段乃至以后很长一段时期都具有重要的工程意义。
刘汉龙教授及其创新团队长期致力于软弱地基加固与桩基工程、岩土地震工程与环境岩土力学等方向的教学与科研工作，研发了一系列岩土工程新技术与新工艺，在解决岩土加固理论和技术难题上实现了创新与突破。作为国际上较早关注微生物岩土加固技术的研究者，刘汉龙教授及其创新团队针对目前岩土工程研究中呈现出的多维度、多手段、多尺度的发展趋势，结合不同学科相关知识，采取多种研究方法，开展学科间紧密交叉合作，率先将传统土力学原理和微生物固化技术相结合，对微生物土加固理论与技术开展了系统、全面研究，在微生物加固方法与机理、微生物土静动力力学特性与本构理论等方面取得了突出成果，得到了国内外专家的广泛关注与认可，并在我国南海岛礁地基处理、边坡抗侵蚀、文物修复等领域成功应用，相关工作是学科交叉创新的典范，具有显著的理论与现实意义。
中国工程院院士
2022年6月
《微生物土力学原理与应用》（刘汉龙, 肖杨著. 北京：科学出版社，2022.12）汇集了著者及其创新团队成员近年来的主要研究成果。
全书共8章，具体内容如下：第1章绪论，第2章微生物土微观机理，第3章微生物土抗压及抗拉变形与强度特性，第4章微生物土剪切变形与强度特性，第5章微生物土动孔压与变形特性，第6章微生物土液化与动强度特性，第7章微生物土本构理论，第8章微生物土工程应用。
《微生物土力学原理与应用》汇集了刘汉龙教授及其创新团队近年来关于微生物土理论及应用方面的创新成果，包括微生物土微观机理、微生物土静动力学变形与强度特性、微生物土本构理论以及工程案例分析等内容。该书内容系统、丰富，体现了刘汉龙教授及其创新团队多年来在生物建造方面的超前谋划和思考。我相信该书出版对促进该项新技术的应用发展、创新岩土工程绿色加固技术、推动多学科交叉等都将起到积极作用。
中国工程院院士
2022年6月
本文摘编自《微生物土力学原理与应用》（刘汉龙, 肖杨著. 北京：科学出版社，2022.12）一书“前言”“序一”“序二”“第1章 绪论”，有删减，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-074061-8
责任编辑: 刘信力
本书阐述了作者在微生物土加固理论与技术方面的探索，创新性地将传统土力学原理与微生物固化技术相结合，并成功应用于岛礁地基处理、边坡抗侵蚀、文物修复等领域。本书汇集了作者及其创新团队近年来该领域的主要研究成果，是一部反映该技术研究成果和发展概况的专著。本书可供土木、水利、环境、能源等部门的设计、施工及科研人员，以及高等院校相关专业的师生参考。
（本文编辑：刘四旦）
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