微生物诱导方解石沉积（Microbial induced calcite precipitation,简称MICP）技术是一种基于微生物矿化作用的无污染、可持续、低耗能的生物介导地基土改良技术,具有广阔的应用前景。当前有关MICP改良砂体力学性能的研究,多集中在胶结液浓度、注入流速和菌液浓度等单因素影响下的宏观力学性能研究,少有涉及多影响因素综合作用下MICP固化效果的研究。此外,已有的有关微生物胶结砂体力学性态的研究,多采用宏观层面的物理试验,未能充分体现微生物胶结砂体的细观结构,而胶结成型后的微生物胶结砂体结构的强度、抗裂性等力学性态与细观结构密切相关。因此,如何利用先进的技术手段系统地研究微生物胶结砂体结构在多因素综合作用下的胶结及破裂机理,克服现有研究的弊端,成为了当前所需解决的基础问题。本文开展了多因素综合作用下胶结砂体结构力学响应多尺度分析、微生物胶结砂体的固化机理以及热-力耦合作用下胶结结构破裂特性研究。取得的主要研究成果如下:（1）研究了多因素综合作用下胶结体结构力学性态。分析了不同工况下微生物胶结砂体结构的单轴压缩破坏模式和应力-应变关系,并通过影响因素敏感性分析确定了最优方案组合,为获取高强度的胶结砂体结构提供理论基础。（2）研究了碳酸钙晶体空间分布、晶体含量和尺寸大小对结构力学响应的影响,获取了胶结砂体孔隙粒径分布规律,分析了微生物胶结砂体的矿化过程、Ca²⁺浓度和菌液OD₆₀₀对晶体形貌特征的影响,提出了微生物矿化的四阶段过程,揭示了微生物胶结松散砂体的内在机制,为后续的微生物胶结砂体结构的精细化建模提供了基础。（3）提出了微生物胶结砂体结构离散元PFC精细化建模方法。开发了可表征方解石形状的不规则颗粒生成算法,建立了符合实际配比构成的微生物胶结砂体结构模型,确定了细观颗粒之间的接触模型,并标定了细观接触模型参数,为从细观角度揭示微生物胶结砂体结构的破裂机理提供了可靠技术手段。（4）开展了基于PFC模拟的微生物胶结砂体结构的破裂机理研究。引入矩张量理论,开发了声发射算法,探究了微生物胶结砂体结构单轴压缩作用下的矩震级分布特征,并研究了不同应变条件下微生物胶结砂体结构在热-力耦合作用下的损伤破坏机制,研究成果将为复杂地质条件下砂土的固化胶结应用提供理论和技术保障。