生物矿化技术在增强砂土强度与稳定性方面表现出显著优势。然而，目前用于预测生物改性砂土力学行为的系统性理论模型仍相对缺乏。
重庆大学刘汉龙院士团队基于颗粒热力学提出了一种新的理论模型，可精确预测生物改性砂土的力学响应，并深入揭示其内在机理。模型结果表明：压缩与剪切刚度的各向异性分别与应力状态和偏弹性势能相关；生物改性可降低这种各向异性，显著提升砂土的刚度和整体稳定性。通过利用弹性势能Hessian矩阵行列式，构建了考虑加载方向依赖性的极限状态面，揭示出生物改性在砂粒体系中的加固效应。硬化指数用于描述强度演化——剪切早期由弹性应变累积主导，后期则受塑性流动控制。胶结退化与硬化指数对颗粒温度和能量耗散具有重要影响；较高的胶结程度和硬化指数能够抑制颗粒热运动并增加能量耗散。
该理论模型为预测和理解生物改性砂土的力学行为提供了新的理论支撑。相关研究成果发表于《Acta
Geotechnica》[1]。
[1] A General Thermodynamic Model for Biotreated
Sand:Theory and Analysis
