膨胀土在重金属污染条件下工程性质变化规律以及机理研究

• 作 者: 王睿
• 出 处: 合肥工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 重金属污染 膨胀土 工程性质 强度特性 变形特性 渗透特性 微观结构

随着现代工业的迅速发展,重金属污染土所带来的问题日益严峻,给工程建设带来严重的危害。膨胀土作为一种具有吸水膨胀、失水收缩特殊性质的黏土,受到重金属污染后的危害性更为明显。目前国内外大部分的研究集中在重金属污染一般黏土的方向,重金属如何影响膨胀土的性状以及反应机理却少有研究;铅、锌、铬三种重金属对环境的污染比较严重,并且对膨胀土的性质影响和作用机理互不相同。针对目前重金属污染膨胀土的工程性质、反应机理系统性的研究较少现状,为进一步深入研究重金属如何影响膨胀土性状,开展了人工制备铅、锌以及铬污染膨胀土的系统室内试验。本文以国家自然科学基金项目(NO.4167020957)为依托,以重金属铅、锌、铬污染的膨胀土为研究对象,对污染膨胀土从宏观工程性质和微观结构、机理两个方面进行室内试验研究,通过宏观规律与微观机理相结合的方法,重点研究了污染膨胀土的基本物性、强度、变形、渗流以及微观性质的变化规律,并从微观角度分析、揭示重金属与膨胀土相互间的作用机理。主要的研究成果如下:(1)对不同类型、不同浓度的重金属污染膨胀土的基本物性进行了对比分析,结果表明随着重金属浓度的增加,膨胀土的黏粒含量迅速减小,比重增大,稠度指标减小。(2)对不同类型、不同浓度的重金属污染膨胀土的工程性质变化规律进行了探讨,主要从强度、变形和渗透三个方面开展了系列试验。结果表明重金属离子使得膨胀土的强度明显下降,内聚力呈显著减小的趋势(铅污染土内聚力增大),对内摩擦角影响并不明显;膨胀土的渗透性被改变,渗透系数随重金属浓度增加而增大;污染膨胀土的压缩性变大,并且通过胀缩性试验发现重金属离子对膨胀土的胀缩性有一定的抑制作用。(3)通过微观试验对重金属污染膨胀土的微结构进行分析。结果表明,重金属离子改变了土体的结构,团粒集聚体孔隙和宏观孔隙体积变大,土体结构趋于松散,验证了工程性质的变化规律。结合宏观性质与微观现象的变化,从重金属离子的共性与特殊性两个方面解释了重金属与膨胀土的反应机理。