铅污染土固化体冻融循环效应和微观机制

为了研究冻融循环对铅污染土固化体工程特性的影响规律及其作用机制,开展了不同压实度试样(90%,96%)的冻融循环试验。通过对经历不同冻融循环次数(0,3,6,10次)作用后的试样进行无侧限抗压强度、渗透和溶出特性试验,探讨了冻融循环作用对铅污染土固化体工程特性的影响规律。试验结果表明,冻融循环作用对不同压实度试样有着不同的影响规律。随着冻融循环次数增加,90%压实度试样的抗压强度降低、渗透性增大、铅浸出浓度增大,而96%试样呈现出相反的规律,即冻融循环对高压实度试样影响不大。为了探索冻融循环作用对铅污染土固化体工程特性影响的微观机制,开展了不同冻融循环作用下试样微观结构试验。试验结果表明,冻融循环对高压实度(96%)试样微观结构影响不大,随着时间的延长,试样内颗粒团聚,孔隙减小,试样内孔隙以颗粒间和团粒内孔隙为主;而冻融循环作用使低压实度试样(90%)孔隙增大,试样内颗粒团聚,团粒间大孔隙占主要比重,这是导致低压实度铅污染土固化体工程特性的劣化的根本原因。     

碳化作用对水泥固化/稳定化铅污染土渗透特性的影响

采用人工配制铅污染土的方法制备不同水泥掺量和不同铅浓度的土样,开展碳化前后水泥固化/稳定化铅污染土的渗透试验,并分析试样的宏观渗透系数和微观孔隙结构之间的内在联系。研究结果表明,水泥掺量增加会降低试样的渗透系数;水泥掺量为7.5%时,碳化作用下渗透系数提高;水泥掺量为15%时,碳化作用下渗透系数降低。铅浓度越高,试样的渗透系数越高,而碳化作用又会增大试样的渗透系数。水泥掺量增加会显著降低试样的孔隙率;碳化作用使得试样中孔径小于0.1μm的孔隙增多,大于0.1μm的孔隙减少。     

酸溶液淋溶作用下重金属污染土固化体浸出特性及机理

采用KH_2PO_4—水泥复合材料对铅污染土进行固化/稳定化处理,为了研究酸雨淋溶对铅污染土固化体浸出特性的影响规律及其机理,开展了不同KH_2PO_4添加量、浸出时间和淋溶液pH对Pb浸出行为的影响规律试验研究。探讨了铅污染土固化体浸出机理。结果表明,KH_2PO_4对铅污染土有良好的稳定作用。酸溶液淋溶作用下固化体中Pb的释放行为与pH直接相关,强酸作用下Pb的溶出量大。固化体中Pb的浸出也与浸出液pH相关,强碱性有利于Pb的迁移。浸出液pH与固化体中的碱性水化产物释放量有关。对于pH=2和5溶液,Pb的累积浸出率随时间呈线性变化,而对于pH=3溶液,Pb的累积浸出率随时间呈两阶段线性变化。固化体在pH=2溶液浸泡下,Pb的释放机理为溶解控制;对于pH=3溶液浸泡,机理则为先溶解控制再表面冲刷;而对于pH=5溶液浸泡,Pb的释放机理为扩散控制。     

生物炭改性土的甲烷吸附试验研究

生物覆盖层是一种新型生活垃圾填埋场覆盖层,对比传统的压实黏土覆盖层其具有较高的甲烷氧化能力,减少垃圾填埋场甲烷的释放。生物炭作为生物覆盖介质,除了提高土壤甲烷氧化能力之外,其较大的比表面积还能增加甲烷吸附能力。为更好地理解生物炭对土壤的甲烷吸附特性的影响,通过批量吸附试验研究生物炭改性土在不同甲烷初始浓度与生物炭掺量下的甲烷吸附能力。试验结果表明添加生物炭能提高土壤甲烷吸附能力,相比较原土,炭掺量为20%的改性土最大甲烷吸附量提高了一个量级,甲烷吸附能力得到明显提高主要得益于生物炭的多孔结构。并且生物炭改性土的吸附特性均符合Lagergren准二级吸附动力模型和Langmuir等温吸附模型。     

酸雨入渗对水泥固化铅污染土淋滤特性的影响研究

以水泥固化铅污染土（Pb-CHMS）为研究对象,通过Batch淋滤试验和柔性壁土柱酸雨入渗试验,对Pb-CHMS在酸雨作用下的淋滤特性进行了研究。Batch试验结果表明,当酸雨pH=2.5时,滤出液pH显著降低,钙（Ca）浓度显著增加;铅（Pb）浓度则随pH降低而减小。柔性壁土柱酸雨入渗试验结果表明,Pb-CHMS渗透系数随渗透量和时间增加而降低,酸雨入渗导致渗透系数降低速率减缓;pH、Ca和Pb溶出量随渗透量降低;并建立了Pb-CHMS室内土柱酸雨入渗时间与所模拟的固化污染土体酸雨入渗时间的关系。     

基于半动态淋滤试验的水泥固化铅污染黏土溶出特性研究

通过半动态淋滤试验,研究淋滤液pH分别为2,4,7时水泥固化铅污染土的溶出特性,以定量评价水泥固化铅污染土的环境安全特性。结果表明,当淋滤液初始pH为2时,试样中累积铅溶出质量约为pH为4和7时的47～106倍;而pH为4和7时累积铅溶出质量差别不明显。试样水泥掺量由12%提高到18%时,试样累积铅溶出质量降低了28%～68%,表明增大水泥掺量有利于铅的固定。通过对试验结果的理论分析,求算得出了铅扩散系数D_e;淋滤液初始pH=4,7时D_e很接近;而淋滤液初始pH=2时,D_e比pH=4或7时的D_e高约3,4个数量级;当水泥掺量由12%提高到18%时,试样D_e降低了约17%～99%。上述研究结果表明,强酸性淋滤液和水泥掺量明显影响固化污染土中铅溶出量和扩散系数。     

酸雨侵蚀作用下工业废渣固化铅污染土的工程特性研究

以室内制备的铅污染土为研究对象,选用工业废渣(MgO-GGBS)和普通硅酸盐水泥(OPC)为固化剂,评估酸雨侵蚀作用对MgO-GGBS(MGB)固化土和OPC固化土工程特性影响规律。探讨酸雨侵蚀作用下MGB固化土和OPC固化土的强度、渗透、浸出以及微观结构的变化规律。试验结果表明:酸雨侵蚀作用会降低MGB和OPC固化土的工程特性,但相同工况的酸雨侵蚀作用下,MGB固化土的工程特性明显优于OPC固化土,MGB固化土的抗压强度远高于OPC固化土,且MGB固化土的渗透系数和浸出浓度明显低于OPC固化土。扫描电镜结果表明:MGB固化土微观结构受酸雨侵蚀影响程度明显低于OPC固化土,侵蚀后的OPC固化土的水化产物被大量溶蚀,出现较多的侵蚀孔洞,固化土的整体结构被破坏。而MGB固化土被侵蚀的水化产物较少,固化土仍具有较强连接性和较好的完整性。     

生物炭对碳化养护水泥砂浆的改性机理

研究了生物炭对碳化养护水泥砂浆抗压强度和固碳量的影响规律和机理.结果表明：生物炭能有效促进水泥早期水化,改善碳化养护水泥砂浆的抗压强度和孔结构,且效果随着碳化养护时间的延长而愈加明显;掺有生物炭试件的水泥石固碳量略有降低,但综合考虑生物炭封存与碳化养护捕获的总固碳量则明显提高.     

短期冻融循环作用下固化铅污染土毒性浸出特征研究

冻融循环作用是影响污染土环境效应的重要营力之一.该文通过TCLP毒性浸出试验,结合室内土工试验,ICP-OES、XRF化学分析等手段,研究短期冻融作用下固化铅污染土浸出性质的变化,以及污染土浸出液各项理化指标间的相互影响关系.研究结果表明:在冻融作用前期,突然开始的冻融作用对污染土可能起到扰动作用,使浸出液指标突然发生较大变化;冻融循环作用会降低土壤对铅离子的吸附能力以及固化剂的固化能力.     

短期冻融循环作用下固化铅污染土毒性浸出特征研究

冻融循环作用是影响污染土环境效应的重要营力之一.该文通过TCLP毒性浸出试验,结合室内土工试验,ICP-OES、XRF化学分析等手段,研究短期冻融作用下固化铅污染土浸出性质的变化,以及污染土浸出液各项理化指标间的相互影响关系.研究结果表明:在冻融作用前期,突然开始的冻融作用对污染土可能起到扰动作用,使浸出液指标突然发生较大变化;冻融循环作用会降低土壤对铅离子的吸附能力以及固化剂的固化能力.     

赤泥渗滤液对改性GCL防渗性能的影响

旨在评价商用土工合成材料黏土衬垫(GCL)用于阻隔赤泥渗滤液的有效性.赤泥渗滤液作用下GCL的防渗特性是评价其防污性能的关键因素.以商用改性GCL中膨润土为研究对象,通过自由膨胀试验,研究了4种赤泥渗滤液中膨润土的自由膨胀指数.以商用改性GCL为研究对象,通过改进滤失试验,研究了4种赤泥渗滤液作为渗透液作用下GCL渗透...     

生物炭修复高浓度铅锌污染土的试验研究

将5%、8%和10%的水稻秸秆制成的生物炭作为修复铅锌污染土的固化剂,水泥材料作为对比固化剂,对高浓度铅锌污染土场地进行修复试验。研究结果表明:土体修复完成并养护56 d龄期后,与水泥固化土相比,生物炭固化土的pH值呈中性、且土壤肥力更高;毒性浸出试验中生物炭对重金属固化效果更优;生物炭掺量为8%、10%的固化土,种子发芽率大于80%;试验用各掺量下水泥固化土的种子发芽率均低于80%,即水泥固化土无法使试验用种子发芽。这表明采用生物炭固化重金属污染土,更适合土体的种植再利用。     

几类传统改性土的工程特性综合评价及在土遗址修复中的应用

修复技术是目前土遗址保护领域较为关注的热点问题。基于室内试验、模型试验和层次分析法理论,开展传统改性土的工程特性及在土遗址修复中的适宜性研究。结果表明：(1)在素土中添加一定比例的糯米基、胶凝材料或纤维材料,得到的改性土工程特性均有不同程度的改善,其中,抗剪强度提高为素土的1.3～3.5倍,抗渗性提高为素土的3～1 650倍,耐久性提高为素土的1.3～12.5倍;(2)提出基于安全性、耐久性、抗渗性、吸放湿特性、经济性、施工难易性6类指标,来综合评估改性土在土遗址修复中的适宜性,认为糯米灰浆类改性土在土遗址的修复中适宜性较好,石灰、植物纤维等材料改性土的适宜性稍差,水泥改性土不宜在土遗址修复中采用。     

水泥固化重金属污染土干湿循环特性试验研究

水泥固化/稳定法是修复污染土地基的常用方法,修复后的固化土在外界环境干湿循环作用下的稳定性如何是事关修复成败的关键所在。通过系统的室内试验,着重研究了水泥固化Pb²⁺、Zn²⁺污染土在干湿循环作用下的强度特性、淋滤特性以及微结构变化规律,揭示了水泥固化重金属污染土的微观作用机制。试验结果表明,固化土体的强度及淋滤特性随着水泥掺量的增加得到了显著改善。固化重金属污染土的无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加先增大,达到峰值后,随干湿循环次数的继续增大而减小。污染物掺量较低时,重金属离子的滤出浓度在干湿循环作用初期略有降低,此后则有所增加,但变化幅度较小;高污染物掺量时,滤出液中的重金属离子浓度较高,且随着干湿循环次数的增加而不断增大。低污染物掺量下,水泥对Pb²⁺及Zn²⁺固化效果相差不大;高污染物掺量下,水泥对Zn²⁺的固化效果较好。经过干湿循环作用后的固化土的扫描电镜试验结果与与其宏观力学及淋滤特性指标变化规律一致,从微观角度揭示了固化土工程性质的变化机制。     

生物改性对粉土工程性质影响的研究

将微生物技术引入岩土改性中,筛选出多种碳酸盐矿化菌和多糖黏胶菌,利用碳酸盐矿化菌ATCC64533、和多糖黏胶菌5的代谢产物对粉土的工程性能进行改性,并对改性土体进行渗透和无侧限抗压强度试验,测定土体工程指标的变化。通过扫描电镜(ESEM)分析,研究不同微生物改性粉土的微观结构特征,揭示微生物改性粉土的机理。研究表明,掺碳酸盐矿化菌和多糖黏胶菌对粉土的渗透性和无侧限抗压强度均有不同程度的影响。     

传统改性土工程性能试验研究及在城墙修复中的应用

以某明城墙后期修复段的坍塌事故为背景,分析了该城墙坍塌的原因。基于室内试验和城墙缩尺模型试验,研究了传统改性土及素土的非饱和特性、强度软化特性及不同土类夯筑城墙的抗渗性、抗剥蚀性、抗裂性等工程性能; 采用非饱和渗流原理和边坡稳定性分析方法探索了不同改性土夯筑城墙的降雨入渗规律及整体稳定性,最终针对6类传统改性土在城墙修复中的适宜性进行了对比分析。结果表明:相对于素土,三七灰土和糯米灰膏改性土具有较良好的抗渗、抗剥蚀和抗裂等综合工程性能; 不同降雨工况下,素土夯筑城墙的入渗深度及增湿影响程度最大,入渗最深达2.9 m,三七灰土整体的入渗深度最小,约为1.0 m,其次为三合土,采用三七灰土或糯米灰膏改性土修复后城墙的整体稳定性相对较高; 降雨积水入渗是导致修复段城墙坍塌失稳的外因,新修筑夯土的用料不当及排水系统失效是导致墙体失稳的内因; 适当采用改性夯土进行古城墙修复并避免墙体顶部出现积水,将有利于提高修复后城墙的整体稳定性。