受铅污染的土-膨润土竖向隔离墙材料的压缩及渗透特性试验研究

土-膨润土系竖向隔离墙广泛应用于工业污染场地修复工程中。由于黏土与污染液的相互作用,隔离墙的工程性质将发生改变。通过一维压缩固结试验,研究高岭土-膨润土系竖向隔离墙材料与硝酸铅溶液相互作用下的物理性质、压缩固结和渗透特性的改变规律,并给出机理解释。引入评价天然重塑黏土的压缩和渗透特性的归一化孔隙比e /e_L和孔隙指数I_v概念,进一步评价分析受铅污染土-膨润土系竖向隔离墙材料的压缩和渗透特性。     

环境岩土工程研究进展

该文总结了近年来国内外环境岩土工程领域的研究进展,主要包括：①环境岩土工程调查与评价方法。重点介绍了电阻率静力触探探头、与静力触探结合的传感器薄膜界面探头、光纤光学化学传感器、X荧光分析仪等在场地污染物分布和污染程度识别技术;综述了土工离心技术应用于土体及地下水中污染物运移,及污染场地修复的研究现状;总结了污染场地分类方法和风险评价模型。②城市固体废物填埋技术。介绍了固废填埋场多场相互作用的主要耦合模型理论,总结了固废生化反应-骨架变形-水气运移-溶质迁移模型及应用;提出了填埋场污防污屏障服役寿命的定量评价方法。③工业固体废弃物资源化再利用技术。介绍了废弃电石渣和木质素加固过湿土、粉土路基的性能和工程应用;总结了固化污泥和淤泥技术的研究现状。④工业污染地基处理技术。总结了工业污染场地主要修复技术;介绍了固化污染土稳定技术、新型固化剂和稳定剂的研发进展;总结了常见竖向隔离墙技术,介绍了土-膨润土系竖向隔离墙长期防渗防污性能的研究进展;介绍了曝气法处理有机污染地下水技术的研究进展。     

SPB和SPC固化稳定化镍锌污染土的强度及环境特性研究

以某汽配厂搬迁遗留电镀车间的镍(Ni)、锌(Zn)复合污染土为研究对象,研究2种新型固化剂SPB和SPC固化稳定化污染土的强度及环境安全特性。通过室内试验研究2种固化剂修复污染土的无侧限抗压强度(qu)、干密度(rd)、酸碱度(pH)、酸缓冲能力(ANC)及重金属浸出毒性、重金属形态分布等参数随固化剂掺量和养护龄期的变化规律。室内试验结果表明,污染土经固化剂SPB和SPC处理后q_u和rd显著提高,相同固化剂掺量、反应稳定(28 d)后,SPC固化土qu略高于SPB固化土,2种固化土rd基本相同;固化剂SPB和SPC使活性形态重金属转化为较稳定形态,重金属浸出浓度显著降低,但2种固化剂对重金属的固化稳定化效果存在差异,固化剂SPC固化稳定化Ni的效果优于固化剂SPB,而固化剂SPB固化稳定化Zn的效果更优;固化土pH显著提高,其中固化剂掺量10%、反应稳定后,SPB和SPC固化土pH分别为9.51和9.07;SPB和SPC固化土ANC均显著提高。另外,小试试验结果表明,SPC固化土pH低于PC固化土;固化剂SPC在短期养护(7 d)的固化效果优于PC。研究结果可以为固化剂SPB和SPC在实际工程的现场应用提供参考和建议。     

水泥固化/稳定化场地污染土的效果分析

针对目前原位固化/稳定化技术的长效性以及不同污染场地对固化/稳定化处理效果影响的不确定性,通过对比水泥-粉煤灰固化剂处理的污染土在不同固化剂配比下的强度、pH和重金属的浸出随时间的变化情况,研究对比了其在英国两个实际场地修复项目之间的处理效果。涉及的两个污染场地分别位于英国的密德萨斯地区和Castleford,Yorkshire地区,均不同程度地被重金属(Cu、Ni等)和有机物所污染。通过实测现场固化污染土不同时间点的无侧限抗压强度和两种标准(TCLP和BSEN 12457)下的浸出液污染物浓度,给出了两个项目中水泥-粉煤灰固化污染土的强度和pH随时间变化的曲线;计算得出了不同时间点Cu和Ni的固定效率。现场试验结果表明,两种重金属在所有水泥-粉煤灰固化污染土0.08~17 a间的时间点上的固定效率均超过99.4%;最后,通过比较两个项目中在不同时间点所测得的强度、浸出等数据,验证了水泥固化污染土在工程实例中长达17 a的有效性。     

低碳固化剂修复重金属污染黏土的水动力参数测评

低碳修复剂研发与修复污染土的安全利用是推行污染场地绿色可持续修复的有效途径。以新型低碳钢渣基固化剂修复重金属镍（Ni）、锌（Zn）污染土为研究对象,通过柱状柔性壁渗透试验,采用溶质浸出质量比法测评了污染土修复前后的土水动力弥散系数。结果表明：固化土样渗透液重金属浓度显著低于污染土样,满足IV类地下水环境质量要求;与污染土相比,固化土的水动力弥散系数降低约2个数量级。研究成果为新型低碳钢渣基固化剂的固化稳定化效果评价及固化土作为土工材料安全性评估提供指导。     

酸碱盐胁迫环境下水泥固化重金属污染土的长期性能：现状与展望

土壤和地下水常受到工业、农业、海水和生活污水的影响，存在不同种类的腐蚀性离子。采用水泥基材料固化/稳定化修复重金属污染场地时，这些腐蚀性离子会降低水泥基固化土的性能和重金属的固化效果，长期条件下面临二次污染问题。目前采用水泥基材料的土壤固化研究多集中于新型复合固化剂的研发，对环境胁迫下固化体的耐久性问题需要更多关注。针对环境胁迫下因水泥基固化土劣化引起的工程特性和淋滤特性问题，总结国内外研究现状，系统阐述土—水泥—重金属—胁迫环境之间的相互作用机理，明晰基于酸/碱、盐环境胁迫下水泥基固化土性能演化规律及机制，为重金属污染土壤固化修复效果及耐久性提升的研究提供参考。     

固化/稳定化和软土加固污染土的强度和浸出特性研究

研究了固化/稳定化和软土加固两种土壤搅拌技术修复英国Yorkshire郡的重金属及有机物复合污染土的强度和浸出特性。使用的固化剂为氧化镁和高炉矿渣。选取现场固化/稳定化和软土加固处理后取回实验室分别养护1.5 a和1a的试样,开展了无侧限抗压强度和浸出试验,研究了场地深度对两种技术处理复合污染土的强度和浸出特性的影响。研究结果表明,氧化镁–高炉矿渣可以显著提升污染土强度,固化土无侧限抗压强度均值均超过英国的设计值350 kPa;浸出结果表明修复后除部分样中Ni不达标,Cu和Pb的浸出浓度均达到英国饮用水标准。氧化镁和高炉矿渣联合使用可以有效固化Ni。相较于软土加固技术,固化/稳定化技术修复污染土pH值更高、Ni浸出浓度和有机物浸出浓度更低,在固化重金属和有机物复合污染土方面效果更加显著。场地深度对修复后污染土的性质影响微弱。     

有机物污染场地浅层异位固化稳定化试验研究

以某化工企业有机物污染浅层土为对象,应用4种固化药剂进行固化稳定化修复对比研究。通过现场异位固化稳定化结合室内无侧限抗压强度、毒性浸出等试验,讨论了固化剂组份、龄期对其物理力学性质和浸出特性影响,并对比分析了其固化稳定化效果及机理。结果表明:随着养护时间增长,修复土p H值、毒性浸出溶液的有机物浓度降低,其中pH值由0 d的12.76~13.11降至28 d时的12.11~12.69,而有机物浸出浓度14d降幅在65%~100%间;干密度及无侧限抗压强度qu则稳步提高,其中干密度28 d增幅达14.4%~23.2%,而强度最大增加到122 k Pa。固化剂3和4修复污染土干密度较大,28 d密度超过1.37 g/cm~3,密实作用明显;添加固化剂会立即显著增大污染土pH值,其中固化剂4(电石渣+凹凸棒土)各龄期pH值明显大于其他剂型;各固化剂对不同有机污染物的稳定效果有所差别,但均能有效固化稳定化苯胺、2-氯酚、萘、苯、甲苯、邻-二甲苯;就污染物总体固化稳定化效果而言,含活性炭组分的固化剂1效果最为突出,其总稳定率接近100%;含水泥组分的固化剂2,3对土体的增强作用较好,其28 d强度可达109 k Pa以上。相较其他药剂,固化剂4在成本、能耗及污染物排放方面表现最优,且能较好满足场地修复对有机物稳定率及强度的要求,综合效果最佳,为优选的最佳剂型。     

重金属污染土固化/稳定化研究进展

随着我国对于城市发展定位与发展规划的重新调整,工厂的迁离遗留了大量的重金属污染场地。国家近年相关政策动作不断,显示了对于土壤污染的重视和防治土壤污染的决心。污染土的修复改良处理是一种积极主动的处理方法,在土壤修复改良技术中固化/稳定法既可提高土体强度,又可降低重金属离子的溶出,是重金属污染场地修复处理技术中应用最广泛的方法之一。固化/稳定化材料种类繁多,并通过不同的固化机理作用于污染土体。本文归纳了以往学者的相关研究进展,论述了固化污染土的无侧限抗压强度和重金属浸出浓度的影响因素并介绍了国内外大型污染场地修复案例。     

重金属污染场地原位固化稳定化修复试验研究

以甘肃省某铅锌冶炼厂高浓度铅(Pb)、锌(Zn)和镉(Cd)复合污染场地为对象,开展新型固化剂SPC原位固化稳定化(S/S)技术修复现场试验研究。进行含水率、p H值、浸出毒性和重金属形态分布和动力锥贯入试验,以考察修复前后污染土理化、浸出及强度特性变化,评价SPC原位S/S技术的修复效果,并初步探讨相关机制。试验结果表明SPC原位S/S技术能显著降低污染土含水率,提高其p H值;修复后Pb,Zn和Cd浸出浓度值显著降低,且均能满足相应限值要求;SPC修复能够有效降低土中重金属弱酸提取态含量,并将其转化为残渣态,同时显著提高土层贯入阻力值。提高SPC掺量可进一步增强其对污染土的修复效果。     

基于CPTU的中国实用土分类方法研究

国际上已有比较成熟的基于原位孔压静力触探测试（CPTU）的土分类方法,这些方法多以美国统一土质分类标准（USCS）为依据,其土类与中国土的工程分类标准不对应。因此,建立基于CPTU原位测试参数、符合中国标准的土工程分类方法具有重要工程意义。通过选择江苏典型地质成因的试验场地,进行了95孔CPTU测试和相应的钻孔取样与室内土工试验,其CPTU孔和相应钻孔之间距离小于5 m,对采用室内土工试验依据中国国家标准《岩土工程勘察规范》得到的土分类和CPTU测试参数进行了系统对比分析。选择国外7种常用的CPTU土分类图进行应用比较,发现Robertson的土类指数法分类图能提供最好的分类结果,据此建立了中国基于CPTU土类指数法的实用土分类方法,已有测试资料应用表明该分类图的准确率达到95%以上,可用作为中国工程场地采用原位CPTU测试进行土工程分类的方法。     

水泥固化铅污染土的电阻率特性与经验公式

为探讨电阻率法在水泥固化重金属污染土性能评价中的应用潜能,室内配制人工铅污染土,采用水泥固化后测试其电阻率和无侧限抗压强度,分析固化土电阻率的变化规律,建立固化铅污染土的电阻率公式,并探讨电阻率与无侧限抗压强度的相关关系。试验结果表明,固化土电阻率随铅含量增大而减小,随着水泥掺入量和养护龄期的增加而增大,随着孔隙率和饱和度的减小而增大。提出了一个能够综合反映铅含量、水泥掺入量和养护龄期等因素对固化土电阻率影响规律的表征参数(nt·Pb100ew)/(aw·T0.5),用该参数替换Archie电阻率公式中的孔隙率,得到了水泥固化重金属污染土的电阻率经验公式,将Archie电阻率公式扩展应用到固化重金属污染土领域。固化土电阻率与强度之间近似服从幂函数关系。电阻率法是一种有效的重金属污染土固化效果评价方法,且其具有快捷、无损等优势,可推广应用。     

水泥固化重金属铅污染土的强度特性研究

污染场地中开挖出来的污染土利用水泥固化处理（S/S法）后,其污染物质的淋滤特性和土体的强度得到改善,可用于场地的回填和堤坝的填筑等。针对该项技术,对水泥固化稳定后的重金属铅污染土的强度特性进行了研究。试验所用的铅污染土通过将硝酸铅溶液加入干土中人工制备而成,并考虑了不同铅离子含量和水泥掺量对水泥固化污染土强度特性的影响。试验结果表明：水泥固化污染土的无侧限抗压强度随着水泥掺量以及龄期的增长而提高;与常规水泥土（不含重金属污染物）强度相比,污染土中铅离子含量较低时,强度略有提高,铅离子含量较高时,强度显著降低;不同铅含量水泥土试样的应力应变关系均表现为强度越高,破坏应变越小;试样28 d龄期的变形模量与强度呈较好的线性对应关系。     

现代数字式多功能CPTU与中国CPT对比试验研究

 首先对国内外不同尺寸探头测试参数的对比研究现状进行综述,结合不同场地的孔压静力触探(CPTU)和静力触探(CPT)现场试验,总结江苏典型黏土场地上国际10 cm2的CPTU探头和中国双桥15 cm2的CPT探头试验结果,对2种尺寸探头的测试参数作了详细比较。在划分土层、判别土类方面,多功能CPTU具有较高的分辨率。针对不同土类,从实用角度建立CPTU测试指标与中国CPT测试指标的转化关系。研究成果奠定了我国工程实际中应用国际10 cm2的CPTU探头基础,对推广应用国际标准的CPTU技术具有重要意义。     

基于聚类分析理论的CPTU土分类方法研究

采用孔压静力触探(CPTU)测试资料进行土的工程分类时,在土成分和力学性状等相关性方面会产生很多不确定性。根据已有的CPTU土分类系统划分土类时,这种不确定性经常会导致不同土类的重叠。聚类分析是一个对相似数据进行分组归类的数学统计方法,基于CPTU测试资料将其应用于地质土层的划分。根据5条高速公路场地的现场CPTU试验和钻孔柱状图资料,阐述了已有聚类分析方法在划分土层界面的应用。结果表明:聚类分析方法不仅能够描绘出土层中主要的变化,而且能够探测到薄土夹层。因此,基于聚类分析理论的CPTU方法可以可靠有效地提供地质土层的初步划分。     

基于多功能CPTU测试的基坑开挖扰动深度确定方法

基坑开挖卸荷扰动区深度的确定是基坑设计的重要指标。现有的关于扰动区深度的确定大都采用室内试验方法,无法反映土体的原位应力状态。基于多功能孔压静力触探(CPTU)原位测试,对南京、无锡、常州3个基坑工程进行开挖前、后的原位测试,分析了开挖卸荷对锥尖阻力q_t、侧壁摩阻力f_s、摩阻比R_f、电阻率ρ的影响;进一步结合室内卸荷回弹试验,提出了基于原位测试的基坑开挖扰动深度确定方法。结果表明,对于粉土和粉砂地基,开挖卸荷会使锥尖阻力和侧壁摩阻力降低,且随着土体埋深增加,其影响程度逐渐减小;对摩阻比和电阻率影响则较小;基坑开挖扰动区深度为CPTU锥尖阻力qt衰减20%时对应的深度距坑底开挖面的距离。     

基于CPTU测试的桩基承载力预测新方法

首先回顾了基于静力触探试验(CPT)和孔压静力触探试验(CPTU)预测桩基承载力的方法。根据连盐高速和宁常高速公路工程中的PTC、CFG和PHC桩的CPTU试验资料,提出了基于CPTU预测桩基承载力的折线法。以静载荷和高应变试验得到的桩基承载力作为参考值,评估了各种预测桩基承载力方法的有效性。结果表明,折线法比其余三种方法在预测桩基承载力方面具有更高的可靠性,具有简单、快速、多参数的优点,并且不依赖于操作者主观性的影响,值得在桩基工程中推广应用。     

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。