重金属污染土电阻率影响因素的试验研究

为探究重金属污染物浓度、含水率、土类型等因素对重金属污染土电阻率的影响,为电阻率法在重金属污染场地中的应用提供理论依据,采用标准的3因素3水平的正交试验表制定试验方案进行正交试验,为了更加明确三因素对土电阻率的影响,进行不同类型土分别在不同重金属污染物浓度和不同含水率下的土电阻率测试试验,用自制室内电阻率测试装置进行测试。结果表明:在软土地区,当土体受重金属污染时,影响重金属污染土电阻率变化的主次因素依次是重金属污染物浓度、含水率、土的类型。土的电阻率随着含水率的增加而呈指数减小,重金属污染土的电阻率随着重金属污染物浓度的增加而呈指数减小,在同一超标倍数下,不同类型土电阻率变化率由大到小的顺序为:粉质粘土﹥淤泥质粉质粘土﹥淤泥质粘土。     

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。     

污染场地测试评价与处理技术

针对中国工业污染场地开发利用的岩土工程关键问题,全面总结了笔者及其课题组多年来的研究成果。主要包括5个方面:(1)污染场地土体工程性质变化基本规律和污染场地分类评价方法,阐明了重金属污染土和有机污染土的基本物理力学特性,在总结国内外已有污染场地风险评价和工程分类的基础上,提出了基于层次分析原理的污染场地指数分类法;(2)基于多功能孔压静力触探(CPTU)的污染场地原位测试方法,包括污染土的电阻率基本特征,基于电阻率CPTU的污染场地原位测试方法,基于CPTU的污染场地水力传导参数测试评价方法;(3)重金属污染场地固化/稳定化处理技术,揭示了重金属污染土固化/稳定化机理,阐明了水泥系固化剂固化/稳定重金属污染土的有效性与不足,提出了磷酸盐系固化剂和碱激发矿渣固化剂固化/稳定高浓度重金属污染土的方法,从工程与环境安全二方面提出了固化/稳定法的施工工艺;(4)有机污染场地曝气法处理技术,采用研发的一维二维曝气模拟装置,揭示了曝气法修复有机污染场地的气相运动规律、修复机理与效果,建立了基于集总参数的污染物去除效果评价方法,提出了曝气法工艺设计方法;(5)污染场地竖向隔离技术,提出了土–膨润土系竖向隔离墙材料设计关键参数确定方法,揭示了土–膨润土系竖向隔离墙的长期防渗防污性能和化学相容性特征,比较了隔离施工技术的特点,对SMC工法的效果进行了分析评价。研究成果对中国污染场地再开发利用和城市可持续发展具有重要意义。     

油水二相体对油污染土电阻率特性的影响

为研究油类污染粉质黏土的电阻率特性,室内分别拌制了不同含水率、不同含油率的柴油、煤油污染土试样,采用四电极方法对不同状态下的污染土体电阻率进行了测试。试验结果显示,两种油污染土有相似的变化规律,即在相同的含水率下,均表现为电阻率随着含油率的增加而线性增大;在相同的含油率下,随着含水率、水饱和度的增加而呈幂函数关系减小。为了分析油、水二相体对电阻率的影响,引入了体积含湿率、油水饱和度两个指标,发现在相同的水饱和度下,电阻率随体积含湿率的增加而线性增大;在相同的体积含湿率下,电阻率随油水饱和度的增加而幂函数关系减小。进一步分析表明,电阻率与体积含湿率间存在线性相关关系,与油水饱和度间存在幂函数相关关系,两种油污染土的电阻率与体积含湿率、油水饱和度间的关系可以用同一公式表达。     

重金属污染膨胀土膨胀变形试验研究

通过不同初始含水率、初始干密度和不同重金属离子(Pb2+、Zn2+、Cu2+)含量的无荷载膨胀变形试验,研究南阳膨胀土无荷载膨胀率与初始含水率、初始干密度以及重金属离子含量的关系。研究结果表明,膨胀土无荷载膨胀率随初始含水率的增加而减小,随初始干密度的增加而增大,回归分析发现,无荷载膨胀率与初始含水率和初始干密度成线性关系;重金属污染膨胀土中Pb2+、Zn2+、Cu2+含量存在界限值,当重金属离子含量小于界限值时重金属污染膨胀土无荷载膨胀率随重金属离子含量增加而增大,当重金属离子含量大于界限值时无荷载膨胀率随重金属离子含量增加而减小,但污染膨胀土无荷载膨胀率始终大于未污染膨胀土。     

含水率和压实度对花岗岩残积土电阻率的影响研究

花岗岩残积土常用作铁路、公路路基土，但由于其特殊的物理和力学特性，常常引发自然事故。电阻率法具有连续、快速、无损伤等操作优点，能够更快捷地获取原状土的相关参数。通过室内土工实验，利用控制变量，探究了花岗岩残积土的含水率、压实度与初始电阻率之间定性关系。结果表明，当压实度一定时，随着含水率的提高，土对应的初始电阻率逐渐降低，并趋于平缓；当含水率一定时，初始电阻率随着压实度的增大，呈现出先增大后减小的趋势。     

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。     

垃圾土电阻率特性试验研究

以重庆市长生桥垃圾填埋场作为研究对象,基于垃圾土颗粒导电性分类,通过室内试验测试了不同因素(添加不同溶液、孔隙率、含水率、温度等)影响下垃圾土电阻率变化特征。试验结果表明:当垃圾土中添加渗滤液、Na Cl、Zn Cl2和柴油4种溶液时,垃圾土电阻率随垃圾土中孔隙率的增加均呈递减趋势;孔隙率一定时,随含水率的增加垃圾土中固液并联导电在垃圾土导电通路中的比例增大;渗滤液对垃圾土电阻率的影响在一定程度上受稀释作用控制,且随含水率的增加而减小;随着温度的升高,垃圾土的电阻率呈指数函数衰减趋势;含水率一定时,孔隙率的变化将引起垃圾土中3种导电模式的互相转化,且电阻率随孔隙率的增加呈幂函数减小趋势;利用高密度电阻率层析技术,对现场垃圾填埋体进行了电阻率实测,同时结合室内试验测试结果对电阻率剖面进行了分析;研究结果可为分析因降解引起的垃圾填埋体中渗滤液的富集状态和运移途径的变化,以及评价垃圾土内部结构的演化提供理论支持。     

基于范德堡法的非饱和土电阻率测试方法

电阻率法是实现无干扰土体压实度及水分迁移测试的一种有效方法。范德堡法(vdP法)广泛应用于半导体等材料的电阻率测量领域,有较高的精度,将该方法引入非饱和土电阻率测试,研发了一种只接触土体表面而不破坏土体结构的土体电阻率测试装置及方法,装置由钛电极片、交流恒流源、电压采集及数据处理系统4部分组成。采用此装置对某粉黏土的电阻率进行了测试研究,验证了电极尺寸、试样高度以及温度对于测试精度的影响;测试了不同含水率、压实度下土体电阻率的变化规律,试验表明所提供的测试方法具有精度高、测试稳定、对土样无干扰等优点。     

酸污染黄土强度指标及电阻率评价研究

为利用电阻率特征反演酸污染原状黄土的强度指标特性,以评价不同程度污染黄土场地的工程性能。以蒸馏水为基液制备了不同污染状态的黄土试样,通过二相电阻率法测试了盐酸、硝酸和硫酸污染黄土的电阻率特征,并采用直剪试验得到了污染黄土的抗剪强度变化规律,进一步联系了电阻率与抗剪强度指标间的定量关系。试验结果表明：酸污染原状黄土的剪应力■剪应变曲线总体呈现应变硬化型变化;随着盐酸和硝酸污染浓度的增加,污染土抗剪强度弱化,电阻率减小;随硫酸污染浓度的增加,污染土抗剪强度增加,电阻率增加。同时,以污染浓度为中间变量进行关联,发现抗剪强度与电阻率呈较好的正相关性。建立酸污染土电阻率及黏聚力和污染浓度的模型关系,可以较好地表征3个参数的正相关关系。最终在硬化型曲线讨论的基础上提出了考虑酸污染溶液浓度影响的剪应力■剪应变曲线预测公式,并通过对抗剪强度黏聚力指标及电阻率参数的分析,初步建议了利用电阻率特征评价原状黄土受酸污染程度的等级标准。     

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。     

重塑膨胀土的电阻率特性测试研究

通过对重塑膨胀土的电阻率进行测试研究,提出了一种饱和/非饱和土的假想电阻率模型。研究表明:膨胀土的电阻率主要与土骨架、孔隙水的电阻率以及膨胀土的含水率、饱和土度和孔隙比等有关。研究提出了用土的水体积比表征膨胀土的电阻率特性,研究建立了电阻率–水体积比与吸力–水体积比(水分特征曲线)之间的关系,以探索研究电阻率的应用。     

水泥固化稳定重金属污染土的工程性质试验研究

随着社会的快速发展,因工业生产以及人类活动引起的地基土重金属污染现象越来越严重。地基土受到重金属污染后,其工程性质会发生改变。固化稳定法是处理重金属污染土地基的常用方法之一。以人工制备的铅或锌重金属污染土为研究对象,通过系统的室内试验,着重研究水泥固化稳定重金属污染土的工程性质。试验结果表明,土体受到污染后,其强度降低;掺入水泥固化稳定的重金属污染土的强度随水泥掺入量以及养护龄期的增加显著增大。通过试验还发现,较低浓度重金属离子的存在可以促进水泥固化土抗剪强度的提高。     

重金属污染土的工程性质及微观结构研究

利用纯净的粘土和重金属离子溶液,配制了不同含量的重金属污染土进行击实实验,获得了相对应的最优含水率,按照最优含水率重新配置土样,并通过直接剪切等其他工性试验,探讨了重金属的存在对土体工性的影响,在工性试验的同时,对不同的污染土进行SEM扫描,研究了其微观结构的变化规律,试验结果表明:土中重金属浓度的增加导致土中粘粒的含量逐渐减小,颗粒团聚,出现大孔隙,同时其工性变差,强度降低。     

水泥固化铜污染土的强度特性及机理研究

随着中国城市化进程的不断加快,城市工业场地的重金属污染程度也在加剧。地基土受到重金属污染后,其工程性质会发生改变。固化稳定法是处理重金属污染土地基的常用方法之一。针对该项技术,本文试验研究了铜离子掺量、水泥掺量以及养护龄期对固化污染土的强度特性的影响,并对固化机理进行了分析。试验结果表明:当铜离子掺量低于0.3%时,随着铜离子掺量的增加固化污染土强度变化不大;当铜离子掺量达到0.5%时,土体强度显著下降;但随着水泥掺量及养护龄期的增加,土体强度会有一定程度的提高。     

污染土对水泥土强度和电阻率影响的试验研究

为揭示污染土对水泥土的影响规律,引入电阻率法作为描述强度和污染特征的手段,分别以3种液体(自来水、生活污水、造纸厂污水)、粉质黏土、两种水泥(普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥)制作的水泥土为研究对象。首先对比分析3种液体对土体液塑限指标的影响,其次研究不同龄期、水泥类型、污染土类型等条件下水泥土抗压强度和电阻率的变化规律,最后建立电阻率和抗压强度的定量关系。结果表明:污染后土样的液限、塑限均增大,而塑性指数减小;水泥土抗压强度和电阻率均随龄期的增加而呈对数增长;污染土降低了水泥土的抗压强度和电阻率,但是相同龄期下矿渣硅酸盐水泥土的抗压强度和电阻率均高于普通硅酸盐水泥土,说明土体污染后,矿渣水泥对水泥土有一定的抗劣化能力;在不同龄期和污染土条件下,普通硅酸盐水泥土和矿渣硅酸盐水泥土的抗压强度均随着其电阻率线性增长;相比矿渣硅酸盐水泥土,电阻率对普通硅酸盐水泥土更敏感。     

便携式XRF在土壤重金属监测中的应用研究综述

土壤重金属污染已成为当前环境面临的主要问题,土壤重金属的快速监测技术应运而生,便携式X射线荧光光谱仪(PXRF)具有明显优势。本文介绍了重金属的污染现状,简述了土壤重金属监测方法,综述了当前PXRF研究进展。土壤含水率、粒径等土壤理化性质会影响PXRF的性能,PXRF原位监测、异位监测与实验室传统方法测定具有差异。科学制定PXRF国标方法,以及仪器设备的发展,PXRF在土壤重金属监测中的应用将逐步拓展。     

原位高压旋喷化学氧化对石油烃污染粉质黏土工程特性的影响

化学氧化广泛应用于石油烃污染土壤修复，但化学氧化作用对石油烃污染黏性土工程特性的影响尚不明晰。通过原位高压旋喷化学氧化试验，对比分析石油烃污染与氢氧化钠活化过硫酸钠氧化作用对长江下游地区粉质黏土工程特性的影响，并定量评价石油烃污染和化学氧化作用对土的工程特性影响程度。结果表明：石油烃污染（720 mg/kg）对粉质黏土的渗透性影响程度为中等；掺量为3%的氢氧化钠活化过硫酸钠氧化作用对石油烃污染土的干密度影响程度为中等，对含水率、孔隙比、界限含水率、压缩性、渗透性影响程度为大；未污染土、污染土和修复土的压缩指数与液限存在良好的线性关系；未污染土和污染土的渗透系数与孔隙比在半对数坐标系中存在良好的正相关关系；而修复土的渗透系数与孔隙比关联关系较差。研究结果为长江经济带类似污染场地的修复与安全再利用提供指导。     

击实土电阻率特性试验研究

简要介绍了土的电阻率理论,通过试验得出了击实土电阻率与其含水率、击实次数的关系,分析了含水量及击实次数影响击实土电阻率的机理,并探讨了土电阻率理论研究中的问题及应用前景。     

重金属锌污染砂的交流电阻率特性试验

为研究交流电阻率法检测重金属锌污染的可行性,通过对不同的锌污染砂试样进行电阻率测试,分析了电流频率、含水量、孔隙比、锌污染含量等对砂电阻率的影响,建立了影响锌污染砂交流电阻率的经验公式。结果表明,电阻率随电流频率的增加先急速降低,当电流频率增加到50kHz时,电阻率逐渐趋于稳定;以锌含量50mg/kg为界,锌含量越低,电阻率对电流频率的变化越敏感;电阻率随含水量的增加而减小,含水量越低,电阻率变化越快;电阻率随孔隙比的增加而增大,增幅较缓;电阻率随锌含量的增大而急速减小,当锌含量高于250mg/kg后,电阻率逐渐趋于稳定;砂电阻率与锌污染含量间呈现高度相关的幂函数关系,得出了包含饱和度、孔隙率、锌污染含量的砂交流电阻率关系公式。