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重金属污染土的固化研究是目前国际环境岩土工程界研究的热点、重点、难点课题之一。开展水泥系材料固化稳定重金属污染土机理与工程特性的研究,对于满足我国城市工程建设需要,维持社会可持续发展,保护地球资源以及生态环境具有重要意义。
本文以教育部博士点基金项目(No.20060286031)和国家自然科学基金项目(No.50878052)为依托,把水泥固化重金属污染土(Cement Treated Heavy Metal Contaminated Soils,CHMS)作为研究对象,以重金属污染地基的治理方法与应用技术为研究目标,通过室内试验和理论分析,系统研究了水泥固化重金属污染土的应力应变特性、强度特性、固化机理、微观特征以及复杂环境下的化学淋滤特性。
本文取得的主要研究成果有:(1)系统回顾了国内外污染场地修复技术的研究现状,总结了重金属-水泥-土之间相互作用机理和工程特性方面的研究成果,指出了上述研究中存在和需要解决的问题;(2)通过无侧限抗压强度试验,分析了重金属锌和铅浓度、水泥掺量和养护龄期对固化重金属污染土力学性能的影响,得到了重金属锌和铅浓度、水泥掺量和龄期对单轴应力状态下水泥固化土的应力应变关系、无侧限抗压强度、破坏应变和变形模量的影响规律;(3)通过一维压缩试验,定量评价了重金属锌和铅浓度及水泥掺量对固化重金属污染土屈服应力和压缩指数的影响规律;(4)基于固化污染土的微观扫面电镜图像,利用IPP软件分析了固化土微观结构参数,讨论了孔隙面积率以及孔隙分布随重金属浓度和水泥掺量变化的规律;(5)通过室内试验对比试验,研制了一种新型固化剂配方。