水泥固化镉(Cd)污染土工程特性研究

摘要

随着我国工业化进程的加快、产业结构升级以及城市功能区调整，大量存在污染风险的工业制造企业关停或搬迁，从而遗留下大量工业污染场地。土壤重金属污染是这类污染场地的重要污染类型。此外，我国存在大面积的冻土，土体经过冻融作用后性质必定会发生变化，常规研究方法已然不适用。重金属污染土壤的研究一直是国际环境岩土工程、地球化学、环境科学等学科近年来共同关注的难点和热点领域。开展重金属污染土壤的研究对于我国环境保护、工程场地修复利用及可持续发展具有重要意义。　　基于这一背景，本文以“教育部留学回国人员科研启动基金”为依托，以水泥固化重金属镉（Cd）污染土的工程力学性质为主要研究内容。通过室内制样，借助土工试验、冻融循环试验以及试验数据综合分析，探讨水泥固化重金属镉（Cd）污染土在常温条件下，其无侧限抗压强度、抗剪强度随水泥掺量和重金属掺量的变化规律；揭示冻融作用下水泥固化重金属镉（Cd）污染土无侧限抗压强度、抗剪强度随冻融循环次数和冻融温度的变化规律；探讨水泥固化重金属镉（Cd）污染土随冻融循环次数和水泥掺量等因素变化时无侧限抗压强度预测模型。主要研究成果如下：　　①常温条件下，随着水泥掺量的增加，试验土样的脆性增强，无侧限抗压强度、抗剪强度、粘聚力增加，内摩擦角前期增大，后期稳定；随着重金属掺量增加，试验土样的塑性增强，无侧限抗压强度、抗剪强度、粘聚力降低，内摩擦角先增大后减小。　　②随着冻融温度的降低，试验土样的应力-应变曲线特性发生显著改变，无侧限抗压强度、抗剪强度、粘聚力降低，内摩擦角增大，首次冻融变化幅度较大。　　③随着冻融次数的增加，试验土样的应力-应变曲线特性发生显著改变，无侧限抗压强度降低，抗剪强度、粘聚力和内摩擦角的变化与重金属掺量密切相关，6次冻融后基本趋于稳定。　　④基于已有的国内外学者关于水泥固化重金属污染土强度预测的思路，结合试验数据通过合理的数据拟合，提出了水泥固化镉（Cd）污染土强度预测模型，并通过数据进行了验证。

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1 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.4 研究内容

2 试验材料和方法

2.1 试验材料

2.2 试验内容及方法

2.3 本章小结

3 常温条件下水泥固化镉（Cd）污染土的工程特性研究

3.1 镉污染土无侧限抗压强度试验结果与讨论

3.2 镉污染土直接剪切试验结果与讨论

3.3 本章小结

4 冻融条件下水泥固化镉（Cd）污染土的工程特性研究

4.1 冻融温度对无侧限抗压强度的影响

4.2 冻融温度对直接剪切试验的影响

4.3 冻融频次对无侧限抗压强度的影响

4.4 冻融频次对直接剪切试验的影响

4.5 本章小结

5 水泥固化镉（Cd）污染土强度预测

5.1 强度预测模型

5.2 不同水泥掺量的污染土无侧限抗压强度预测

5.3 不同重金属镉掺量的污染土无侧限抗压强度预测

5.4 本章小结

6 结论与建议

6.1 本文的主要结论

6.2 建议

致谢

参考文献