重金屬污染土強度特性試驗研究

陳日高　馬福榮　龐迎波

摘要：

通過將重金屬冶煉企業(yè)的尾礦庫、廢料堆填區(qū)采取重金屬尾礦樣品，與無污染凈土進行混合，制作不同重金屬污染物含量的土樣，進行物化分析、直接剪切試驗與無側限抗壓強度等試驗，研究了重金屬污染物的不同含量對土體強度特性的影響。試驗結果表明，重金屬污染物對土體強度特性有較大影響，隨著污染物濃度的增加，其粘聚力增大，則內(nèi)摩擦角呈降低趨勢。在同一含水量的情況下，隨著重金屬污染土含量的增加，其強度總體上有減小的趨勢。強度隨著重金屬污染土摻入比的增加，其降低量也逐漸增加，降低量約為35%～60%。重金屬污染物通過土顆粒間雙電層與水膜厚度與表面性質(zhì)，打破顆粒間的電離平衡，從而改變土體的強度性質(zhì)。

關鍵詞：

重金屬；污染土；抗剪強度；力學性質(zhì)

中圖分類號：TU432

文獻標志碼：A

文章編號：16744764（2014）06009405

隨著重金屬資源開發(fā)和加工的不斷發(fā)展，近年來中國重金屬污染事件頻發(fā)，據(jù)不完全統(tǒng)計，已出現(xiàn)30多起重金屬污染事件[1]。中國12億hm2農(nóng)田中，至少10%受到重金屬污染。國土資源部曾公開表示，中國每年有1 200萬t糧食遭到重金屬污染，直接經(jīng)濟損失超過200億元[2]。為了遏制重金屬污染的繼續(xù)，環(huán)保部近期出臺了《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，列出了湖北、江蘇等14個重金屬污染綜合防治重點省區(qū)和138個重點防治區(qū)域，將鎘、鉛、砷、汞和鉻這5種有毒金屬列為治理重點。廣西也是14個重金屬污染防治重點省區(qū)之一。廣西作為中國重點有色金屬產(chǎn)區(qū)，錫、銻、鎢、鋁、鉛鋅等有色金屬的探明儲量在全國居前列，在發(fā)展資源優(yōu)勢的同時也面臨著重金屬污染的嚴峻考驗。

重金屬污染事件的不斷發(fā)生，已經(jīng)引起學者們的高度注意，相當多學者在重金屬污染方面對農(nóng)業(yè)、環(huán)境、健康與食品安全等方面做了大量研究，取得了可喜的成果；但鮮有學者涉及到巖土與工程方面，從工程應用角度去研究重金屬污染土的影響問題[3]。其他國家于20世紀70年代開始注意到污染土環(huán)境與工程問題，集中于污染土的強度特性、固結特性，受污染后土體性質(zhì)發(fā)生明顯改變[49]。而中國對于污染土的研究主要集中于酸、堿溶液對地基土物理力學特性的影響[1016]，對于重金屬污染土體的研究主要涉及到污染土體的固化處理方面[17]與污染物的運移對土體性質(zhì)的影響[1819]。重金屬尾礦和加工廢物的棄置與處理成了令全社會頭疼的迫切問題，特別是一些歷史遺留礦區(qū)，重金屬污染相當嚴重，也給尾礦庫區(qū)、廢料堆填區(qū)以及周邊居民區(qū)造成較為嚴重的環(huán)境巖土工程問題[20]。因此，從巖土工程的角度分析重金屬污染土的力學特性，對于重金屬資源開采和加工區(qū)域的工程建設與安全、歷史遺留礦區(qū)處置和利用具有極大的現(xiàn)實意義。本文通過現(xiàn)場取樣，進行物化分析、直接剪切試驗與無側限抗壓強度試驗，分析和研究不同重金屬污染土的力學特性與工程應用性。

陳日高，等：重金屬污染土強度特性試驗研究

1材料與試驗方法