重金属污染土强度特性试验研究

陈日高　马福荣　庞迎波

摘要：

通过将重金属冶炼企业的尾矿库、废料堆填区采取重金属尾矿样品，与无污染净土进行混合，制作不同重金属污染物含量的土样，进行物化分析、直接剪切试验与无侧限抗压强度等试验，研究了重金属污染物的不同含量对土体强度特性的影响。试验结果表明，重金属污染物对土体强度特性有较大影响，随着污染物浓度的增加，其粘聚力增大，则内摩擦角呈降低趋势。在同一含水量的情况下，随着重金属污染土含量的增加，其强度总体上有减小的趋势。强度随着重金属污染土掺入比的增加，其降低量也逐渐增加，降低量约为35%～60%。重金属污染物通过土颗粒间双电层与水膜厚度与表面性质，打破颗粒间的电离平衡，从而改变土体的强度性质。

关键词：

重金属；污染土；抗剪强度；力学性质

中图分类号：TU432

文献标志码：A

文章编号：16744764（2014）06009405

随着重金属资源开发和加工的不断发展，近年来中国重金属污染事件频发，据不完全统计，已出现30多起重金属污染事件[1]。中国12亿hm2农田中，至少10%受到重金属污染。国土资源部曾公开表示，中国每年有1 200万t粮食遭到重金属污染，直接经济损失超过200亿元[2]。为了遏制重金属污染的继续，环保部近期出台了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，列出了湖北、江苏等14个重金属污染综合防治重点省区和138个重点防治区域，将镉、铅、砷、汞和铬这5种有毒金属列为治理重点。广西也是14个重金属污染防治重点省区之一。广西作为中国重点有色金属产区，锡、锑、钨、铝、铅锌等有色金属的探明储量在全国居前列，在发展资源优势的同时也面临着重金属污染的严峻考验。

重金属污染事件的不断发生，已经引起学者们的高度注意，相当多学者在重金属污染方面对农业、环境、健康与食品安全等方面做了大量研究，取得了可喜的成果；但鲜有学者涉及到岩土与工程方面，从工程应用角度去研究重金属污染土的影响问题[3]。其他国家于20世纪70年代开始注意到污染土环境与工程问题，集中于污染土的强度特性、固结特性，受污染后土体性质发生明显改变[49]。而中国对于污染土的研究主要集中于酸、碱溶液对地基土物理力学特性的影响[1016]，对于重金属污染土体的研究主要涉及到污染土体的固化处理方面[17]与污染物的运移对土体性质的影响[1819]。重金属尾矿和加工废物的弃置与处理成了令全社会头疼的迫切问题，特别是一些历史遗留矿区，重金属污染相当严重，也给尾矿库区、废料堆填区以及周边居民区造成较为严重的环境岩土工程问题[20]。因此，从岩土工程的角度分析重金属污染土的力学特性，对于重金属资源开采和加工区域的工程建设与安全、历史遗留矿区处置和利用具有极大的现实意义。本文通过现场取样，进行物化分析、直接剪切试验与无侧限抗压强度试验，分析和研究不同重金属污染土的力学特性与工程应用性。

陈日高，等：重金属污染土强度特性试验研究

1材料与试验方法