污染红土的宏微观响应及污染物的迁移机制研究

环境岩土工程问题是涉及岩土结构安全及生态可否持续发展的重要问题。作为云南基础设施中的红土资源，环境影响产生的红土污染问题已严重威胁到红土的工程性能和地下水的安全。本项目针对云南污染红土，将红土的污染过程与红土中污染物的迁移过程作为研究系统，通过理论与试验、宏观与微观、数值计算与图像处理相结合的研究方法，将污染红土的宏微观响应与污染物的迁移机制结合起来，研究不同影响因素下红土污染前后、污染物迁移前后及迁移过程中污染红土的宏微观响应，研究红土中污染物的迁移特性及迁移模型等内容，以污染红土的微结构响应和污染物的迁移为核心，以污染红土的宏观响应和污染物的迁移特性为依据，建立污染红土的宏微观响应关系及其与污染物迁移机制之间的关系，建立求解污染物的迁移模型，阐明污染红土的宏微观响应特征和微结构劣化机理，阐明红土中污染物的迁移规律和迁移机理。对于有效保障污染红土地区基础设施安全、防治地下水污染意义重大。

本项目以云南红土为研究对象，以盐酸、氢氧化钠、硫酸亚铁、六偏磷酸钠、硫酸铜作为污染源，考虑污染物浓度、pH值变化、养护时间、迁入时间、迁出时间、环境温度、初始含水率、初始干密度、土柱位置深度等不同影响因素，通过污染红土的宏观试验、微观试验、物质组成试验以及土柱迁移试验，结合图像处理技术和理论分析，研究了不同影响因素下不同种类污染红土的宏微观特性，研究了红土中不同种类污染物的迁移机制。在污染红土的宏微观特性方面，从污染前后和污染过程的角度，开展了浸润条件下酸污染红土、碱污染红土、硫酸亚铁侵蚀红土、磷污染红土以及pH值污染红土的宏微观特性研究，明确了不同影响因素下不同种类污染红土的颗粒组成、相对质量、界限含水、击实、强度、压缩、渗透等宏观物理力学特性及其对应的微结构特性，明确了污染红土的宏微观特性参数与不同影响因素之间的变化关系，阐明了污染红土的宏微观响应关系；在污染红土的迁移特性方面，从污染物迁移前后及迁移过程的角度，开展了迁入、迁出浸泡条件下酸污染红土、碱污染红土、硫酸亚铁侵蚀红土的宏微观迁移特性研究，明确了不同影响因素下污染物迁入过程、迁出过程中不同种类污染红土的宏微观迁移特性、物质组成的迁移特性及其响应关系；开展了迁移条件下磷污染红土、铜污染红土的宏微观迁移特性研究，明确了污染物浓度、迁移时间、土柱位置深度、土柱密度等不同影响因素下污染红土的宏微观迁移特性、物质组成的迁移特性及其响应关系；在红土中污染物的迁移机制方面，从污染物与红土间相互作用的角度，开展了酸污染红土、碱污染红土、硫酸亚铁侵蚀红土、磷污染红土以及铜污染红土中污染物的作用机制研究，分析了前期水解作用、初期腐蚀侵蚀作用、中期成盐胶结作用、后期溶解作用等几个过程的不断循环深入，阐明了不同种类污染物与红土间的相互作用机理；在污染红土微结构的劣化机理方面，从污染红土的宏微观特性、迁移特性、物质组成特性及其作用机理等各个方面综合的角度，开展了酸污染红土、硫酸亚铁侵蚀红土的劣化机理研究，明确了污染红土的作用过程，建立了污染红土的劣化模式，阐明了污染红土微结构的劣化机理。奠定了深入揭示红土污染机制的基础，为有效保障污染红土地区基础设施安全、防治地下水污染提供科学依据。