石油资源作为社会发展的重要引擎,不断增大的需求、开发量导致其以直接或间接的方式造成环境污染。赋存于土颗粒间的石油劣化了土体的物理力学特性且易随环境变化引发二次污染,对石油污染土的合理处置已成为油田区经济建设与生态环境协调发展的必然诉求。本文从环境岩土工程角度出发,以解决环境特殊土工程综合利用为导向,兼顾绿色发展战略和工程力学要求,优选石灰粉煤灰为联合固化材料,应用固化/稳定法对石油污染盐渍土进行处置,通过无侧限抗压强度试验和三轴剪切试验综合评价二灰联合固化石油污染土的力学强度变化规律;凭借响应面法(RSM)分析各因素间的交互作用及固化机制,并量化了石油污染水平、固化材料掺量及龄期的敏感程度;协助电镜扫描试验(SEM)、核磁共振试验(NMR)探讨其微形貌特征的演变过程。主要涵盖以下几个方面:(1)二灰联合固化石油污染土的力学强度变化规律石灰粉煤灰联合固化可使石油污染土的抗压强度大幅提高,固化石油污染土的强度满足《公路路基设计规范》(JTG D30—2015)中关于二级公路上下路堤及地基土置换的抗压强度要求,且石油污染水平在8%以内时,可满足高速公路、一级公路上下路堤中抗压强度指标要求;固化石油污染土的应力–应变曲线由直线加载、非线性上升及下降3个阶段组成,破坏模式呈应变软化型。随石油污染水平加剧,塑性变形部分增强;固化污染土的强度随石油污染水平加剧而下降,土中石油污染物存在减缓固化反应速率,弱化石灰-粉煤灰-土颗粒间固化作用。石灰粉煤灰联合固化污染土的黏聚力(c)较内摩擦角(φ)的提高更加显著。随龄期的延长,变形模量和主应力差逐渐增大,破坏方式由应变硬化型转变为应变软化型。轻度污染(污染水平≤4%)对固化反应影响较小,28 d适宜掺量为6%石灰+20%粉煤灰,石油特性在养护初期对c、φ值影响较大,二灰掺量的增加会引起膨胀效应和滑珠作用;重度污染(8%<污染水平≤12%)下,石油粘滞性随石灰掺量的增加而减小,石油的物理包容迟滞了火山灰反应速率,致使生成物结晶程度不良和养护后期强度仍保持较大增长,28 d适宜掺量增加为8%石灰+25%粉煤灰。(2)因素交互效应及固化机制分析应用响应面法探讨在不同龄期下,石灰掺量、粉煤灰掺量和石油污染水平的交互作用,分析固化污染土强度的形成发展及固化增强机制。结果表明:固化初期(7 d内),污染水平增大和二灰掺量较小有利于改善土体整体性,过量二灰易于造成土体膨胀和水分进入;固化中期(7~14 d),固化反应以化学作用为主,固化材料的火山灰反应致所需二灰掺量增加较大;固化后期(14~28 d),强度仍有较大增长,生成物与粉煤灰协同固化石油污染物,重度污染土形成结构疏松的大型团聚体,降低了生成物的结晶程度。石油污染水平对固化土抗剪强度为消极影响,固化反应及粉煤灰对石油吸附作用是改善力学性能的关键;石油未参与化学反应,石灰粉煤灰对石油的控制作用主要来源于粉煤灰良好的吸附性和生成物对石油的封闭作用。对于重度石油污染土,需延长龄期和增加二灰掺量,以使强度趋于稳定和确保固化材料性能得到充分发挥,并有效遏制石油污染物对固化材料的滞碍性和阻截水分作用。适量增加粉煤灰掺量以吸附石油,有助于解决因石油的物理包容使固化材料难以接触问题(3)针对性建议轻度污染下,增大密度对抵抗湿度的润滑软化影响较大,粉煤灰掺量的增加对强度的提升作用有限;中度污染(4%<污染水平≤8%),水分的置换导致石油迟滞了强度特性的演变,固化后期增长率有所增加,协同增加固化材料掺量和密度较单一改变利于强度的形成发展;重度污染,石油在高密度下对固化材料的物理包容现象更为显著,适量增加湿度能促进固化反应的进行,增大石灰掺量,其微膨胀和凝絮效应致使在低湿度下便可起到加强固化作用的效果。建议在后续试验和相关规范制定中,针对不同的石油污染水平选定相应的工况条件及固化材料掺量。