膨胀土在我国的分布范围非常广泛,在经济的快速发展下,内陆膨胀土分布地区受到重金属污染的程度变得日益严重,利用水泥对污染膨胀土进行固化修复,对于治理环境污染、土壤进行二次利用具有重大意义。本文选取南阳膨胀土,重金属污染离子为铅(Pb²⁺)和镉(Cd²⁺),固化剂为水泥,利用相关室内土工试验,研究了不同水泥掺量、不同重金属离子浓度及不同的养护龄期下,污染膨胀土的物理力学特性;通过射线衍射和扫描电镜分析了污染膨胀土微观结构的变化规律。研究的主要内容及结论如下:通过基本物理试验,分析了污染膨胀土经水泥固化后的物理特性变化规律。试验研究表明:膨胀土在受到重金属污染后,干密度增大,液塑限明显下降,并且随着重金属离子浓度的增加,干密度不断增大;添加水泥后,干密度会逐渐降低,液塑限增大,液塑限与水泥掺量呈线性增长趋势,并且胀缩特性有明显改善。通过无侧限抗压强度及直接剪切试验可得:膨胀土内加入重金属离子后,强度明显下降,并随着重金属离子(Pb²⁺、Cd²⁺)浓度的增大,粘聚力及内摩擦角是不断减少的;加入水泥后,污染膨胀土的力学特性得到显著的改善,随着水泥掺量的不断增多、养护的龄期不断增加,膨胀土的强度、粘聚力及内摩擦角不断提高;但变化幅度是不同的,在9%水泥掺量前,增长幅度大,超过9%后,增长幅度较小,但总体呈现增长的趋势。经扫描电镜及射线衍射试验可得:被重金属污染的膨胀土内部粘土矿物的结构会发生改变,随着重金属离子(Pb²⁺、Cd²⁺)的增多,土颗粒变为松散,并且孔隙逐渐变大;加入水泥后,膨胀土颗粒表面生成胶凝物质,土颗粒间的孔隙被水化产物所填充,孔隙变小,孔隙率不断下降,颗粒由松散变得更加密实,强度得到提高;微观结构的变化规律与宏观的变化规律较一致。