膨胀土是工程建设中常见的一种粘性土质,具有明显的吸水膨胀、失水收缩特征,在膨胀土覆盖的地区进行现代工程建设时经常会因为膨胀土地基发生膨胀或收缩等变形导致工程发生严重破坏,工程中为解决膨胀土危害问题常采用的方法是对膨胀土进行改良,以使其强度达到工程建设要求。根据已有研究成果和工程实例,改良方法以在膨胀土中掺加石灰、粉煤灰、HEC固化剂、HTAB和STW型土壤稳定剂等为主,这些改良剂能够有效地增大膨胀土的稳定性和强度,但会存在污染严重、成本过高等缺点。因此,本文提出使用风化砂作为一种改良剂来改良膨胀土,对改良膨胀土进行了直剪试验、无侧限抗压试验以及承载比试验,研究随风化砂掺量的变化,改良膨胀土的抗剪强度、无侧限抗压强度、CBR值的变化规律。研究结果表明:随着风化砂掺量的增加,改良膨胀土的抗剪强度、无侧限抗压强度均呈现先增大后减小的趋势,当掺砂量为20%时,其强度达到最大值;随着分风化砂掺量的增加,改良膨胀土的CBR值逐渐增大。研究成果为利用风化砂改良膨胀土的物理性质、胀缩性质、强度性质提供科学依据,为今后类似膨胀土路基工程的处治提供一种高效环保、变废为宝、操作性强的新型技术。本文的主要研究内容如下:(1)对我国膨胀土的分布特性以及膨胀土的野外地质特征、裂隙特征进行了介绍,几种膨胀土的胀缩特性理论和判别方法分别进行了阐述,分析了膨胀土胀缩特征的内外部影响因素。(2)对原状膨胀土进行了自由膨胀率、液塑限、最佳含水率、比重等室内试验,测得该原状膨胀土的自由膨胀率为53.5%、液塑限分别为52.9%和25.3%、最佳含水率为19.8%、比重为2.729。根据液塑限以及自由膨胀率将该膨胀土判定为高液限弱膨胀土。(3)对风化砂改良膨胀土进行了直剪试验、无侧限抗压试验、CBR试验等力学特性室内试验。得出随着掺砂量的增加,改性膨胀土的内摩擦角、CBR值逐渐增大、膨胀量逐渐减小、抗剪强度与抗压强度及粘聚力先增大后减小,且均是掺砂量为20%时达到最大的结论。运用ABAQUS进行数值模拟得出,当膨胀土中掺砂量为20%的时候,边坡的变形和位移最小,同时应力也最小。(4)以济莱城际铁路为背景,根据实际工程验证风化砂改良膨胀土的效果,结果验证掺入适量风化砂后,路基边坡沉降量和稳定性满足设计要求。