膨胀土是一种会给工程带来严重破坏的粘土，对高速公路所产生的变形破坏往往具有长期、潜在的危险。为解决这一问题，本文从非饱和土力学的角度出发，将西安～汉中高速公路沿线膨胀土作为研究依托，并以穿越南郑县路段K81+900～k91+500和洋县K4+000～K5+185段作为现场原位测试和室内实验的取样地段，首先分析了该地区的水文地质特征，然后着眼于原状膨胀土的胀缩、强度、力学、吸力等工程性质，结合现场调查展开相应的室内试验研究，总结出西—汉高速公路沿线膨胀土的工程特性变化规律。其工程性质指标的取值范围：自由膨胀率40％～96％，有荷膨胀量0～0.673％，无荷膨胀量0.43％～1.7％，膨胀力45.5kPa～147.9kPa，线缩率5.91％～8.57％，超固结比2.19～13.06，内摩擦角10°～32.6°，粘聚力19.8kPa～75kPa。在半对数坐标上，体积含水量越大，吸力值线性递减。通过对土样性质的分析，将其划分为三个胀缩等级。最后就高速公路穿越膨胀土地区土性改良的问题进行探讨，该试验涉及膨胀土的各项指标，分别采用不同的掺灰率进行对比试验，得出该地区膨胀土的合理掺灰率为6％。