本文依托湖南省交通科技项目“极端气候下膨胀土路基水损害影响预测研究”(项目号200944)、中南林业科技大学引进高层次人才科研启动基金项目(项目号104-0094)和湖南省研究生科研创新项目《生物酶改良膨胀土的基本力学特性试验研究》(项目号CX20158308),以益娄高速公路路基膨胀土处治为工程背景,开展了益阳膨胀土长期一维压缩试验研究,和益阳膨胀土非线性流变模型的研究。在前期查阅、整理文献的基础上,本文研究了四个方面的内容。首先,试验研究了3个因素影响次固结系数的变化规律。其次,基于均匀试验设计方法研究了水泥改良膨胀土的最佳水泥掺量问题。再次,以膨胀土所遇天气情况为背景开展了干湿循环后膨胀土长期一维压缩试验,探究了干湿循环对膨胀土长期压缩特性的影响。最后基于流变模型理论和遗传蠕变理论,建立了益阳膨胀土非线性流变模型,并与实测数据进行对比验证了模型的正确性。因此,无论是从实际工程角度还是理论层面,本文均取得了一定研究成果和创新性结论。归纳起来,本文研究成果和创新结论如下。1、干密度、含水率、固结压力对次固结系数的影响规律研究。采用取自益娄高速第四标段的膨胀土进行长期一维压缩试验发现,次固结系数随含水率增大逐渐增大,随干密度的增大而减小,随固结压力的增大先快速增大,后逐渐平缓,最后趋于一定值。通过正交试验分析,此三因素对次固结系数的影响程度从大到小依次为含水率、固结压力、干密度。2、水泥改良膨胀土长期压缩特性影响研究。为得到水泥掺量对次固结系数影响规律,同时得出最佳水泥掺量。文章设计了两部分试验用以探究这两个问题,并得出以下结论：(1)随着水泥掺量的增加,土体次固结系数先减小后增大,呈抛物线形,初步确定最佳水泥掺量的范围在7%至8.5%；(2)进一步通过均匀试验设计方法安排试验,并经多元回归分析得出了最佳水泥掺量为8.5%。按照路基规范提出的CBR和胀缩总率区衡量,水泥掺量8.5%的改良土样完全满足要求。这也提出了一种新的确定水泥掺量的方法。3、干湿循环对益阳膨胀土长期压缩特性的试验研究。为模拟土样在实际工程中日晒雨淋对长期压缩的影响,文章设计了干湿循环试验,并与未进行干湿循环的试样进行对比。发现经历干湿循环后的土样次固结系数有所增长,其中未改良膨胀土经历干湿循环后次固结系数随循环次数呈对数增长,改良土样呈现线性递增,从变化幅度看,未改良土样明显大于改良土样,这也从一个侧面验证了水泥改良对于稳定膨胀土长期压缩特性的作用。4、益阳膨胀土非线性流变模型研究。此部分研究有2个成果。(1)纯粹基于试验结果的简单本构模型研究。在分析各因素对膨胀土长期压缩特性影响的基础上,建立了压缩随时间、固结压力、干密度的关系。将固结过程划分为主骨结和次固结,按此得出的结果与规范修正法结果几乎一致,并且物理意义,固结过程划分更清晰。(2)基于长期一维压缩试验结果,运用模型理论和遗传蠕变理论,将益阳膨胀土非线性流变划分为线性黏弹性部分、线性粘塑性部分和非线性粘塑性部分。其中前两个部分运用模型理论,非线性部分用遗传蠕变理论为基础。此模型综合考虑了土体流变的时效特性,并用非线性方程拟合出材料参数,建立的模型与实测曲线能较好吻合。