快速推进我国公路、铁路等基础设施的发展,势必要跨越大面积膨胀土区域。膨胀土是一种颗粒分散的高塑限粘土,易受环境温度及湿度变化影响,产生胀缩变形及裂隙发展等不良现象,不可直接用于路基填土。本文利用风化砂对膨胀土进行改良,研究改良膨胀土的动力特性、动变形特性以及累积塑性变形特性,具体研究思路及研究结果如下:通过一系列动三轴试验,在不同掺砂量、不同围压下,研究风化砂改良膨胀土动弹性模量、阻尼比的变化规律。试验结果表明:随风化砂掺量的增加,改良膨胀土的动弹性模量E_d及最大动弹性模量E_dmax先减小后增大,临界掺砂量为15%;当掺砂量v>25%后,继续增大掺砂量对E_d及E_dmax的影响减弱;阻尼比随掺砂量增加先增大后减小,15%掺砂量时阻尼比达到最大值。改良土动弹性模量E_d随围压增大而增大,阻尼比则随围压增大而不断减小,同一围压下,随土体变形发展,阻尼比响应较动弹性模量更为快速。初步建议改良膨胀土的临界掺砂量为15%,最佳掺砂量为25%,最佳掺砂量下改良膨胀土承载力与刚度均有所提高。为研究改良膨胀土的动强度特性,采用单级加载方式开展了一系列动力试验,试验结果表明:随掺砂量不断增加,改良膨胀土动强度先上升后下降,临界掺砂量为15%,当掺砂量v≥25%时,改良膨胀土的动强度较素膨胀土动强度有所提高。同一掺砂量时,改良膨胀土的动强度随围压增大而增大,且动强度的衰减速率随围压增大而下降,动强度与振次之间符合良好的指数关系。掺砂量v≤15%时,动黏聚力减小对改良膨胀土动强度下降起到主导作用,当掺砂量v>15%后,动摩擦角增大对改良膨胀土动强度上升起到了主导作用。为研究改良膨胀土的动变形特性,在不同掺砂量、固结应力比以及加载频率下,采用分级加载的方式开展一系列动三轴试验。试验结果表明:不同试验条件下,改良膨胀土动骨干曲线发展均经历弹性、弱弹性及塑性应变快速累积三个阶段,掺砂量、加载频率、固结应力比对动变形发展的影响均集中表现在弱弹性及塑性应变快速累积阶段。随动应力幅值增大,滞回曲线斜率K先上升再缓慢下降,而滞回曲线面积S、形心偏移距d、残余应变均增大,表明改良土弹性性能下降,塑性应变及结构损伤不断增大,分级加载后期滞回曲线呈上宽下窄的非对称椭圆形。相同条件下,相较于固结应力比,增大加载频率对改良膨胀土动变形特性的影响更为显著。为研究改良膨胀土在长期循环荷载作用下的累积塑性变形特性,以前文所建议的最佳掺砂量下的改良膨胀土为研究对象,利用单级加载的方式进行动三轴试验,试验结果表明:不同动应力幅值作用下,改良膨胀土累积塑性应变与循环振次间关系可分为“稳定型、临界型、破坏型”3种。当动荷载小于临界动应力幅值时,改良膨胀土试样在循环加载前期就基本达到了塑性安定状态。基于改良膨胀土“稳定型、临界型”累积塑性应变与循环振次经验关系,提出残余应变与循环振次拟合公式。残余应变与累积塑性应变间关系主要受动应力幅值影响,当作用于土体的动应力幅值小于临界值时,两者关系曲线呈指数型,当动应力幅值大于等于临界值时,两者关系曲线呈直线型。小动应力幅值作用下,单、分级加载方式对土体累积塑性变形影响较小,滞回曲线形态特征的变化规律基本一致。随动应力幅值增大,分级加载条件下改良膨胀土的滞回曲线表现出相对收敛的状态。