膨胀土由于吸水膨胀失水收缩周期反复导致在其表面产生纵横相错的裂纹,对工程产生严重的危害。水泥作为常见改性膨胀土的化学固化剂,但水泥改性膨胀土越来越无法满足工程上承载力与抗裂性的需求。纳米MgO、聚丙烯纤维(简称纤维)作为新型材料对水泥膨胀土的改良具有广泛的价值,本文分别对以上两种材料展开研究以得出其对水泥膨胀土的改良效果。本文选取河南南阳地区的膨胀土,通过对不同纳米MgO(0.5%、1%、1.5%、2%)、不同纤维(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)掺入比改性水泥膨胀土在龄期为7d和28d时分别进行无侧限抗压强度试验、直接剪切、常规三轴剪切等室内试验,研究了不同因素下对水泥膨胀土力学、强度特性及破坏变形规律。研究的主要工作与成果如下:(1)在无侧限抗压强度试验中,当龄期7d、28d时,不同纳米MgO、纤维掺入比改性水泥膨胀土应力应变曲线均为软化型曲线,曲线存在明显的峰值;水泥膨胀土的抗压强度随着纳米MgO、纤维掺入比增大呈先增大后减少趋势。当纳米MgO掺入比1%时无侧限抗压强度最大,较水泥膨胀土无侧限抗压强度在7d、28d龄期时分别提高17%和33%;当纤维掺入比0.6%时无侧限抗压强度最大,较水泥膨胀土无侧限抗压强度在7d、28d龄期时分别提高13%和17%。纳米MgO、纤维改性水泥膨胀土无侧限抗压强度随着龄期的增长而变大。(2)通过直接剪切试验,在各龄期下,不同纳米MgO、纤维掺入比改性水泥膨胀土的抗剪强度均随荷载的增大呈线性增长;粘聚力随着纳米MgO、纤维掺入比的增大呈先增大后减少趋势,内摩擦角影响不大。在纳米MgO掺入比为1.5%时,较水泥膨胀土粘聚力分别提高93%和65%;在纤维掺入比为0.6%时,较水泥膨胀土粘聚力分别提高34%和58%。总体上在各龄期下,纳米MgO改性水泥膨胀土效果优于纤维改性水泥膨胀土。(3)结合三轴剪切试验,在经历7d和28d养护龄期后,改性水泥膨胀土的偏应力随着围压增大而增大,应力应变曲线均为软化型曲线;纳米MgO掺入比为1.5%时加固效果最佳,较水泥膨胀土粘聚力分别提高94%和72%;纤维掺入比为0.6%时粘聚力最大,较水泥膨胀土粘聚力分别提高58%和47%。在纳米MgO、纤维掺入比一定时均表现出随着围压的升高,改性水泥膨胀土脆性指数降低、延性增加。(4)通过对养护龄期7d时,纳米MgO、纤维改性水泥膨胀土进行SEM与EDS微观测试,分析其微观机理。微观测试结果表明,适量的纳米MgO、纤维能使膨胀土整体结构变得更加密实从而到达加固水泥膨胀土效果;以微观机理解释宏观力学特性。