当前以水泥为主要成分的无机类土壤固化剂占据较大市场,但水泥是一种高污染、高能耗及消耗大量资源的材料,因此研究并寻求一种更加环保、优质和廉价的土壤固化剂对实际工程具有重要的意义。地质聚合物是一种由非晶态的硅铝化合物聚合而成的碱激发胶凝材料。其非晶态的硅铝化合物来源于低成本的工业固体废物矿渣、粉煤灰等,通过碱性激发剂的激发,生成具有较高的早期强度,高耐久性的新型经济材料。故在地基处理中采用地质聚合物完全或部分代替水泥作为土壤固化剂具有良好的应用前景。在实际的工程项目中,如公路或者铁路路基工程,其在运营的时候往往承受交通循环荷载的作用,为使地质聚合物更好应用于公路或铁路路基加固,不仅要了解其静态力学性能,更需要充分研究其动态力学特性。因此,本文拟采用一步法配制的地质聚合物替代水泥用以固化软土,研究不同粉煤灰掺量、先期养护压力、养护时间、围压、加载频率和循环应力比对地质聚合物固化软土静态和动态力学性能的影响,为地质聚合物作为新型固化剂在软土地基中的使用奠定一定的理论基础。本文所进行的主要研究工作如下:（1）使用一种配备弯曲元及压力膜传感器的改良型K0应力养护模具用以养护固化软土试样。基于无侧限抗压强度和弯曲元剪切波速等力学参数研究不同粉煤灰掺量、先期养护压力以及养护时间等因素对地质聚合物固化软土的静态力学性能的影响,包括沉降量、排水量、K0值变化趋势、无侧限抗压强度、剪切波速的发展规律。并通过剪切波速建立地质聚合物固化软土在有压力养护条件下强度的预测公式。（2）使用动三轴仪器开展不同粉煤灰掺量、先期养护压力、养护时间、围压、加载频率和循环应力比等影响因素对地质聚合物固化软土的动态力学性能（动剪切模量和阻尼比）的研究。（3）使用扫描电子显微镜—能谱仪（SEM-EDS）以及计算机断层扫描技术（CT）从微观角度对上述影响因素下的地质聚合物固化软土的水化物外貌形态、化学成分以及结构组分进行研究,进而验证宏观力学试验得出的结论和假设。主要研究结论如下:（1）无侧限抗压强度（UCS）、剪切波速（VS）以及K0值的变化趋势分别代表了地质聚合物固化土样强度、内骨架、外骨架在各因素影响下变化过程。基于试验数据,建立了强度与波速之间的经验公式,进而在现场可通过表面波谱法（SASW）对地质聚合物固化软土的强度进行无损检测。（2）地质聚合物固化土样在养护阶段施加先期养护压力会使得固化土样发生沉降、排水等压缩行为,碱性浓度水平也因此发生改变。且随着先期养护压力的增长,地质聚合物固化土样的沉降量、排水量、无侧限抗压强度以及剪切波速皆不断增长。基于SEM-EDS和CT断层扫描结果,表明先期养护压力不仅会使得固化土颗粒的接触面积增大,获得更加紧密的土样结构,而且碱性浓度水平也会有所提高,进一步促进了地质聚合物固化土样的缩聚反应,得到更高的强度和刚度。（3）基于CT断层扫描得出的固化软土结构成分占比情况,发现固化土样的强度和刚度主要由地质聚合物固化土颗粒占比来决定。相比于未掺入粉煤灰颗粒的固化土样,当在地质聚合物固化剂中掺入适量粉煤灰时（即粉煤灰与磨细高炉矿渣的质量比为0.1时）,不但可提升固化软土的碱性浓度水平,促进水化反应速率,亦可改善固化剂与软土颗粒混合搅拌的和易性,增加地质聚合物固化土颗粒的占比,从而有效提高固化软土的强度和刚度,同时减少K0值;当粉煤灰掺量超过一定值时（即粉煤灰与磨细高炉矿渣的质量比大于0.1时）,通过SEM-EDS试验发现固化土样因其碱性浓度水平过高导致碳化反应,从而阻碍固化土样后续的缩聚反应;通过CT断层扫描试验发现过量粉煤灰的固化土样内部存在较多孔隙,形成多孔结构进而影响固化土样强度和刚度的增长。在动态力学性能方面,当粉煤灰与磨细高炉矿渣的质量比为0.1时,动剪切模量最大,阻尼比最小。（4）在动态力学性能方面,随着先期养护压力的增大,动剪切模量不断增大,阻尼比不断减小。因此,在本研究中当地质聚合物固化土样在200 k Pa压力养护时,动剪切模量最高,阻尼比最低;当循环应力比在0.25～10范围内取值,固化土样剪切应变在整个循环加载过程中变化较小,无明显破坏（剪切应变＜1.0%）。而且在相同循环加载次数下,剪切应变随循环应力比的增加而增加。（5）虽然动剪切模量会随着施加围压的增大而提高,但需要注意的是,围压越大,阻尼比却越高。这是因为在给定的循环应力比下,较高的围压会扰动固化土样原先形成的硬化结构,从而导致土样内部先前形成的凝胶物质被破坏。此外,从试验结果可以看出,围压对固化土试样阻尼比的影响主要取决于“粘性阻尼”。循环加载频率的增加对地质聚合物固化土样有不利影响。高频的循环荷载会使得固化土样的变形迅速累积,从而导致试样在给定的循环应力比下可能发生脆性破坏。（6）通过SEM-EDS和CT断层扫描技术发现,随着养护时间流逝,地质聚合物固化软土的孔隙会被不断发生水化反应产生的凝胶所填充,以进一步改善固化土样的整体强度和刚度;同时,也使得结构整体密实度进一步提高以承受循环加载。当固化土试样养护到最久时（本次研究中养护时间最长为14天）,动剪切模量最高,阻尼比最低。