膨胀岩是一种特殊的软岩，具有典型的胀缩性、超固结性、多裂隙性。膨胀岩（土）所处的地理位置多是干旱和半干旱地区，天然状态下呈现较硬状态，具有很高的抗剪强度；但是，随着雨水的入渗，土体含水率上升，其抗剪强度会大幅下降，表现出“变动强度”的性质。由于膨胀岩（土）的强度受到岩性、应力应变历史、裂隙状态、含水率等多方面特性的影响，膨胀岩（土）强度变异性较大，工程中要准确的测定其强度有较大的困难。本课题依托南水北调中线工程一期工程总干渠新乡膨胀岩（土）试验段（潞王坟段）工程通过室内试验、现场测试等多种手段来研究膨胀岩的力学特性。主要研究工作及所得到的认识如下：　　 （1）详细分析了新乡潞王坟膨胀岩试验段的工程地质环境，取样进行了大量的室内基本土性试验，得到了新乡潞王坟膨胀岩试验段膨胀岩（土）的基本物理力学性质。　　 （2）针对膨胀岩不同岩层、不同裂隙结构面分布等进行现场大型直剪试验和室内大型直剪试验，获取了膨胀岩的原状强度。成果表明：在现场岩体剪切试验中，随剪切位移的增长，剪应力很迅速的增加到峰值，当剪切位移仅仅为3～8mm时，剪应力就达到了峰值，之后剪切位移快速增长，剪应力迅速下降。裂隙对粘土岩强度有重大的影响，粘土岩的裂隙面强度<裂隙带强度<岩体强度。粘土岩裂隙面强度的内摩擦角仅为裂隙带强度的45％左右，粘聚力仅为裂隙带强度的47％左右。裂隙带强度的内摩擦角仅为岩体强度的60％左右，粘聚力仅为岩体强度的42％左右。室内大型直剪试验结果显示：泥灰岩的室内外试验结果一致性好，室内粘土岩大型直剪试验不能反映裂隙对粘土岩强度的影响。此规律是否具有普遍性，还需要更多的工作来证实。　　 （3）通过控制含水率、干密度进行室内常规直剪试验探讨膨胀土强度的变化规律，试验结果表明：高密度条件下，剪应力-剪切位移关系曲线是软化型，随着含水率、垂直压力的增加，剪应力-剪切位移关系曲线从软化型发展成稳态型；内摩擦角（）、凝聚力c与干密度ρd成良好的二次函数关系，凝聚力c与干密度ρd成良好的指数函数关系，内摩擦角（）、凝聚力c与含水率w成良好的线性关系。　　 （4）进行了粘土岩的三轴剪切试验，成果表明：原状样的CD试验应力-应变关系曲线为软化型，峰值对应的轴向应变为1％～2％，峰值后强度下降较多；重塑样应力-应变关系为稳态型应变硬化曲线，以塑性破坏为主；同时，原状样和重塑样都具有一定得剪胀性。随着含水率的增加，重塑样的CU抗剪强度逐渐降低。低围压作用下，应力-应变曲线软化特征明显，到达峰值时轴向应变为5％～8％；随着围压的增加，虽然达到峰值时轴向应变增大，但是土体的破坏仍呈现一定程度的脆性破坏性质，即剪切微裂隙在很短的时间内发展成剪切面，破坏具有突然性，破坏后强度迅速下降。　　 （5）进行了粘土岩的无侧限抗压强度试验，成果表明：原状样破坏模式接近脆性破坏，破坏时轴向应变为2％，剪切面明显且沿原生裂隙开展；重塑样的破坏带有一定脆性破坏性质，重塑样的应力-应变曲线为软化型。原状样无侧限抗压强度为重塑样的50％，初始切线模量为重塑样的2倍；重塑样的无侧限抗压强度、初始切线模量都随干密度的增大而增大，且增幅变大；表明的提高干密度对粘土岩无侧限抗压强度、初始切线模量的提高效果显著。