红黏土是碳酸盐岩类岩石在湿和热互相交替的气候条件下,并且经过物理风化、化学风化以及红土化等共同作用形成的一种特殊性黏土,主要分布在我国四川东部、云贵高原、两湖、两广等地区。广西桂林地区是国内碳酸岩溶发育最为普遍的地区之一,地表土层主要以红黏土为主。红黏土具有高强度和低压缩性的良好力学性能,却对应着高孔隙比、高塑性、高天然含水率等特殊的工程特性,从而引起地基不均匀沉降、建筑物变形、边坡失稳、路面开裂等病害,随着国家基础设施建设的蓬勃发展,对红黏土工程性质的要求也越来越高。由此本文采用纳米石墨粉、纳米膨润土、纳米碳酸钙三种纳米材料作为掺加剂,探讨纳米材料对红黏土工程性质的影响。由于纳米材料具有粒径小、表面能高、比表面积大和表面原子所占比例大等特点,因此具备了表面效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等纳米效应。每种纳米材料又具有其独特的性质,本文在红黏土最优含水率条件下,分别将三种纳米材料以1%的含量掺入其中,制取不同干密度的试验土样,再与不掺加纳米材料的红黏土进行对比,通过液塑限试验、三轴剪切试验、直剪试验、X射线衍射试验、X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验、压汞试验得出以下结论:(1)宏观上,不同纳米材料改变了重塑红黏土的液塑限、抗剪强度指标和抗剪强度,纳米石墨粉改善重塑红黏土力学性质的效果最为明显,其次是纳米膨润土,纳米碳酸钙使重塑红黏土的力学性质减弱;随着围压、干密度的增加,重塑红黏土的力学性质呈阶梯式增长。(2)物质组成上,通过X射线衍射试验、X射线荧光光谱分析对加入纳米材料前后红黏土矿物和氧化物进行定性、定量分析,通过其性质及含量的变化分析主量元素、矿物成分变化引起重塑红黏土力学变化的原理。(3)微观上,通过扫描电镜试验、压汞试验分析加入纳米材料前后重塑红黏土微观结构的变化规律,阐述引起宏观力学性质变化的微观机理,试验结果表明:红黏土土颗粒主要以粒团、叠片等形式搭建结构骨架,纳米材料对重塑红黏土小孔隙的影响相对较大,纳米石墨粉、纳米膨润土使其孔隙明显减少,可以明显改善重塑红黏土结构。