膨胀土吸水膨胀失水收缩。当膨胀土的膨胀受到约束时,就会产生明显的膨胀应力。因此,当支挡结构（如挡土墙）后为膨胀土时,支挡结构不仅受到膨胀土自身重力和地表超载引起的土压力,还受到膨胀土吸水膨胀产生的侧向膨胀力的作用。在挡墙后设置一定厚度的聚苯乙烯泡沫（Expanded polystyrene,EPS）缓冲层,则可明显降低作用在挡墙上的侧压力。但目前对“膨胀土-EPS缓冲层-挡墙”这一体系的研究明显不足,致使其应用与发展受到制约。本文在对膨胀土的膨胀后侧压力（竖向荷载引起的侧压力和吸水膨胀引起的侧向膨胀力之和）和EPS进行单独试验研究后,通过室内试验、数值模拟和理论分析对膨胀土-EPS缓冲层-挡墙体系进行研究,以揭示EPS缓冲层与膨胀土、挡墙的相互作用机理,提出EPS缓冲层选取要求和侧压力的分析计算模型,为EPS缓冲层在膨胀土挡墙及类似结构的应用提供依据,为膨胀土-EPS缓冲层-挡墙体系的工程设计提供参考。本文采用南阳中膨胀土和不同密度的EPS开展室内试验,用有限元方法对膨胀土-EPS缓冲层-挡墙体系进行数值分析,进而开展理论分析,得到如下主要结论:（1）改进了K0固结仪（侧压力仪、静止侧压力系数仪）,并用改进后的K0固结仪研究了可能影响膨胀土膨胀后侧压力的因素。结果表明,竖向荷载、干密度、初始含水率、增湿含水率对膨胀后侧压力影响较大;干-湿循环、压实引起的残余侧压力不会对膨胀后侧压力造成明显影响;侧向膨胀力受膨胀土的膨胀变形和弹性模量的影响,在膨胀过程中,侧向膨胀力可能会出现峰值;现有计算侧向膨胀力的方法并不方便准确,用改进后的K0固结仪直接测量更简单可靠。（2）为了探明膨胀土的反复胀-缩变形对EPS缓冲层力学性质的影响,对经历应力历史作用后的EPS的应力-应变特性、蠕变特性和应力松弛特性进行了研究。结果表明,应力历史会增加EPS的弹性段,减小EPS的弹性模量,蠕变和应力松弛均会降低。这表明膨胀土的反复胀-缩变形不会使EPS缓冲层的减压性能降低。（3）对膨胀土-缓冲层-挡墙体系进行单元体试验。结果表明,EPS缓冲层的减压效果比非膨胀黏土（Cohesive non-swelling soil,CNS）和砂缓冲层都要好,且EPS密度越小,减压效果越好。同时,EPS缓冲层的减压效果也受竖向荷载的影响,当竖向荷载等于使膨胀土竖向膨胀率为0时的荷载时,减压效果最好。随着干-湿循环次数的增加,EPS缓冲层的减压效果趋于稳定。（4）采用ABAQUS有限元软件,通过温度场类比湿度场、升温膨胀类比增湿膨胀来模拟膨胀土的吸水膨胀,对膨胀土-EPS缓冲层-挡墙体系进行了数值模拟。通过与试验结果的对比,验证了有限元模拟的可行性,并对可能影响EPS缓冲层减压效果的主要因素进行了参数分析。数值模拟结果表明,EPS缓冲层的厚度越大密度越小、膨胀土的宽度越小、挡墙的高度越小,EPS缓冲层的减压效果越好,宜选用EPS12为减压缓冲层;EPS缓冲层宜采用沿墙背全高倒阶梯形布置（靠近墙顶厚度大,靠近墙底厚度小）或等厚布置;降雨强度和降雨持续时间主要通过影响膨胀土的弹性模量来影响EPS缓冲层的减压效果。（5）通过试验和数值模拟揭示了EPS缓冲层与膨胀土、挡墙相互作用机理:（1）由于EPS弹性模量小,在膨胀土侧压力的作用下,EPS缓冲层产生压缩变形,使得膨胀土的侧向膨胀力得以释放,作用在挡墙上的侧压力减小;（2）土体在EPS缓冲层侧向压缩变形的同时也发生等量的侧向变形,使得膨胀土自身的抗剪强度得以发挥,作用在挡墙上的侧压力减小;（3）EPS缓冲层与膨胀土、挡墙之间存在摩擦,使EPS缓冲层受到力矩的作用,挡墙上侧压力重分布,作用在挡墙上部的侧压力增加而下部的侧压力减小,作用在挡墙上的倾覆力矩增加但水平推力变化不大。根据一定假设和对EPS缓冲层、挡墙的受力分析,提出了衬有EPS缓冲层的膨胀土挡墙侧压力的计算模型,并以重力式挡墙为例,说明了膨胀土-EPS缓冲层-挡墙体系的设计方法。