湘西分布大量红砂岩,此类岩石体具有强度较低,水稳定差易崩解的特性。如何有效利用红砂岩用作填料填筑路基是此工程需要解决的问题。本文通过现场调研、土工试验、工程现场检测、理论分析等,研究了湘西红砂岩改良土力学特性,并用于实际工程应用。主要研究工作包括如下内容:(1)基于室内试验,分析了湖南某高速公路风化红砂岩的矿物成分、崩解特性、粒度分布、液塑限、击实特性等物理性质,为红砂岩力学性质的研究提供基础资料。(2)开展了红砂岩原状土的承载比CBR,膨胀性,直接剪切、回弹模量等试验,研究了红砂岩的基本力学性质。(3)通过承载比CBR,直接剪切,回弹模量以及干湿循环作用下无侧限抗压等试验进行了红砂岩改良土的力学特性研究,分析比较了国内外红砂岩改良的改良效果。通过比较石灰和水泥的力学特性并结合工程实际,选取水泥作为湘西某公路红砂岩填料的改良方案。(4)水泥改良红砂岩试样在常规三轴试验条件下,其试验曲线可以用双曲线来描述,并且应力-应变关系满足邓肯一张模型。利用三个围压环境下莫尔圆的回归切线方程,由摩尔-库伦原理推定了红砂岩原状土和改良土内摩擦角和粘聚力,揭示了掺入水泥可以大大提升红砂岩的粘聚力和内摩擦角。随着水泥的掺量的增加改良土体的抗剪强度和初始变形模量逐步增强。水泥掺量对破坏比的影响并不明显,未改良的红砂岩土初始模量、极限偏应力差是小于水泥改良红砂岩土体的。而初始变形模量和参数K、n的值都随着水泥的增加而增大。(5)基于D-P模型的变形分析表明,风化红砂岩路基在行车荷载作用下路基最大变形值为2.71mm,大于设计要求的1.77mm。采用3%水泥掺量的路基最大变形为1.66mm,符合设计要求,但此时路基土接近塑性破坏。当采用4%水泥掺量时,路基最大变形为1.12mm,路基的应力-应变状态与试验结论基本吻合。(6)通过比较现场改良段与未改良段试验路现场试验结果可知:红砂岩改良土填筑的路基满足设计要求。