中国的红黏土主要分布在南方,如云南、广东、广西、湖南、贵州等省份,总暴露面积大于20万平方公里。红黏土是一种有着含水率高、液限高、可塑性高、孔隙比高等特殊工程性能的填筑材料,施工难度大。而且在南方地区雨水多,又多为沿海地区,红粘土的长期强度和稳定性在干湿循环作用下下降,所以在开发利用前对其进行处理可以提高强度和稳定性,用于沿海路堤、海堤等工程。由于南方红粘土的多样性和成分的复杂性,不同的外加剂和固化剂具有不同的固化效果。因此,研究南方红粘土固化剂的制备,红黏土固化土的力学性能及其在不同因素下的强度和变形特性分析,固化剂和外加剂对固化效果和固化机理的影响,对指导工程实践具有重要意义。本文在总结前人研究的基础上,对四种固化剂配比的固化土进行了室内试验,分析了影响固化土工程性能的各种因素。设置了不同水泥粉煤灰和掺固化剂掺量、养护龄期、干湿循环次数等初始条件,通过测定界限含水率、密实度、无侧限抗压强度、直剪强度、压缩性、耐久性等,分析了固化土的塑性指数、最大干密度、强度指标、压缩性、耐干湿循环能力、抗冻和水稳定性,详细研究南方红黏土的工程特性,结果表明红粘土具有良好的压实性和较高强度;并进行了固化土与素土的强度和耐久性的比较研究。主要结果如下:(1)通过室内单掺和复掺试验,分析了固化剂、水泥和粉煤灰对南方红黏土塑性指数和液体指数的影响和变化。得出固化剂的初选配方,初步确定4种不同配比(4%水泥+6%粉煤灰、6%水泥+4%粉煤灰、4%水泥+6%粉煤灰+0.5%浓度固化剂、6%水泥+4%粉煤灰+0.5%浓度固化剂)的混合固化剂。(2)通过击实试验找出4种不同配比固化土的最优含水率和最大干密度,分析固化剂对红黏土的压实特性的影响,发现在相同的击实功下,含有固化剂的固化土最大干密度大于原土0.02g/cm3,而最优含水率小于原土3.1%~3.3%,固化土具有良好的压实性。(3)通过无侧限抗压强度试验和直剪试验,分析研究了水泥掺量、粉煤灰掺量、固化剂掺量等因素对红黏土的无侧限抗压强度和抗剪强度的影响规律,结果表明,4种配方的7d无侧限抗压强度均达到了素土的两倍以上,强度已经达到了较高水平。复掺10%混合料(4%水泥+6%粉煤灰),0.5%浓度固化剂的固化土强度是同比例下单掺水泥、粉煤灰固化土强度的1.2倍,且比原土强度高84.4kPa。(4)通过测试素土和4种不同配比固化土的压缩模量和孔隙比,分析了固化土的压缩性,为后面的工程应用仿真研究提供可靠的参数。结果表明,压实红黏土的压缩模量基本随固化剂掺入量的增加而增大,说明固化剂可降低红黏土的压缩性。(5)对4种不同配比固化土与素土进行了耐久性试验研究,结果表明,掺入水泥对固化土的水稳性有重要的作用,有利于其早期强度的形成;适当增加粉煤灰的掺量可以提高其抗冻性;素土崩解性强,固化土的崩解性较弱,甚至不崩解。综合考虑各项技术性能,配方(4%水泥+6%粉煤灰+0.5%浓度固化剂)固化土强度高,满足耐久性的需要,并具有良好的水稳性,是加固南方红黏土的最佳配方。(6)利用ABAQUS软件对固化土进行工程应用仿真分析,分别研究了素土和固化土填筑路堤的沉降和廉江市湍流围海堤边坡稳定,计算表明,固化剂加固红黏土填筑路堤可以使沉降量降低0.42m,海堤安全系数提高0.332。证明用本文所研究得到的固化剂配方加固红黏土,可以满足路堤变形和稳定性要求,是沿海路堤、海堤工程、特殊基础建设工程的优良填料,具有广阔的应用前景。