膨胀土对环境湿热变化尤为敏感，开挖的膨胀土堑坡常常在雨季发生失稳;因膨胀土特殊的性质使得其尺寸效应和应力释放效应较一般黏性土显著，室内试验用于评价膨胀土物理力学特性可能存在偏差。因此，充分认识和准确评价膨胀土的原位力学性状、堑坡失稳机制和长期稳定性具有重要意义。本文依托内邓高速公路堑坡工程背景，针对膨胀土堑坡防护工程中的施工工序、以及降雨入渗诱发灾害频发，对南阳膨胀土的强度特性、刚度特性及蠕变特性进行了系统地研究，以期更加深入地认识膨胀土堑坡滑坡机制，服务于实际工程的设计和施工。主要研究内容和结果如下:　　(1)结合原位孔内剪切试验、室内直剪试验和室内三轴固结不排水试验，研究了降雨入渗和施工工序对膨胀土强度特性的影响规律。结果表明，浸水对膨胀土抗剪强度的影响表现在黏聚力的减小，内摩擦角变化不大。预加载荷对膨胀土抗剪强度的影响主要表现在黏聚力的增加，其与黏聚力和内摩擦角分别呈线性正相关和线性负相关。　　(2)对比分析原位孔内剪切试验、室内直剪试验和三轴固结不排水试验得到的强度参数，发现室内试验得到的强度参数偏大。基于强度试验结果，利用有限元强度折减法对实际失稳堑坡的稳定性进行分析。结果表明，采用原位孔内剪切强度参数的堑坡稳定性分析结果与实际十分吻合，建议考虑降雨入渗的原位孔内剪切试验的膨胀土强度作为膨胀土地区重大工程的设计参数更为合理。同时，提出了通过建立预加载荷与安全系数的关系，根据工程要求达到的安全系数来确定预加载荷的大小。　　(3)系统地开展了应力历史和固结时间效应影响下的南阳膨胀土共振柱试验，结果表明，应力历史和应力水平对膨胀土的最大剪切模量及剪切模量随应变衰减规律都有显著影响;卸荷程度越大，剪切模量的不确定性越大，工程设计中应充分考虑应力历史对动力参数的影响。膨胀土刚度的时间效应依赖于应力路径，加载路径下其最大剪切模量与时间的对数呈线性正相关，卸载路径下其最大剪切模量与时间的对数先呈线性负相关，后呈线性正相关。但阻尼比的应力历史效应和时间效应的规律性不显著。　　(4)基于共振柱试验和原位地震扁铲侧胀试验，推求了膨胀土的原位G-γ衰减曲线。结果表明，相同应力历史下，膨胀土的原位剪切模量较室内共振柱试验得到的剪切模量大，且随着应变的发展衰减更快，室内加卸载过程难以还原膨胀土的原位性状。　　(5)结合原位旁压蠕变试验、室内三轴加载剪切蠕变试验和三轴卸荷剪切蠕变试验，研究了恒定荷载下膨胀土变形随时间的发展规律。结果表明，膨胀土的原位蠕变特性与原状样的三轴压缩蠕变特性存在差异，尤其表现在蠕变破坏阶段，原位土体因变形过大而发生蠕变破坏，未出现明显加速蠕变阶段;三轴压缩蠕变过程中，变形和体应变随时间的发展规律都依赖于应力路径，低应力水平下，加载蠕变和卸荷蠕变的体应变随时间发展分别呈现先剪缩后剪胀和先剪胀后剪缩的相反规律，但土体进入蠕变破坏阶段，两者均表现出明显的剪胀特性。　　(6)土体蠕变模型的建立是蠕变特性研究的核心课题，基于经验模型直观简单但通用性差的特点，元件模型直观简单、物理意义明确但参数多且无法描述加速蠕变特性的特点，提出了非线性经验模型和平面应变条件、三维压缩应力状态下的非线性四元件模型。两种模型都能很好地描述膨胀土的蠕变性状，适用性较强;此外，两种模型均能近似计算得到土体的临界破坏应力。