粉质黏土是一种特殊的黏性土,具有结构性强、多孔隙性、水敏感性强等特点。粉质黏土常用做路基和地基填料使用,在遇到降雨、冰冻等气候环境变化时,具有显著毛细现象,吸水能力比较强,能长期保持水分,使水分不易挥发,导致粉质黏土土粒之间的结构连接减弱,土的物理力学性质发生变化,容易出现路基和地基承载力降低等问题。因此通过合适的固化剂对其进行改良,提高粉质黏土的强度,避免出现工程事故和灾害,使其符合相关工程规范的要求十分重要。本文依托湖南省重点学科建设项目(2013ZDXK006)和现代木结构工程材制造及应用技术湖南省工程实验室开放基金项目(HELFMTS1707),基于对粉质黏土的原状土和重塑土的固结试验,研究了含水率对粉质黏土的结构性影响规律;基于生物酶改良粉质黏土基本物理力学性质试验,研究了生物酶对粉质黏土的基本物理力学性质的影响规律;基于生物酶改良粉质黏土的三轴剪切试验,得到了生物酶改良粉质黏土的应力-应变关系,建立了应力比参数模型,并通过其对试验数据进行预测,同时建立了基于扰动状态理论的修正Duncan-Chang模型,对生物酶改良粉质黏土的应力-应变关系预测,主要研究内容如下:1、基于一维固结试验,对原状土和重塑土的压缩曲线和压缩性指标进行对比分析,采用3次多项式模型和还原曲线模型,得到原状土的结构屈服压力、先期固结压力和结构强度,并分析含水率对原状土的结构性的影响,为地基和路基工程应用提供理论分析基础。2、基于生物酶、石灰和水泥改良粉质黏土的液塑限试验、击实试验、自由膨胀率试验、直接剪切试验等,分析了生物酶、石灰和水泥对粉质黏土的物理力学指标的影响规律,试验数据表明,三种固化剂的改良效果从优到差为:生物酶、石灰、水泥。3、基于生物酶改良粉质黏土的三轴固结不排水试验,根据生物酶改良粉质黏土的强度提高规律,定义了应力比参数Sη,并得到不同围压σ3、不同生物酶掺量m%下的粉质黏土的应力比参数Sη的变化规律。同时综合考虑球应力p、剪应力q、围压σ3、生物酶掺量m%等因素,建立了生物酶改良粉质黏土的应力比参数模型,通过此模型可以对不同围压σ3、不同生物酶掺量m%下的粉质黏土的应力比参数进行预测,经验证预测效果良好。4、基于生物酶改良粉质黏土的三轴固结不排水试验,结合Duncan-Chang模型,得到了生物酶掺量对Duncan-Chang模型中的粘聚力c和内摩擦角φ、初始切线模量Ei、峰值强度(σ1-σ3)f、主应力差渐进值(σ1-σ3)lt、破坏比Rf、参数K、n、K1、n1影响规律。结合扰动状态理论,建立了生物酶改良粉质黏土的修正Duncan-Chang模型,较Duncan-Chang模型能更好地预测不同生物酶掺量扰动影响下的粉质黏土的应力-应变关系。