本文选取南水北调中线河南省新乡潞王坟段第Ⅳ渠段的膨胀土,采用新乡原阳县的黄泛区粉砂土作为掺合料进行改良。膨胀土由膨胀岩受风成、水成的双重侵蚀作用下形成,在不同环境及地区下形成的膨胀土性质及内部组成成分往往各具异性,而组成成分、内部结构与微观构造又决定了土体的工程特性。土体成分决定了其本身的物理力学性质,膨胀土中含有的蒙脱石等成分的含量影响了其涨缩潜势的大小,土体内部颗粒的排列结构及孔隙结构特性对强度及变形能力有很大影响,因此对膨胀土做全面的分析,要从物质组成着手,结合物理力学实验,并从微观角度研究土体内部结构的特性。所以本文主要在土工试验进行物理力学特性分析的基础上,选取不同试验状态下的土样进行微观试验分析:试验选取无荷载膨胀率试验、固结试验、三轴剪切试验,并对不同试验条件下的土体微观结构进行定性分析,对土体孔隙的分形特征变化做定量分析。本文研究结果表明:(1)通过无荷载膨胀率试验及在浸水0h、3h、24h、72h后微观图像,并结合X射线衍射试验获取膨胀土的物质组成成分得到,膨胀土的涨缩潜势的大小主要受颗粒间的接触、排列方式,孔隙的分布特征及组成物质成分中的蒙脱石的含量影响。(2)通过固结试验、三轴剪切试验及相应微观结构的分析发现,土体的压缩性、强度特性主要与土体内部颗粒间结构的排列形式、颗粒的紧密程度及孔隙的分布特征等有关。(3)通过IPP+MATLAB软件对微观图像进行定量分析发现,该膨胀土及粉砂土改良后的膨胀土,孔隙分布具有明显的分形特性。且根据计算分析得到的不同状况下孔隙分形维数,发现随着浸水时间的增长,土体内部孔隙维数呈不断增加的趋势;固结试验中分形维数,分形维数随固结压力的增大而增加,在400k Pa时出现明显的转折性;随着为围压值的增大,土体孔隙的分形维数逐渐增加。发现分形维数的大小与浸水时间、固结压力及三轴剪切围压的大小具有明显规律性。(4)通过对不同试验条件下的微观结果进行对比分析,发现改良土的整体分形维数变化量较小,内部颗粒结构较稳定,孔隙分布均一,结构整体性较好,黄泛区粉砂土改良膨胀土具有一定明显的效果。