حل دقیق تر مسائل مکانیک خاک همچون ظرفیت باربری پی ها، مستلزم در نظر گرفتن رفتار خاک در محدوده الاستو پلاستیک و حل همزمان معادلات تعادل، سازگاری و بنیادی می باشد. لذا محاسبه بار واقعی به راحتی امکان پذیر نبوده و روش های که بتوان توسط آن بار حدی را بدون نیاز به حل کامل بدست آورد، همواره مورد توجه محققین بوده است. روش تحلیل حدی یکی از رایج ترین این روش هاست. ظرفیت باربری پی های نواری سطحی بیشتر برای خاک همگن ارائه شده اند. ولی در حقیقت پروفیل مقاومتی خاک زیر پی مخصوصاً برای خاک رس تحکیم عادی و کمی بیش تحکیمی بیشتر به صورت ناهمگن است. در تحقیق حاضر، با روش تحلیل حد بالا به بررسی ظرفیت باربری پی مستقر بر خاک رس با مقاومت برشی زهکشی نشده که با عمق به صورت خطی تغییر می کند، پرداخته شده است. این تحلیل ها شامل حد بالا با استفاده از روش بلوک لغزش و بکارگیری چهار مکانیزم دایره ای، گوه ای ، پرانتل و مکانیزم گسیختگی اصلاح شده و بهینه یابی با الگوریتم ژنتیک و همچنین تحلیل حدی اجزا محدود می باشد. در این تحقیق نتایج ظرفیت باربری از روش بلوک های صلب لغزشی که با افزایش تعداد آن به صورت مکانیزم پرانتل تبدیل می گردند، توافق خوبی با نتایج موجود در متون علمی دارد. همچنین مشاهده نتایج میدان جابجایی از تحلیل حدی اجزا محدود، شباهت آنرا با مکانیزم گسیختگی پرانتل را به اثبات می رساند و مقادیر ضریب ظرفیت باربری همخوانی خوبی با نتایج مکانیزم اصلاح شده و سایر متون علمی دارد. در نهایت رابطه ی ساده ای برای در خاک رسی که چسبندگی آن با عمق تغییر می کند ارائه گشته است.

خاک های رسی متورم شونده معمولاً با تغییر رطوبت، تغییر حجم می دهند و در عین حال دارای مقاومت اندکی هستند. این ویژگی های خاک های رسی سبب محدودیت و ریسک پذیری زیاد احداث بنا، سد، بزرگراه و سایر سازه های مهندسی برروی آن ها شده است. یکی از راه های غلبه بر ضعف های مذکور در خاک های رسی، تثبیت خاک با مواد اصلاح کننده مناسب است. در تحقیق حاضر با رویکرد زیست محیطی سعی شده تا با اضافه نمودن پسماند صنایع ذوب آهن (سرباره) و کارخانجات فرش (الیاف اکریلیک) به خاک های متورم شونده بنتونیت(b) با رده تورمی خیلی بالا و ترکیب رس با ده درصد بنتونیت(b10+c) با رده تورمی بالا، میزان اصلاح خاک سنجیده شود. در این راستا آزمایشات لازم با استفاده از برنامه آماری طراحی شده و اثرات متغیرهای مستقل با اضافه نمودن درصدهای مختلف از سرباره (صفر-25درصد)، الیاف (2/0-3درصد) و نسبت طول به ضخامت الیاف (5-45) به خاک های مورد مطالعه، بهبود و اصلاح خاک از نظر تورم، تراکم و مقاومت مطالعه گردید. نتایج نشان داد که با افزودن 25 درصدی سرباره به خاک b فشار تورم و تورم آزاد تقریباً 50درصد نسبت به خاک اصلاح نشده، کاهش یافته و در شرایط مشابه برای خاک b10+c، فشار تورم و تورم آزاد حدود 92درصد کاهش یافته است. در خاک b با افزودن 3درصد الیاف با نسبت l/d برابر 25، میزان فشار تورم و تورم آزاد نسبت به خاک اصلاح نشده به ترتیب 25 و 70درصد کاهش یافته است و در خاک b10+c، با شرایط مشابه فشار تورم و تورم آزاد بترتیب 88 و 92درصد کاهش یافتند. با میزان ثابت 1/6 درصد الیاف و تغییر l/d از 5 به 45، فشار تورم و تورم آزاد در هر دو خاک حدود 40 درصد کاهش یافتند. در هر دو خاک اثر سرباره و الیاف درجهت کاهش تورم و فشار تورم بوده و اثر سرباره نسبت به اثر الیاف و l/d بیشتر بوده است. با توجه به نمودارهای شرایط بهینه برای خاک b به منظور کاهش تورم با مقدار مناسب از مواد اصلاح کننده، مقدار سرباره و الیاف و l/d بترتیب، 25درصد ، 2/5 درصد، 40 ارزیابی شد که رده تورمی خاک را به رده تورمی متوسط رسانده است. شرایط بهینه برای خاک b10+c به منظور کاهش تورم و افزایش مقاومت فشاری، با مقدار مناسب از مواد اصلاح کننده، مقدار سرباره و الیاف و l/d بترتیب 15درصد، 0/4 درصد و 45 برآورد شد و درصد تورم و فشار تورم را به ترتیب از 8/65 درصد وkpa 65/80 به 1 درصد وkpa17 رساند و رده تورمی خاک را به رده پایین رساند.