盐源县龙塘水库及灌区工程沿线以昔格达黏土岩为主，部分具有弱膨胀性。为利用弱膨胀黏土岩作为渠道回填料，通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）测试，从微观角度分析了弱膨胀黏土岩的成分与微观结构特征。选取液限、塑性指数、自由膨胀率及粒径小于0.005 mm的颗粒含量为评价指标，研究不同改良剂（粉煤灰、水泥及生石灰）及掺量改良作用下昔格达弱膨胀黏土岩的工程性质，并对改良试样的强度参数进行了研究，以评价改良效果、选定改良方案。结果表明：盐源县弱膨胀黏土岩中存在较高含量的伊蒙混层矿物，微结构多呈片状且面-面相叠或边-面相叠；3种改良剂均对弱膨胀黏土岩有改良作用，且随着改良剂掺量的提高，界限含水率、黏粒含量、最大干密度及最优含水率有一定幅度降低。从改良黏土岩膨胀性来看，掺量8%以内粉煤灰难以抑制黏土岩膨胀性，同等掺量条件下，生石灰抑制膨胀性效果最好，水泥次之，粉煤灰最差；从改良黏土岩力学性质来看，水泥改良试样的压缩特性及抗剪强度增幅较大，生石灰次之。水泥改良昔格达黏土岩弱膨胀性掺量不低于6%，生石灰改良昔格达黏土岩弱膨胀性掺量不低于4%。