西南红层区软基具有高压缩性、易沉降、排水差、固结慢的不良特性，若直接在红层软基上修筑路堤，上覆荷载和车辆动载会对其产生过大的竖向沉降，并造成沿基底的横向滑移，给工程埋下安全隐患。碎石挤密桩作为常用的软弱土地基处置方法，由于施工灵活易掌握、对周边干扰小、原材料要求低、对天气敏感性小等优点，具备在山区丘陵地带、工程地质条件复杂环境下应用的特质。但碎石挤密桩能否完全适应红层软基易崩解、遇水易软化的不良特性尚不清楚，红层软基变形和稳定性能尚需理论验证，且处治后复合地基的沉降变形控制和预估能否采用现有模型尚不得而知。因此，本文综合利用室内试验、数值模拟、沉降监测和理论建模等手段，分析了西南红层软基的成因机理和工程特性，构建了红层软基上路基变形和红层软基碎石桩处治模型，揭示了处治前后路基变形与稳定性能。依托纳黔高速公路，提出了碎石挤密桩施工工艺，开展了现场沉降监测并提出了碎石挤密桩处治西南红层沉降预测模型，验证碎石桩处理西南红层区软基的实用性。主要工作及成果如下：
　　(1)红层软基的成因是由于岩体受强风化作用，在炎热干燥的气候环境下氧化加剧，形成红色外观的碎屑沉积岩。矿物成分主要为石英、蒙脱石、伊利石、长石、方解石等。以蒙脱石、伊利石为主的片状矿物，具有遇水易膨胀的特性，在自然环境作用下易风化、易崩解。
　　(2)西南红层软基属于低液限黏土，以2mm以下的粉黏粒和砂粒为主。随着主应力差增加，轴向应变先快速增长后逐渐趋于稳定；围压越大，发生相同轴向应变所需的主应力差越大。粘聚力c为5.5kPa、内摩擦角φ为12.18°。
　　(3)对于天然红层软基，随着路基填土高度增加，地基土中竖向位移加大，发生水平位移的范围逐渐向路堤坡脚处集中。路基填筑过程中，边坡安全系数呈双曲线型的趋势逐渐降低，当填筑达到5m时，路堤边坡安全系数小于1.2，边坡失稳。
　　(4)采用碎石桩处治红层软基，路基填筑完成时的路基最大沉降量约为处治前的1/4。路基填筑高度5m时的边坡安全系数为1.42，边坡稳定。
　　(5)随着桩径增大，路堤安全系数先快速上升，后逐渐趋缓，桩径大于80cm后，对路堤提高稳定性的效益有限；随着桩间距的增大，路堤安全系数先快速降低，后趋于稳定，待桩间距达到2.5倍桩径时又快速降低，且低于1.2的临界值，说明桩间距与桩径的比值处于1.5~2.5较合适。
　　(6)路基沉降量在中心位置最大，向两侧逐渐减小，并出现小幅波浪形变化。路线中心施工期沉降量为11.33mm，工后180d软基累计最大沉降量约为22.16mm。工后最大沉降为路线中心处的10.83mm，工后沉降基本趋于稳定。
　　(7)路基沉降量随着路基逐层填筑快速增加，待施工结束后趋于平稳，工后180天后的沉降速率几乎为0。累计沉降量拟合可用指数型曲线，预测值与实测值的匹配度超过95%。说明了指数法适用于碎石桩处治红层软基的沉降预测，且碎石挤密桩能合理控制红层软基的沉降变形，满足工程需要。