软土在我国沿海地区广泛分布,由于软土具有天然含水量高,抗剪强度低,压缩性高的特点,因而开展工程建设时需要对软土地基进行加固处理。透水刚性桩集合了排水固结法和复合地基法的优点,能够加速地基土的固结,提高地基土的承载力,减小工后沉降,减小挤土效应,是一种具有良好发展前景的新型地基处理方法。目前关于透水刚性桩复合地基的研究较少,还没有形成系统的研究成果来指导设计和现场施工。因此,有必要对透水刚性桩复合地基的固结与承载特性开展研究。本文针对透水刚性桩复合地基的固结特性与承载特性,采用模型试验和数值分析的手段,研究荷载作用下透水刚性桩的固结机理、孔压消散规律、固结沉降的影响因素、桩土应力比和荷载分担比、桩身轴力及侧摩阻力的发挥情况,主要研究内容和成果如下:(1)制备了设计孔隙率为20%、25%、30%、35%的透水混凝土模型桩及试件,并对相关性能参数进行了测定,进行了透水刚性桩复合地基在分级荷载作用下的固结模型试验,研究固结过程中加固与承载机理。(2)通过透水刚性桩复合地基在分级荷载作用下的固结模型试验可以得出,相比不透水桩复合地基,透水刚性桩复合地基可以提高地基土体的固结速率,缩短固结时间,随着荷载的增加,加速固结的效果越突出。设计孔隙率为30%的透水刚性桩与不透水桩相比,固结时间可缩短30.3%左右。径向越靠近桩孔压消散越快,加速固结效果越好。在加载瞬间,透水桩复合地基超孔压的上升值要比不透水桩的小,水平方向越靠近桩差值越大,竖直方向越往下差值越小。(3)通过分析荷载作用下透水刚性桩复合地基的桩土应力比和桩体荷载分担比、桩身轴力与侧摩阻力、桩周土体试验前后轻型动力触探击数等指标,可以得出随着荷载的增加和桩周土体的固结,透水刚性桩的桩土应力比和桩体荷载分担比呈现先增加后下降然后平缓的趋势。桩身轴力呈现上大下小的分布,桩体下部的轴力增加幅度变小,桩体上部出现负摩阻力,桩体下部侧摩阻力先发挥作用,上部后发挥作用等规律,表明透水刚性桩能够提高桩周土体强度和承载力,发挥桩周土体承担荷载的作用。与不透水桩相比,透水刚性桩能够提高侧摩阻力,平均增幅为11%左右。相比不透水桩和试验前,透水刚性桩复合地基的轻型动力触探击数有了显著增加,平均值是试验前的4.8倍,是不透水桩的2.6倍。(4)通过淤堵试验可以得出,在设计孔隙率相同的条件下,砂土、粉土、粘土对透水混凝土的淤堵影响依次递增,同一种土作用下,随着孔隙率增加,透水混凝土的淤堵减弱,透水混凝土渗透衰减率与孔隙堵塞率具有类似的规律。(5)通过建立轴对称模型对模型试验进行了数值模拟和对比分析,结果表明,数值模拟结果与模型试验相一致。根据数值模拟的结果可以得出,与天然地基和不透水桩复合地基相比,透水桩复合地基可以缩短17.9%、22.0%的固结时间。与天然地基相比,透水刚性桩复合地基固结完成的最终沉降减少了7.0%左右,与不透水桩复合地基相比,沉降基本相同。在加载瞬间,透水桩复合地基超孔压的上升值比不透水桩复合地基和天然地基的都要小。透水刚性桩复合地基的桩侧摩阻力要比不透水桩的大一些,平均增幅为5.6%左右。