尽管桩网复合地基已在高速铁路建设中大量应用,但其理论研究远远落后于工程实践。根据现有设计规范沉降计算理论,在中等压缩性土地基上修建高速铁路其计算沉降通常不满足设计要求,因此在我国武广、郑西、京津、京沪等无砟轨道客运专线建设中均采用了大量的CFG桩和钢筋混凝土桩网结构、钢筋混凝土桩板结构等地基加固措施。鉴于现有中等压缩性土地基加固处理技术尚不成熟,短桩桩网复合地基的相关研究成果较少,导致高速铁路路基工后沉降控制和施工规划仍存在很多不确定因素。本文针对短桩桩网复合地基路基荷载传递规律及地基沉降机理研究中存在的核心问题,主要依托柳州—南宁客运专线桩网复合地基工况,以理论分析和解析计算为基础,通过各种室内试验、离心机模型试验、原位测试、数值模拟以及现场长期监测等手段,掌握了中等压缩性土的物理力学特性,并结合路堤桩土应力和地基变形的长期监测试验,全面深入的分析了地基沉降特性和附加应力传递规律,建立了路堤桩土荷载分担和地基侧向变形的解析计算模型,优化了变形参数的选取,提出了适用于中等压缩性土地基的沉降计算方法和预测方法,为国内同类型地基沉降控制和加固处理提供借鉴。在文献调研的基础上,开展了中等压缩性土地区原位测试以及原状样物理力学特性试验,掌握了地基基本物性(压缩特性、固结特性、强度特性、胀缩特性、微结构特征)和力学参数(强度参数、变形参数)。为了耦合中等压缩性土在K0固结状态下变形响应的协调性,开展了高围压K0固结及一维固结试验,分析了K0固结状态下压缩模量及压缩指数的响应特征,建立了响应特征参数间的关系,研究了压缩模量及K0的发展规律,探讨了经验公式用于预测K0的适用性。为了考察测量方法对中等压缩性土变形参数取值的影响,利用配置局部位移传感器(轴向和径向)的三轴测试系统,进行了多组固结排水、固结不排水三轴剪切试验,分析了测量方法对应力—应变关系、抗剪强度指标值的影响,研究了小应变范围泊松比、刚度的变化特征。依托现场柳南客运专线建设,开展了桩网复合地基现场长期监测试验,并选取短桩离心模型试验作为辅助测试手段,获取了桩土竖向沉降、侧向位移、桩土应力分担、孔压消散、格栅应变以及附加应力分布等特性,检验和评价了短桩桩网加固中等压缩性土地基效果,研究了复合地基桩土荷载传递机理和沉降变形特性。现场实测发现,路堤施工期间由于产生桩土差异沉降,使得土拱效应和拉膜效应形成并发展,大部分上覆荷载由桩体承担；桩体荷载分担比随着路堤填高的增大而分段增大,其分段临界填高对应6倍桩间距；桩体荷载分担比随着面积置换率和桩长的增加而增大,因此减小桩间距能够有效控制地基沉降；桩体底端以下2m左右下卧层孔隙水压明显增长,证实了桩体可以将大幅上覆路堤荷载传递至下卧层,从而使桩长范围桩间土附加应力降低；地基反力系数随着沉降的增加而减小,加固工点的地基反力系数低于未加固工点；路堤填筑完成后,地基反力系数k可以达到0.69-1.57 KN/m3,它随着面积置换率的增大而减小根据现场荷载传递监测结果,分析了正三角形布桩土拱效应、拉膜效应以及地基反力作用对荷载传递的影响。基于Hewlett & Randolph(1988)正方形布桩土拱模型,针对中等压缩性土地基修建粗粒土路堤工况,通过引入塑性状态系数α、桩间土应力分布系数β等参数,对正三角形布桩的土拱拱顶和拱脚的塑性状态进行判断,建立了满足桩土单元体竖向荷载平衡的解析方程,实现了编程求解土拱荷载分担问题；假设格栅上下竖向应力均匀分布(β),首次引入地基反力作用,通过与上部土拱效应相耦合,建立了加筋垫层格栅局部单元体受力平衡方程,数值求解了格栅拉力大小。分析了各设计参数对桩体荷载分担比的影响,并参照实测结果讨论了国内外已有桩土荷载计算模型对于中等压缩性土地基的适用性。基于点荷载Boussinesq侧向位移解,推导了路堤荷载下泊松比小于0.5时地基侧向位移解析解。根据现场实测侧向位移并联合侧向位移解,提出了反算桩网复合地基桩土应力比的方法。为了证实此方法的可行性,选取了由4处监测工点组成的全比例路堤模型试验段作为对照试验。现场地基变形分析发现,CFG桩加固能够有效减小地基沉降和侧向变形,侧向变形可以作为评估桩网复合地基外部稳定性的重要指标。通过与现场实测值进行比较和匹配,在解析解基础上反算确定了等效弹性模量,对各种方法等效弹性模量对桩土应力比的影响进行了评估。最后反算桩土应力比与现场实测值进行对比,有效地验证和评价了本文提出方法的可靠性。此外,通过考虑现场侧向变形的应变水平,并与室内土体三轴试验的刚度—应变曲线相匹配,可以较好地解决解析计算中等效弹性模量的取值问题。探讨了桩网复合地基沉降计算方法对于中等压缩性土沉降计算的适用性,提出了考虑地基超固结特性的沉降计算方法,并对各种方法的沉降计算修正系数的取值进行了统计分析,优化了变形参数的选取原则。最后采用数值模拟对现场各种工况进行了对比和优化,为工程设计及应用提供重要参考依据,形成了中等压缩性土地区高速铁路短桩桩网复合地基的加固设计原则。