随着我国基础建设重心逐渐向西部转移,使得西部这片黄土聚集区获得了越来越多的关注。在社会经济持续高效发展的今天,黄土地区建设过程中面临着诸多问题,主要表现在黄土湿陷性引发地基承载力不足、沉降过大,甚至部分原处理地基受地下水攀升浸湿,发生次生病害等方面。本文研究的出发点是针对兰州地区某工程既有交通工程运营背景下,在类似限高限宽狭小空间内对黄土地基下层浸水饱和发生次生病害所采取的的一种处治手段,即水泥级配碎石夯挤桩复合地基,它属于一种新型、桩体具有较高粘结强度的半刚性桩复合地基。本文核心内容为室内设计不同工况下的模型试验及数值模拟二者结合的方式展开一系列研究工作,为今后更好地在实际工程中推广使用提供一定的参考。室内模型试验选取具有一定代表性的兰州榆中地区重塑黄土作为模型填土。模型试验具体设计为:采用抽气、注水结合的方法使原本夯实充分的下层土体饱和;通过圆形塑料管预留桩孔,向孔内分层灌入混合料,振捣、夯实成桩;模型箱填筑完成后对未浸水地基、下层部分土体不同程度浸水饱和地基以及水泥级配碎石夯挤桩单桩复合地基、群桩复合地基等多种工况分别进行加载试验,通过测试处理前后地基沉降、桩和土不同深度处应力、变形,对比分析处理前后承载性能以及水泥级配碎石桩单桩、群桩复合地基承载特性。本文研究内容主要从以下几个方面开展:1)通过室内基本土工试验,明确模型填土、碎石材料力学性质,选取合理的模型试验相似比,运用量纲分析法推导模型试验中各个几何物理参数取值,在此基础上,设计试验方案,规划试验流程;2)分别对原处理地基和下层浸水饱和地基进行加载试验。试验结果表明,当地基下层浸水至20cm时,受土样饱和强度骤减影响,地基变形较大,产生次生病害,此时需对病害地基进行加固处理;3)采用水泥级配碎石夯挤桩对病害地基进行加固处理,随后对单桩、群桩复合地基分级加载,分析沉降特征,得出处理后的地基承载性能提升,解决了由次生病害引发承载力不足的问题;又通过分析单桩、群桩复合地基不同深度处的桩、土应力分布情况,得出水泥级配碎石夯挤桩具有明显的群桩效应;4)借助Midas GTS NX有限元软件建立不同桩长、桩径、褥垫层厚度模型,在改变桩体参数的多种工况下,对比单一变量下复合地基承载特性的变化规律,为今后实际工程应用中的优化设计提供一定的参考。