软弱地基土呈现海绵状或蜂窝状结构,具有含水率高、强度低、稳定性差、压缩性高和易液化等特点。采用碎石桩处治软弱地基,形成碎石桩复合地基,在挤密和置换软弱地基土的同时,还起着促进土体排水固结的作用。目前对考虑地基土排水固结进程的碎石桩复合地基强度及变形特性的研究相对较少。本论文采用室内模型试验与数值模拟研究方法对碎石桩复合地基强度及变形特性展开了系统研究。论文取得的主要研究结论及成果包括:分析归纳了现有软弱地基的处治思路及处治措施,软弱地基地质条件、公路设计标准、工程施工条件和自然环境保护要求等是影响软基处治措施选择的因素;基于路基路面结构协调工作特性,结合碎石桩处治软弱地基工作机理,提出了碎石桩处治软弱地基的路基结构方案,该方案包括碎石桩加固层、柔性整体垫层和路堤填土三部分结构。研发了碎石桩复合地基室内试验装置,进行了不同桩径下碎石桩单桩和群桩复合地基模型及素土模型的排水固结试验、回弹模量试验和平板载荷试验,监测荷载作用下桩周土的体积含水率和超静孔隙水压力、桩土应力比和地基内部土压力、地基中心沉降变形和承载板外侧地基竖向变形等指标,评价排水固结一段时间后地基的极限承载力和抗变形能力,综合分析了排水固结进程中碎石桩复合地基的强度及变形特性。结果表明,碎石桩单桩对软弱地基强度及变形特性的改善效果显著,且改善效果随碎石桩直径的增加而提高;相同面积置换率条件下,碎石桩群桩对软弱地基整体的加固效果优于单桩复合地基,群桩带来的整体增强效果明显。采用GeoStudio有限元分析软件对碎石桩复合地基室内模型试验进行了数值模拟与验证,进一步探讨了碎石桩复合地基内部水分渗流、地基表面不均匀沉降以及碎石桩体实时变形特性;建立了碎石桩处治软弱地基的路基路面结构数值模型,对其在施工阶段以及建成运营期间地基内部水分渗流、超静孔隙水压力、地基内部应力、地基表面变形以及碎石桩体变形等特性进行了研究。结果表明,碎石桩能够减小地基表面的侧向位移,能将地基上的荷载传递至地基更深处,提高地基的承载能力,加快地基在施工期间的沉降速度,减小地基的总沉降量,提高路基整体的稳定性。