岩土工程领域,经常需要对软基进行处理及加固。膜袋注浆桩作为一种新型复合地基加固技术,具有施工简便、绿色环保等优点,避免了传统地基处理方式造成的水资源浪费、环境破坏等问题。作为一种刚应用不久的注浆桩型,由于缺乏理论研究,该项地基加固技术至今尚未形成统一的行业标准,无法大规模地推广应用。本文引入柱孔扩张理论,考虑到桩体施工造成的土体结构扰动的因素,建立膜袋桩地基加固的理论模型。并在平面应变问题的基础上,通过考虑桩侧摩阻力及侧压力,将传统的柱孔扩张理论扩展到三维空间分析上。通过数学推导得出膜袋桩作用下的应力场、应变场及水压力场的理论解。采用Flac3D软件进行数值模拟求解,同时参考案例实测数据对理论解、数值解及实测值进行比较,验证了理论模型在膜袋桩地基加固机理分析上的适用性。主要研究内容及结果如下:(1)考虑土体结构扰动及初始应力影响,将桩体扩张时周围土体分为弹性区和塑性区,提出对数式的原位强度扰动函数,引入土体灵敏度参数描述扰动影响。基于摩尔库伦强度准则,作二维理论模型探索,推导得出桩体扩张时土体应力场、应变场及位移场的解析解。通过Henkel水压力公式得出超孔隙水压力理论解。(2)由于膜袋桩常常被应用到深厚地层的加固,基于平面假设下的柱孔扩张理论已经不能满足实际工程需要。在经典扩孔理论的基础上,通过考虑桩侧压力及摩阻力随深度的变化,建立膜袋桩挤土效应的三维扩张模型。通过严密的理论推导,得出能够反映膜袋桩加固效果的量化指标:塑性区半径、极限扩孔压力等,为工程质量检测及评价提供科学依据。(3)采用Flac3D有限差分软件,构建膜袋桩作用的数值模型。通过软件模拟,对膜袋桩的扩张过程进行研究,并与理论解进行对比,验证理论模型的适用性。(4)研究了膜袋桩的施工工艺,总结了膜袋注浆桩的工序、施工控制要点以及后期的质量检测指标。(5)选用国内外的工程案例数据,对二维及三维理论解进行比较,验证了理论模型在膜袋桩地基加固机理分析上的具有较高的适用性。