在我国广大沿海与内陆湖泊地区,软土分布十分广泛,其表面往往会形成厚达几米的天然硬壳层。由于该层土具有较高的强度和较低的压缩性,如果加以合理地利用,将会极大的节省工程造价。然而,在目前在实际工程中,对其利用也非常之少,究其原因是因为对硬壳层软土地基的的固结变形特性缺乏系统的研究。为此,本文结合岳常高速公路工程地质资料,通过室内试验与理论分析,围绕洞庭湖区硬壳层与软粘土工程特性、硬壳层软土地基的竖向附加应力分布以及硬壳层软土地基的一维固结理论三个方面进行了以下研究:(1)结合岳常高速公路的工程地质资料,研究了硬壳层软土地基的沿线分布特性;系统的分析了洞庭湖区硬壳层与软土层基本物理力学指标分布特征,并回归得出该地区物理力学指标的相关关系。通过一维固结试验和渗透试验详细考察了硬壳层与软土层的变形特性,得到了硬壳层与软土层e-lgp与e-lgkv的经验关系。提出采用非线性最小二乘法拟合求固结系数的新方法,并通过计算实例验证其正确性。(2)采用有限元法对条形均布荷载及三角形荷载作用的双层地基问题进行数值模拟,通过二元回归分析来寻求各参数与层间竖向附加应力系数的近似函数关系,并给出了计算图表以便查询。基于“等效深度”概念,推导出了计算硬壳层软土地基附加应力的简明计算公式,同时对梯形荷载作用下附加应力的计算进行了研究。(3)建立了考虑材料线弹性、外部荷载任意变化、初始孔压分布以及附加应力分布的的双层地基固结模型,并采用变量分离法推导出解析解。通过matlab7.0编制的程序研究了初始孔压与附加应力分布对硬壳层软土地基固结特性的影响。(4)建立了考虑土的超固结性、非线性、变荷载、自重应力实际分布以及附加应力分布的双层地基固结模型,并采用半解析解进行求解。通过matlab7.0编制了瞬时加载条件下的非线性固结模型的计算程序,并研究了硬壳层各固结参数、外部荷载及附加应力分布对固结曲线和沉降曲线的影响。