碎石挤密桩常用于地下水位比较低的南方地区,近年来在我国北方地区黄土状粉土地层中应用日趋广泛。但由于黄土状粉土具有孔隙大、非自重湿陷性的特殊工程性质,其碎石桩加固机理有别于软土地基中碎石桩复合地基。论文结合石家庄北郊监狱碎石桩处理黄土状粉土的工程实例,通过室内土工实验和土体的微观实验,从桩周土的物理力学性质和微观结构特征,讨论了碎石桩在黄土状粉土中的加固机理。通过载荷试验,验证了桩体的承载特性。结合载荷试验进行数值模拟,对碎石桩的工程特性进行了分析,得到以下主要认识。1.与制桩前地基土的各项物理力学指标相比,处理后桩周土的各指标有较大的变化并呈一定的规律性,含水量、孔隙比大幅降低,土的压缩模量和干密度都有所提高。另外,干密度和孔隙比沿着径向呈梯度变化明显。当土体含水量在15%左右时,其粘聚力达到最大值。紧邻桩的土体摩擦角下降最低,离桩越远下降幅度越大。2.土体微观结构特征表现为处理后的桩周土体接触关系发生改变,呈叠片状结构,孔隙变小,颗粒间的接触面积增大,土颗粒呈定向排列,这也是桩周土体强度提高、变形量减小的原因。3.对比载荷试验和重型动力触探,结果显示利用单桩复合地基载荷试验测试碎石桩复合地基时,特别是含有碎石和砖块等成分复杂的杂填土。并不能代表复合地基的承载特性,而更接近于碎石桩桩体的承载特性。4.复合地基数值模拟结果表明:1)在荷载作用下,桩体竖向压应力作用明显大于桩周土,桩体出现压应力集中,并且在桩体上部范围的附加应力较大。而复合地基竖向位移值明显比天然地基竖向位移值小,且在桩体加固范围内桩和桩间土基本上是整体下沉。2)对不同桩长和桩径的碎石桩复合地基来说,桩土应力比随沿桩体呈规律性变化。在载荷板下至3倍桩径处桩土应力比最高,在桩长超过3m后,其附加应力和位移变化不大。因此当桩长>3m时,桩长对复合地基的承载力的提高幅度不大。随桩径的增大,在复合地基内部及桩周土产生的附加应力作用范围增大,且复合地基内的附加应力水平也越来越高。3)褥垫层的厚度对桩土应力调节作用显著,褥垫层厚度越大桩顶应力越小,反映了褥垫层厚度增加使一部分附加应力向桩间土转移。随着褥垫层厚度的增加,桩间土应力变大,但当褥垫层厚度大于0.3m后桩间土应力变小,这说明了褥垫层厚度小于0.3m时主要起到了调节桩土应力分摊的作用。当褥垫层厚度超过0.3m后褥垫层的主要作用开始起承载作用。