散体材料桩因材料资源充足、施工技术简单、造价低廉,且具有良好的振密挤密、置换、排水固结等加固作用而在软土地基处治中得到广泛应用。但其理论研究尚不完善,尤其是承载机理及承载力计算方法的研究尚有待进一步深入。传统试验方法常常受到实验条件严重限制,而数值模拟作为重要研究手段不仅时效性强而且计算结果可靠,具有传统试验手段不可替代的优势。因此,本文主要通过数值模拟及理论推导等手段,对软土地基中散体材料桩单桩和刚性基础下单桩复合地基的承载机理及其承载力计算方法进行系统深入地研究。本文首先对散体材料的力学特性及其本构模型进行研究,引入能够考虑与围压相关的非线性应力应变关系及非线性剪胀力学行为的塑性硬化模型(PH模型)。基于PH模型不断变化强度参数摩擦角φ提出能够考虑峰后强度线性跌落过程的应变软化模型(修正PH模型)。通过对比不同本构模型的区别,以及三轴压缩数值试验与物理试验的对比,证明了PH模型对散体材料的适用性,进而为之后采用PH模型作为散体材料桩本构模型的合理性提供了坚实基础。其次,采用有限差分法对软土地基中常规散体材料桩单桩受荷破坏全过程进行数值模拟研究。通过研究桩体鼓胀变形规律、桩侧土压力演化以及桩周土体强度和刚度对常规散体材料桩单桩承载机制的影响,总结出常规散体材料单桩的破坏模式与典型荷载沉降曲线。对比了桩周土体分别采用常规摩尔库伦模型及PH模型的区别。通过对软土地基中刚性基础下的散体材料桩单桩受荷破坏全过程进行数值模拟,研究了承台的遮挡作用,主要分析了承台尺寸及土体刚度对单桩承载破坏机理的影响,并总结了刚性基础下单桩的破坏模式与典型荷载沉降曲线。再次,基于圆孔扩张理论推导了局部剪切破坏模式下软土中的常规散体材料桩单桩承载力公式,并在Brauns公式基础上考虑鼓胀段桩侧摩阻力的贡献,得到整体剪切破坏模式下的常规散体材料桩单桩承载力公式,给出了常规单桩破坏模式的判定及承载力公式的适用条件,然后通过对比数值结果验证了承载力公式并完成了参数分析。之后,基于圆孔扩张理论及应力扩散理论推导了局部剪切破坏模式下软土中刚性基础下的散体材料桩单桩承载力公式并进行数值验证,然后基于极限平衡法提出三组整体剪切破坏模式下的刚性基础下散体材料桩单桩承载力公式并对这三组承载力公式进行对比分析,并完成了刚性基础下散体材料桩单桩承载力公式的参数分析。最后,结合实际工程中的单桩静载荷试验,验证了利用数值模拟手段研究散体材料桩单桩承载机理的实用性及本文推导的单桩承载力计算公式的可行性。