软岩地层在我国分布范围较广,随着高速铁路工程建设的迅速发展,跨越河流、山区等桥梁基础软岩嵌岩桩也得到了广泛应用。由于软岩特有的物理力学特征,软岩嵌岩桩体系,特别是桩-软岩界面力学性质与一般桩-土、桩-岩界面均存在较大差异。现行的桩基设计规范中,并未明确指出软岩嵌岩桩的设计标准,而是参照硬岩的设计标准,且不同类别规范对于软岩嵌岩桩设计标准也存在较大差异。除此之外,由于高速铁路桩基础还需承担上部列车运行时引起的循环荷载作用,桩基础在循环荷载作用下也会发生承载力弱化及累计沉降,进而影响到结构的稳定性。因此,客观认识软岩嵌岩桩承载特性及循环荷载作用下累计沉降机理,对完善桩基承载理论体系与工程设计规范,确保高速铁路等交通运营安全,具有重要的理论研究与工程应用价值。针对高速铁路工程中软岩嵌岩桩的工程地质特点,论文以泰和赣江特大桥完全软岩嵌岩桩基础为背景,采用室内试验、理论分析、数值模拟等研究方法,对软岩嵌岩桩承载机理及循环荷载作用下累计沉降规律进行系统研究,主要研究内容和研究成果如下:（1）桩-软岩胶结界面剪切变形特性试验研究。设计并制作含不同粗糙度界面的制样模具,制备混凝土-软岩胶结试样,开展含不同粗糙体起伏角的桩-软岩胶结试样剪切试验,根据试验结果分析了界面粗糙体起伏、桩侧软岩单轴抗压强度、界面初始法向应力等因素对桩-软岩界面剪切特性的影响。试验结果表明,（a）桩-软岩胶结界面剪应力-剪切位移曲线主要分为三段,剪切初始阶段,剪应力随剪切位移增大近似呈线性增长趋势,增长幅值和增长速率均较小;快速增长阶段,剪应力随剪切位移增大迅速增大,增长速率明显提高;残余剪切阶段,达到峰值剪应力后,界面剪应力发生衰减弱化,并逐渐趋于残余稳定状态。（b）桩-软岩胶结界面峰值剪应力与残余剪应力均随着桩侧软岩单轴抗压强度σc和粗糙体起伏角β的增大而增大,但峰值剪应力与残余剪应力的增长速率却随着σc和β的增大而逐渐降低;界面最大胶结强度随σc的增大而明显增大,增长速率随着σc的增大有所弱化,最大胶结强度受界面粗糙体起伏角β的影响较小,几乎可忽略。界面峰值剪应力与残余剪应力均随着界面初始法向应力的增大而增大。（c）桩-软岩胶结界面剪切破坏主要发生在软岩粗糙体凸起部位,桩身混凝土部分几乎未发生剪断破坏。软岩单轴抗压强度一定时,界面粗糙体起伏角越大,粗糙体被剪断部分越多。界面粗糙度一定时,随着软岩单轴抗压强度增大,粗糙体被剪断比例逐渐降低,界面破坏模式从根部剪断破坏逐渐转变为粗糙体顶部磨损破坏,且粗糙体起伏角越小,破坏程度越低。初始法向应力越大,软岩部分被剪断比例也相应增大。（2）基于桩-软岩界面剪切特性的软岩嵌岩桩荷载传递理论研究。从桩-软岩界面剪切力学特性微观机理出发,结合桩-软岩胶结界面剪切试验结果,将桩-软岩界面剪切力学过程划分为胶结弹性变形、滑动剪胀和剪切滑移三个阶段,并提出了考虑界面胶结效应与峰后软化特性的桩侧胶结软化荷载传递模型,基于荷载传递法,推导出桩侧阻力与桩身轴力解析解。分析结果表明,（a）滑动剪胀阶段桩侧阻力随软岩单轴抗压强度的增大而增大,界面胶结强度会使得侧阻力相应增大,且软岩单轴抗压强度越大,由胶结强度引起的桩侧阻力增大效应越明显,嵌岩桩桩侧阻力发挥也越充分。（b）桩-软岩界面极限侧阻力与残余侧阻力随桩-软岩弹性模量比的减小而相应增大,界面胶结强度会使极限侧阻力有所增大,但由于界面胶结强度会削弱剪胀过程中界面的极限剪切位移,桩侧法向应力增量减小,残余侧阻力有所降低。（c）随着桩-软岩界面粗糙体起伏角增大,界面极限侧阻力呈现先增大后减小的趋势,残余侧阻力逐渐下降,存在一个界面最佳粗糙度,使得极限侧阻力最大,但其同时也受桩侧软岩单轴抗压强度的影响。（3）软岩嵌岩桩受力特性数值模拟研究。基于ABAQUS数值模拟软件二次开发平台,编写考虑桩-软岩界面胶结软化特征的接触子程序UINTER,建立软岩嵌岩桩数值计算分析模型,分析竖向荷载作用下软岩嵌岩桩受力特性.研究发现,（a）在高荷载水平下,桩侧软岩单轴抗压强度σc越小,桩顶沉降随桩顶荷载增大下降速率越快。（b）桩-软岩弹性模量比越大,桩顶沉降随桩顶荷载增大下降速率更快,相应的桩端荷载分担比也更高。（c）低荷载水平下,桩顶沉降随桩-软岩界面粗糙度增大而降低,高荷载水平下,桩顶沉降随着桩-软岩界面粗糙体起伏角β增大呈先增大后减小趋势,但桩端荷载分担比逐渐降低。（d）当嵌岩深度一定时,桩径越小,嵌岩深径比越大,荷载-沉降曲线从缓降型变为陡降型,软岩嵌岩桩的极限承载力越小;当桩径一定时,改变嵌岩深度,桩的极限承载力随嵌岩深度的增大而增大,但存在一临界嵌岩深度,当超过该临界值时,桩的极限承载力随嵌岩深度的增大变化较小,桩顶沉降量变化几乎为零,改变桩径对软岩嵌岩桩的极限承载力影响比嵌岩深度更明显。（4）软岩嵌岩桩极限端阻力理论计算方法研究。根据软岩嵌岩桩桩底破坏模式不同,分别研究了基于桩端剪切破坏模式和球孔扩张破坏模式下的软岩嵌岩桩极限端阻力理论计算方法,对各参数的敏感性进行了分析。考虑嵌岩深径比的影响,利用数值模拟结果对理论计算方法的可靠性进行验证,提出软岩嵌岩桩桩端极限端阻力理论计算方法和桩顶沉降迭代计算程序。研究表明,（a）基于嵌岩桩桩端剪切破坏模式下的极限端阻力计算值受岩石地质力学指标GSI影响较大,极限端阻力随GSI的增大不断增大,且增长速率不断上升。（b）基于球孔扩张破坏模式的极限端阻力计算值分别随着岩石黏聚力、内摩擦角弹性模量的增大而增大,增长速率逐渐降低。岩石内摩擦角对极限端阻力的影响最小,黏聚力的影响次之,弹性模量对极限端阻力的影响最大。（c）嵌岩深径比n≤10时,可采用基于球孔扩张破坏模式计算软岩嵌岩桩极限端阻力;当嵌岩深径比n≥15时,采用剪切破坏模式计算出的极限端阻力与数值模拟结果更接近,当嵌岩深径比10<n<15时,分别取n=10和n=15时两种理论方法得到的较大值进行内插取值。（5）循环荷载作用下软岩嵌岩桩累计沉降机理研究。利用岩石节理面循环剪切弱化机理,基于桩侧胶结软化模型提出考虑界面粗糙体磨损特性的循环剪切荷载传递模型,分析了各因素对桩-软岩界面循环剪切荷载传递特性的影响规律。随后利用该循环剪切荷载传递模型,编写循环加载条件下软岩嵌岩桩桩顶累计沉降计算程序,进一步研究了各因素对软岩嵌岩桩循环加载效应的影响程度。研究表明,（a）桩-软岩界面粗糙体起伏角β随循环剪切次数增大呈指数型衰减,β越大,β衰减速率越快,但极限侧阻力变化趋势从指数型衰减变为先增大后减小趋势,残余侧阻比也从指数型增长变为先减小后增大趋势,最终均趋于极限值。桩侧软岩单轴抗压强度越大,粗糙体起伏角和极限侧阻力衰减速率越低,但极限值较大。桩侧软岩弹性模量越大,β衰减极限值越小,但界面极限侧阻力极限值较大。界面初始法向应力越大,β衰减速率明显加快,极限剪切位移比随循环次数增多增长速率也更快,极限侧阻力极限值则出现先减小后增大的变化规律。（b）循环荷载作用下桩身荷载分布规律受循环荷载峰值影响较明显,桩顶循环荷载峰值较小时,桩侧阻力沿桩身向下逐渐减小,循环次数越多,桩身下部靠近桩端部分桩侧阻力有所增大,但桩身轴力变化较小,桩端荷载分担比和桩顶累计沉降变化较小;循环荷载峰值较大时,桩侧阻力变为沿桩身向下逐渐增大,且循环次数越多,侧阻力衰减速率也越快,桩身下部区域桩身轴力逐渐增大,桩端荷载分担比和桩顶累计沉降增长速率更快。（c）桩顶循环加载时,嵌岩深径比对桩顶累计沉降和桩端荷载分担比增长速率影响较小;桩侧软岩单轴抗压强度越小,桩顶累计沉降受循环加载次数的影响较为明显,累计沉降和桩端荷载分担比随循环次数增多增长速率越快;循环次数越多,桩岩弹性模量比对桩顶累计沉降的影响越明显,比值越大,桩顶累计沉降和桩端荷载分担比增长速率越大。