复合地基技术在软土地基处理上已有着大量的应用研究，不同的处理技术适用于不同的条件。现公路软基处理中最为常用的是粉喷桩复合地基，该法对于工期紧、软土性质较差的地基有着较理想的处理效果。但是粉喷桩在处理软土地基中常出现一些问题。(1)由于粉喷桩桩间距较小(通常为1.1m～1.5m)，因此软基的处理费用较高；(2)处理深度一般不能大于15m；(3)粉喷桩在处理地基时如存在临空面时，粉喷桩施工会引起边坡失稳；(4)在已有构筑物附近施工，会引起地面开裂，构筑物受损等现象;(5)施工完后的粉喷桩会突然下沉等。分析认为出现这些问题不是偶然的，都与粉喷桩施工时产生的一种短时侧向压力有关，导致周围孔隙水压力增加，这种短时侧向压力主要来源于：(1)粉喷桩施工时的压缩空气对周围土体施加的侧向压力；(2)搅拌叶片搅拌时对周围土体施加的剪切力。这种侧向压力至今未被人们深刻认识和利用，本文于是为解决以上的问题，提出将粉喷桩与排水固结法有机地结合起来，成为一种全新的软土地基处理技术——排水粉喷桩复合地基工法(简称2D工法)。该工法在喷粉压力及搅拌剪切力的作用下，利用竖向排水体的排水作用，使粉喷桩施工过程的超孔隙水压力能迅速消散，加速了桩周土体的固结，提高了桩周土体的强度。同时由于施工过程的劈裂以及竖向排水体的排水作用，使粉喷桩成桩过程桩体搅拌均匀，桩身质量特别是深部的桩身质量得到保证。 本文在现场试验的基础上，对2D工法的加固机理和设计计算方法进行了系统研究，取得了主要成果如下： (1)首先回顾了国内外关于粉喷桩复合地基、竖向排水体在加固软土地基方面的研究成果，对粉喷桩的主要研究成果进行了分析，同时也就竖向排水体的固结研究特性、加载固结特性等研究成果进行了详细的评述。系统分析了圆柱扩张理论在岩土工程中的应用，对利用圆柱扩张理论分析预制桩打桩过程以及粉喷桩施工过程的研究成果进行了评价。 (2)结合前人研究的成果，对粉喷桩施工过程提出了分析理论模型，运用圆柱扩张理论，在考虑喷粉压力、环向剪切力以及深度变化的情况下，求解出粉喷桩施工过程桩周土体应力场的分布规律、桩周土体的应力增量以及塑性区的范围表达式；同时利用Skempton孔隙水压力公式，得到了粉喷桩施工过程桩周土体超静孔隙水压力的消散规律。从理论上解释了2D工法中桩间土强度提高的原理。 (3)为更准确求解侧向喷粉压力对桩周土体的作用，结合相关的研究成果，分析了侧向喷粉压力由灰罐到作用于桩周土体这一过程喷粉压力衰减计算表达式。 (4)由于粉喷桩施工时侧向喷粉压力作用于桩周土体是一个动态的过程，当施工结束后，侧向喷粉压力也随即消失。针对2D工法的特点，采用等效水头，根据自由井的理论，求解出了等效水头作用下，桩周土体超静孔隙水压力的消散规律。 (5)粉喷桩在施工过程中对桩周土体的作用力是一种气压力，在该气压力的作用下，桩周土体会产生一种劈裂现象，称之为气压劈裂，在提出气压劈裂的概念后，对产生气压劈裂作用的劈裂气压力进行了分析研究，给出发生气压劈裂的准则，研究气压劈裂的范围的表达式。利用2D工法现场实测数据，对桩间土渗透系数施工前后的变化进行了分析。同时还就2D工法施工对桩身质量影响进行了定性分析。 (6)利用粉喷桩模型机，在室内模拟2D工法的施工过程，验证了2D工法施工过程喷粉压力对桩间土体会产生气压劈裂作用。 (7)通过现场试验，分析了2D工法与常规粉喷桩单桩以及群桩施工对桩周土体以及桩身质量的影响。在2D工法及常规粉喷桩试验段，分别在现场进行了静力触探试验、十字板剪切试验、粉喷桩桩身标准贯入试验、芯样的无侧限抗压试验以及对施工过程桩周土体超静孔隙水压力的现场观测，试验测试结果充分说明2D工法复合加固软土地基比运用常规粉喷桩加固对桩周土体的固结、粉喷桩桩身质量更有效，同时也验证理论分析结果。采用数值计算，对粉喷桩的施工过程进行简化，模拟了粉喷桩的施工过程，并把模拟结果与现场观测结果进行对比分析。 (8)通过对2D工法复合地基的承载力现场试验以及沉降监测，并与相近段落的常规粉喷桩复合地基的承载力及沉降量进行对比。结果表明，2D工法能更有效对软土地基进行加固处理。(9)对2D工法复合地基承载力及沉降计算进行了分析，提出了适合于2D工法复合地基承载力及沉降计算的方法，为该方法的推广应用提供了指导。