双向增强复合地基因可兼顾水平加筋体与复合桩基两者的优点,近年来越来越受到工程界的认可,其中,“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基,因其对软土地基良好的处治效果,以及在施工成本与时效方面的优势,被广泛应用于高速交通领域的地基处理。然而,目前其理论研究仍处于研究的初级阶段,特别是“路堤-格室垫层-桩土加固区”共同作用方面尚有待进一步研究。为此,本文在国家自然科学基金“散体材料桩复合地基承载机理及其按变形控制设计理论研究”(51078138)的资助下,通过理论分析,结合室内模型试验,对路堤荷载下“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基承载机理及其变形计算方法进行深入系统的研究。本文首先分析了路堤土拱效应的产生机制,总结了土工格室加筋垫层的作用机理,探讨了刚性桩、柔性桩与散体材料桩的受力变形机理,在此基础上,对三者组成的“路堤-加筋垫层-桩土加固区”体系的共同变形机理以及荷载传递机制进行了深入研究,提炼出了以各部分的荷载分配与差异变形关系为主要研究对象的研究思路。其次,针对路堤土拱荷载分配机制,在传统的路堤土拱“土柱模型”的基础上,考虑内、外土柱摩阻力与应力状态以及相对位移的关系,构建了土柱模型的荷载传递模式,采用自变量转换的方式,结合路堤底部的边界条件,得到路堤底面内、外土柱相对位移(桩土差异沉降)与荷载分配的函数关系;针对刚性桩复合地基荷载传递规律,引入桩土界面双曲线模型,得到桩土荷载传递控制方程,利用自变量转换,将控制方程转化为关于桩身应力与桩土相对位移的微分方程,结合桩顶与桩端各阶应力边界条件,获得桩身应力的级数解,结合改进的路堤土柱模型,提出路堤荷载下刚性桩复合地基桩土应力比与沉降的计算方法。再次,针对土工格室的受力特点,考虑路堤与桩土加固区对格室体的水平约束,对传统弹性地基板模型进行改进,将桩、土视为不同刚度的弹簧,在格室上下表面设置水平弹簧来考虑格室界面摩阻力,同时考虑薄板纵横耦合变形,推导出格室体的挠度与中面水平位移的控制方程组,利用Bessel复变函数对该微分方程组进行求解,得到格室体挠曲与水平中面位移的解析解,从而导得双向增强复合地基桩土应力比与沉降的计算公式;深入分析柔性基础下碎石桩桩身承载变形机理,考虑碎石桩的整体性,构造碎石桩横截面径向位移模式,获得截面剪应力分布,考虑其二阶效应对碎石桩的围限作用,同时基于剪应力互等定理导出柔性基础下碎石桩复合地基荷载传递模式,基于Hook定律获得碎石桩变形控制方程,继而获得柔性基础下下碎石桩复合地基沉降与桩土应力比计算方法。最后,结合所得到的路堤、格室垫层以及碎石桩桩土加固区三者的荷载分配与差异变形之间的函数关系,基于桩顶处的应力与变形协调条件,建立“路堤-格室垫层-碎石桩复合地基”共同作用模型,提出路堤荷载下“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基变形计算方法,在迭代计算过程中还考虑了格室界面正应力对摩阻效应的影响;基于相似理论课题组设计并完成一组室内模型试验,验证本文理论和计算方法的正确性,并进一步探讨路堤荷载下“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基的承载和变形机理。