桩基础由于其承载力高、沉降量小、普适性强等突出特点被广泛应用于工程建设中。关于桩基础承载特性的研究已有不少,但多针对于均质地基中受荷单桩。非均质地基中桩的荷载传递性能明显有别于均质地基,目前少有解析解。针对非均质地基中的桩基础,本文提出了土的剪切模量沿深度呈幂指数变化时竖向受荷嵌岩桩和摩擦桩、水平受荷嵌岩桩承载变形的解析解,并分析了单桩的承载特性。本文主要研究内容和结论如下:（1）针对非均质地基中竖向受荷嵌岩桩,对其荷载传递性能提出了解析解答。采用土的剪切模量沿深度呈幂指数变化的非均质地基模型,通过两个无量纲参数控制土的剪切模量。忽略土的水平位移,建立土竖向位移的平衡微分方程。通过分离变量法和Sturm-Liouville理论求解该方程,得到含未知系数的土位移级数解。最后根据桩土间协调关系,确定土位移解答中的未知系数。通过参数分析,研究了桩土系统特性参数对桩顶刚度、桩身位移和桩身轴力的影响。结果表明:在坚硬土层中土的非均质性显著降低了嵌岩桩的桩顶刚度;在非均质地基中,桩土相对刚度比对桩身承载能力的影响很大。（2）针对非均质地基中竖向受荷摩擦桩,基于虚土桩模型,引入模量函数统一表示桩和虚土桩的弹性模量,获得了一种严格考虑边界条件的承载变形解析解。着重分析了桩端下卧土层厚度对桩基承载能力的影响,结果表明:当桩长径比较小时,桩端下卧土层的存在会显著降低桩基的承载能力,但这种影响随桩长径比和下卧土层厚度的增加逐渐减弱。（3）针对非均质地基中桩顶弹嵌、桩底铰结的水平受荷桩,提出其承载变形的解析解答。忽略土的竖向位移,建立土环向和径向位移的平衡微分方程。根据土的边界条件,利用分离变量法和Sturm-Liouville理论求解得到含未知系数的土位移解答。将桩身位移沿深度进行广义傅里叶展开,根据桩的挠曲方程求解土位移解答中的未知系数。对影响水平受荷桩位移和弯矩分布的关键参数进行了分析,参数分析表明:桩顶位移和弯矩随着土非均质性的增加而增大;增加桩的模量会减小桩顶位移,但是会导致桩顶弯矩的增加。（4）针对非均质伦敦粘土中桩基础承载性能试验,运用本文模型对该工程进行了理论模拟,将计算结果与原位试验数据进行对比,验证了本文方法的正确性。对比结果表明:当桩顶荷载较小时,本文模型计算得到的桩基沉降量与实测值基本吻合,这表明本文模型可用于预估工作荷载下桩基沉降。