随着高速公路和高速铁路建设的发展,对路基承载力、沉降以及稳定性的要求不断提高,CFG桩、PHC管桩等刚性桩复合地基被越来越多地应用于软土地基处理。但在工程实践中,采用刚性桩复合地基处理后路堤发生失稳的工程事故仍时有发生。已有研究成果表明:采用极限平衡法假设桩体同时发生剪切破坏来分析路堤下复合地基整体稳定的方法严重高估了路堤的稳定性,路堤下复合地基中桩体还存在着其它形式的破坏可能。因此,如何合理地分析路堤下刚性桩复合地基的工作性状和破坏模式,准确地评估路堤整体稳定性仍是一个需要解决的问题。本文设计并完成了柔性基础下带桩帽刚性桩复合地基的离心模型试验,分别采用变加速度加载法、恒加速度加载法和气囊加载法模拟路堤填筑、工后使用和失稳破坏过程,分析了复合地基的工作性状和破坏模式,研究了加载过程中路堤和地基土体的位移场、不同位置桩体内力和位移、桩间土应力和孔隙水压力的变化规律。同时,基于离心模型试验,采用Plaxis有限元软件建立柔性基础下带帽刚性桩复合地基的三维分析模型,主要研究了不同荷载作用下地基土体的变形性状和固结过程、桩体的内力分布和破坏模式以及桩土应力比分布情况,数值分析所得结果规律与离心模型试验一致,并在此基础上进一步对复合地基工作性状的影响因素进行了研究。研究结果表明:(1)在路堤荷载作用下,地基土体的变形主要包括沉降、水平位移和坡脚隆起变形;(2)路堤下不同位置桩体所承受的荷载大小和方向不同,因此各桩体的破坏模式和破坏顺序均存在差异,表现为渐进破坏过程;(3)越靠近路堤中心桩土应力比越大,且路堤中心处的桩土应力比随着加载过程逐渐增大,坡脚和坡肩处的桩土应力比则在桩体因水平荷载作用发生破坏后逐渐减小;(4)增加桩土置换率和加筋垫层刚度,可以有效地减弱桩顶上刺破坏和土体绕流破坏现象,减小各桩体的桩身弯矩,提高桩体承载力和抗滑作用。