高喷插芯组合桩(Jet grouting soil-cement-Pile strengthened Pile,简称JPP)是由高压旋喷水泥土桩和预应力管桩结合而形成的一种新型组合桩。作为一种新型的组合桩,具有承载力高、造价低、适用范围广等优点,在我国东部沿海地区得到了广泛的应用。本文采用自主研发的大型桩基模型试验系统,采用砂雨法施工,对四种不同组合形式下的JPP桩展开了竖向抗压、抗拔以及水平载荷模型试验,对四种桩型的承载特性以及在竖向荷载作用下的界面剪切破坏机理进行了对比分析研究,主要研究内容如下:(1)进行了四种不同组合形式下JPP单桩竖向抗压载荷模型试验,研究表明:分段组合II的极限承载力最高,其承载能力是分段组合I的1.14倍,是上组合的1.6倍,是下组合的1.14倍;分段组合中的水泥土分段后能够有效的控制桩体的沉降,改善桩体的承载特性;分段组合在桩顶及相邻的组合段中间位置处的桩侧摩阻力较小、在桩端位置处桩侧摩阻力达到最大,上组合与下组合的桩侧摩阻力在桩身的中下部发挥比较充分;桩侧摩阻力与桩土相对位移的关系近似呈现双曲线分布,随着桩土相对位移的增加、桩侧摩阻力也在不断的增大,各桩型桩身不同位置处的桩侧摩阻力随桩土相对位移的增加变化程度不尽相同;分段组合在加载至芯桩与水泥土界面破坏时、上部组合段对应的界面剪切破坏位移比较大,分段组合各段的界面剪切刚度较为接近。与上组合比较而言、下组合界面剪切破坏时对应的界面间桩侧摩阻力与剪切位移都比较大,但界面间的剪切刚度要远小于上组合;JPP桩的承载力主要是由桩侧摩阻力来提供的;群桩模型试验中,加载初期承台效果不明显、在加载的后期承台作用比较明显,承台作用滞后。(2)进行了四种不同组合形式下JPP单桩的竖向抗拔载荷模型试验,研究表明:JPP桩的不同组合形式对抗拔承载力有较大影响,下组合抗拔承载能力最高,其承载能力是分段组合II的1.1倍,是分段组合I的1.3倍,是上组合的1.4倍;在桩体上拔过程中,桩身轴力沿桩身向下依次递减;随着荷载的增加,桩身上部侧摩阻力首先达到极限值趋于稳定、桩身中下部侧摩阻力逐渐发挥;桩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而逐渐变大,在桩土相对位移较小时便达到较大值,桩身上部的侧摩阻力在达到较大值后趋于稳定,桩身中下部的不同位置处的侧摩阻力在达到较大值仍有不同程度递增的趋势,总体上呈现出双曲线的分布形式;组合段位于桩体的下部时,芯桩与水泥土界面间发生剪切破坏时,需要更大的界面剪切位移来实现;2×1群桩和2×2群桩的群桩效应系数分别为0.88、0.82。(3)进行了四种不同组合形式下JPP单桩水平载荷模型试验,研究表明:上组合的水平承载能力最高,其承载能力是分段组合II的1.13倍,是分段组合I的1.38倍,是下组合的2倍,分段组合II与上组合的水平承载能力较为接近,分段的增加改善了桩体的承载特性、提高了桩体承受水平荷载的能力;桩身弯矩沿着桩身自上至下均呈现出先增大后减小的变化趋势,最大弯矩出现在桩身0.2m~0.6m范围内,在这一范围内的桩体在水平荷载的作用下易先发生破坏;桩侧土压力沿桩身自上至下均呈现出先增大后减小的变化趋势,并且在桩身0.4m位置处达到最大,在桩身1.0m以下的位置处桩侧土压力很小,桩体的水平承载性能主要是由桩身上部一定范围内的桩侧极限土抗力进行控制;2×1群桩和2×2群桩的群桩效应系数分别为0.81、0.75,随桩数量的增加群桩效应系数变小。