钙质砂是一种富含碳酸钙的特殊岩土介质,砂颗粒形状不规则,具有多孔隙、易破碎、易胶结的特殊性质。近年来,我国南海海域岛礁工程多以钙质砂作为常用的填筑材料,但在桩基和上部荷载作用下很容易发生颗粒破碎,导致地基发生蠕变或不均沉降,严重影响建筑物的使用。工程实践表明,后注浆桩可以较好地提高地基承载力,故研究钙质砂地层中未注浆桩和后注浆桩的承载特性变化具有重要意义。科学表明,室内模型试验可以较好地反应工程现场的实际承载特性。为研究钙质砂地层后注浆桩的承载特性,本课题自行设计加工并改良了模型桩承载特性试验装置和室内桩端后注浆试验装置,并开展室内模型试验,首先以河砂地层为对照组,探究钙质砂与河砂地层中单桩承载力的差异,再而对钙质砂地层中后注浆桩承载特性进行对比分析。基于钙质砂地层中桩基工程应用和研究现状,本文开展室内模型桩承载性能的系列研究工作,其具体研究内容简述如下:(1)钙质砂由于其特殊的材质和沉积环境,使其表观和力学性质与河砂相比有较大差异,在钙质砂和河砂地层中开展模型桩承载特性试验。在两种地层中,未注浆单桩的Q-s曲线均为陡降型;N-h曲线斜率极大,轴力衰减速率较小;qs-h曲线较为均匀,出现极限侧摩阻力。(2)单桩侧摩阻力和极限承载力随桩长和桩身粗糙度两个变量的增大而稳步增大;桩径和砂层相对密实度增大,单桩极限承载力明显增大,但桩身侧摩阻力却随桩径增大而略有减小,砂层相对密实度对桩基侧摩阻力的发挥并不敏感。由于桩端和桩侧土条件不同,河砂地层中的单桩极限承载力及极限侧摩阻力总是大于钙质砂地层。(3)在钙质砂地层中,采用后注浆技术对单桩进行后注浆处理,对后注浆桩进行承载特性模型试验。后注浆桩的桩土相对位移约减小到未注浆桩的2/3,桩基极限承载力提高了约1.6倍。后注浆桩的极限承载力和侧摩阻力随桩长和注浆压力的增大而稳定增大,但当侧摩阻力会随注浆压力增大而出现软化效应;后注浆桩的侧摩阻力对砂层相对密实度比较敏感,当浆液水灰比减小,单桩的极限承载力和侧摩阻力随之增大。(4)在上述试验基础之上,结合试验数据和相关理论综合分析了桩土界面性质、桩端条件、桩身材料、桩基横截面积和深度效应对单桩侧摩阻力的影响,并基于上述因素得到了钙质砂地层后注浆桩侧摩阻力函数,发现其计算值与试验值基本吻合。