鉴于硅藻土诸多不良工程特性,硅藻土地基需加固处理,但地基处理工程量巨大、成本高,延误工程进度。上覆硬壳层可有效扩散应力,对下卧层硅藻土压缩变形起着遏制作用。如今对硬壳层性质了解不够,没有充分掌握硬壳层硅藻土地基的工程特性。本文以硬壳层硅藻土双层地基为研究对象,通过文献调研、现场踏勘、土工试验、现场原位试验以及数值仿真等手段,深入分析硅藻土物理力学特性、硬壳层作用特性、硬壳层硅藻土地基承载特性与沉降机理、硬壳层硅藻土地基加固原则,得到如下重要结论:(1)嵊州地区硅藻土属于弱膨胀性粘土质硅藻土,具体表现为高孔隙比、高吸水率、强结构性、高强度、高塑性、低渗透性以及遇水崩解性,原状硅藻土呈致密块状、高强度,但扰动后易软化,力学性质急剧下降,工程性质极差。表层硅藻土易劣化成次生硅藻土,往往会引起浅层边坡失稳、滑动和地基软化等工程事故;(2)硬壳层的存在可有效降低界面竖向附加应力,硬壳层的厚度、变形模量对竖向附加应力影响较大,其中硬壳层厚度起主要作用。随着硬壳层厚度的增加,壳土交界面处竖向附加应力在路堤荷载范围内随之减小,堤外界面竖向附加应力却随之增加,显示出硬壳层具有明显的应力扩散效应;同时推导硬壳层硅藻土地基应力扩散系数的解析表达式,来修正分层总和法计算硬壳层硅藻土地基沉降公式;(3)填筑期间,地基中心产生了6.75mm沉降,静置期沉降曲线趋于稳定,填筑期沉降占总沉降89.36%。同期地基压缩变形主要发生在地表下6m深度内,故浅层硅藻土是导致地基发生沉降的主要区域。坡脚侧向位移明显呈现弓形分布,最大水平位移发生在地面以下5m处,最大位移量为6.19mm,此区域内地下水位升降频繁,属于地基土最软弱的部位;(4)模拟列车疲劳荷载作用下,硬壳层基底表面动应力、振动加速度分别稳定在6.37k Pa、0.94m/s~2,动应力经基床填料和硬壳层的扩散后,振动能量大幅衰减,同时动载引起的硬壳层硅藻土地基的工后沉降基本忽略不计;(5)硬壳层厚度≥3m,可直接在硬壳层硅藻土天然地基上修筑路堤,但处理措施仍需要综合考虑到施工组织、施工工期以及气象水文等因素;硬壳层厚度<3m,需对地基进行加固;素混凝土桩可适用于硅藻土地基,同时计算表明硬壳层硅藻土地基采用桩筏复合地基加固后,仅产生了3.27mm的工后沉降,满足规范要求。