与传统单一型复合地基相比,多元复合地基在组成结构、桩井排水能力、布置形式和力学特性上均有所不同。这些特点使得多元复合地基固结理论虽来源于传统复合地基固结理论,但又与其有所不同。本文针对现有的多元复合地基固结理论不能充分地考虑以上这些问题,创新性地提出了能考虑各类桩井的多元复合地基固结模型,求解出包含了土体在内的透水桩、排水井、不透水桩等类型桩体四元地基固结理论解析解。根据桩体与土体渗透系数和孔压的不同,模型认为土体存在着径向单向或双向渗流,能够处理不同排水能力的桩井组合。本文分别对桩体、土体采用固结方程来考虑高置换率透水桩的径竖向渗流和压缩变形,以解决大桩径透水桩给多元复合地基固结带来的影响,同时考虑了桩井的井阻效应,并对各类桩井组合进行了固结性状分析,主要的工作和研究成果如下:(1)本文通过对塑料排水板、散体材料桩等排水体的分析,证明采用不同的单元划分方法所产生的发散型和汇聚型渗流模型对计算结果没有影响。结果表明:在排水体的尺寸效应方面,多元复合地基固结的速度依赖于排水体顶部排水面积而非截面形状。排水体顶部的排水面积对地基固结的影响随着排水体渗透系数的增大而越来越显著。(2)由于在外荷载作用下散体材料桩桩体本身存在压缩变形,而且桩体存在着对渗流的阻隔效应,采用传统的多元复合地基固结理论会高估地基固结的速度,这主要是因为传统的多元复合地基忽略了桩体变形和桩体径向井阻。结果表明:桩径越大或者桩体的径向渗透系数越小,两种计算方法所得的固结速度之差越大。(3)为简化计算,传统多元复合地基通常将弱排水桩视为不透视桩来处理,认为弱排水桩的变形为弹性变形。实际上,弱排水桩的压缩是由于桩体内水的排出所致。结果表明:忽略了弱排水桩的排水能力会高估地基固结的速度,且随着弱排水桩在地基中置换率的增大,两者计算的差别会越来越大。(4)不同类型的桩井必然会存在不同的排水能力,势必会导致土体中的水流产生径向双向渗流。不同的桩体弹性模量也会有很大差别。本文创新性地提出了能够考虑不同排水能力的桩井组合多元复合地基固结理论,引入了新的边界条件,同时考虑了不同桩体的弹性模量的影响,给出了相应解析解。结果表明:多元复合地基固结速度受到两个排水体渗透吸收和顶部排水面积的影响,但主要依赖于排水能力较强的排水体。任意一桩体弹性模量增大,都会加快地基固结的速度,但对地基固结影响主要也依赖于弹性模量较大的桩型。(5)在多元复合地基中存在着多种不同排水能力的排水体如不透水桩、弱透水桩、渗透性低的排水桩(井),渗透性高的排水桩(井)等四种类型。本文提出了一种能全面考虑各种桩井类型的多元复合地基固结模型,求解出包含了土体在内的四元地基固结理论解析解。通过参数取值的不同,本文模型可以退化为太沙基一维固结模型、传统砂井固结模型、透水桩联合不透水桩模型、两种不同排水能力桩井组合模型等在内的多种固结模型,具有较为广泛的实用性。本文的研究使多元复合地基的固结理论更趋于实际。