红层泥岩作为一种工程性质较弱的岩体,广泛的存在于四川境内。随着国家对四川地区经济建设的大力支持,四川地区的基础设施建设要求将越来越高,上部建筑荷载将越来越大,基础埋深越来越深,各类大型建筑的基础势必将深入到红层泥岩地层中以求更大承载力。各类基础中,扩底桩将是红层泥岩地区比较优异的桩基形式。目前对扩底桩的研究指出,扩底桩由于其桩身形态不规则,其侧摩阻力、端阻力发挥机理复杂;对红层泥岩-混凝土接触面研究指出,泥岩-混凝土接触面摩阻力存在剪应力位移软化现象。则红层泥岩扩底桩竖向承载机理在上述条件下将更加复杂。因此,为安全、经济、高效的利用红层泥岩扩底桩的承载力,首先需对红层泥岩扩底桩竖向承载机理有充分的认识。则本文通过开展室内试验直剪实验、红层泥岩扩底桩数值模拟、理论分析,对红层泥岩扩底桩的竖向承载机理进行了研究。研究的主要内容与成果包括以下方面:(1)开展红层泥岩桩-岩接触面直剪实验,得到了摩阻力位移软化规律:利用采集的中风化红层泥岩,进行不同法向应力下泥岩-混凝土接触面的直剪实验,得到泥岩-混凝土接触面的峰值、残余抗剪强度方程,结合三折线位移软化本构,建立了红层泥岩桩岩接触面摩阻力的三折线位移软化本构。(2)基于所得位移软化规律,建立了能够考虑侧摩阻力软化的数值接触面本构模型:将建立的三折线位移软化本构,利用fish语言编写成FLAC3D软件的三折线位移软化接触面本构,并利用数值直剪实验,检验了所编写数值软化本构的正确性与适用性。(3)建立了红层泥岩扩底桩的数值模型,得到其竖向荷载传递特性:基于编写的接触面软化本构,建立红层泥岩扩底桩竖向承载模型,得到红层泥岩扩底桩在承受桩顶荷载时的荷载传递特性,即等截面段侧摩阻力首先发挥,待等截面段侧摩阻力发挥完全后,斜面拉裂,斜面侧摩阻力减小至0,然后端阻力参与分担桩顶荷载。(4)分析摩阻力软化与桩基型式对桩基承载力的影响:建立了红层泥岩侧摩阻力软化扩底桩、不软化扩底桩、软化直桩、不软化直桩的数值模型。对比侧摩阻力软化与不软化桩基,得到侧摩阻力软化现象会劣化桩身总侧摩阻力并加速荷载向下传递。对比扩底桩与直桩,得到红层泥岩扩底桩极限承载力大于红层泥岩直桩40%。(5)分析多种因素对红层泥岩扩底桩竖向承载机理的影响:开展不同参数值下红层泥岩扩底桩的竖向承载数值计算,得到了各因素对红层泥岩扩底桩竖向承载力的敏感性大小为接触面粘聚力>泥岩泊松比>桩身材料标准抗压强度>接触面内摩擦角>泥岩弹性模量。