本文以国家科技支撑计划项目“港珠澳大桥跨海集群工程建设技术研究与示范”(2011BAG07B00)的课题一“外海厚软基大回淤超长沉管隧道设计与施工关键技术”(2011BAG07B01)为依托，基于大量已有文献调研，研究港珠澳大桥桥隧结合部西人工岛竖向荷载及岛体堆载作用下沉管、垫层、桩、地基土相互作用机理，采用模型试验、数值计算、理论分析等手段，对刚性桩复合地基垫层受力机理的宏细观特性进行分析，主要内容和结论如下:　　基于国内外相关文献的调研，了解复合地基垫层受力机理的研究现状及存在的问题。分析港珠澳大桥人工岛沉管隧道复合地基垫层的受力机理，明确本文的研究方向和研究意义。　　总结已有复合地基垫层的研究理论，依据港珠澳大桥的工程特点，提出刚性桩复合地基垫层的破坏模式，利用塑性平衡理论推导出桩顶极限承载力及桩顶刺入量的求解公式。　　设计、实施了刚性桩复合地基模型试验，并在试验中引进颗粒图像测速(PIV)技术，研究桩土相对位移及垫层土体颗粒的位移。重点研究:不同垫层厚度及不同桩径引起的复合地基沉降、桩土应力比及中性点位置的差异;桩帽及垫层土体密实度对复合地基沉降及桩顶刺入量的影响;采用PIV技术研究垫层土体颗粒位移场，提炼出垫层土体破坏模式。　　开展了高置换率挤密砂桩复合地基模型试验研究，主要研究内容:高置换率砂桩复合地基的承载性能及沉降特性，砂桩破坏模式，砂桩复合地基的固结沉降及桩土应力比发展时间效应，并对高置换率砂桩复合地基极限承载力的计算理论提出建议。　　针对港珠澳大桥人工岛处沉管隧道复合地基的设计方案，采用本文提出的垫层破坏模式计算理论，计算出不同位置沉管底部碎石垫层的极限承载力、桩顶应力及桩顶刺入量。研究结论对分析港珠澳大桥工程的碎石垫层设置问题具有重要的参考意义与实用价值。　　本文针对港珠澳大桥人工岛处沉管隧道复合地基垫层的受力特性，深入研究垫层破坏模式计算理论，并通过模型试验对相关垫层破坏机理影响因素加以研究，以达到应用于实际工程、解决实际问题的目的。