目前对碎石桩复合地基的研究主要针对单桩和桩数很少的群桩,这和大场地、多桩数的工程实际相差较大。本文围绕碎石桩复合地基力学特性及其多尺度分析方法开展深入研究。进行了离心模型试验,从复合地基宏观响应、局部化特征和桩土相互作用等尺度上分析了复合地基的承载变形特性。在此基础上发展了碎石桩复合地基的多尺度分析方法和实用参数等效方法并验证了有效性,为解决碎石桩复合地基工程问题提供理论和技术支撑。本文研究的主要结论和新进展包括:（1）基于离心模型试验及相应有限元数值模拟成果对碎石桩复合地基进行分析。定量确定了群桩的鼓胀变形区范围,鼓胀变形主要发生在6倍桩径深度范围内。揭示了碎石桩变形发展与承载力的对应关系,以及桩土相互作用和碎石桩鼓胀变形的关联特性,复合地基承载力随着土体表面沉降增加而逐渐增大,承载曲线表现出非线性,但没有出现明显的峰值。碎石桩的承载能力和其上部发生的鼓胀变形密切相关。承载力随位移线性增加时,碎石桩变形局部化程度较小;当承载力非线性增加时,鼓胀变形的局部化程度也更明显。根据桩土应力比的分布,将复合地基分成鼓胀变形区和均匀变形区两个区域。（2）发展了碎石桩复合地基多尺度分析方法。在渐近展开法和有限元方法的理论基础上发展了碎石桩复合地基多尺度分析方法,在Abaqus软件平台上开发了方法的并行计算程序。通过与路堤载荷的离心模型试验及精细建模有限元分析结果对比,验证了所提多尺度方法的有效性,该方法可以有效考虑桩土相互作用和复合地基的各向异性。（3）提出了一种碎石桩复合地基实用参数等效方法。采用多尺度方法分析了代表体积单元的等效模量和桩土模量比、面积置换率的关系,在此基础上提出了一般形式和Duncan-Chang E-ν模型的碎石桩复合地基弹性模量等效方法,给出了桩土应力比近似表达式。通过与多尺度方法计算结果对比,验证了参数等效方法的有效性,能够合理考虑碎石桩复合地基的各向异性,克服了规范中的传统设计方法只能得到一个各向同性的均匀化模量且容易高估的问题。（4）采用本文提出的多尺度方法和实用参数等效方法,分别针对箱型基础和高土石坝重要工程的碎石桩加固地基进行了计算,分析了碎石桩复合地基提高承载力、减小沉降变形等方面的效果。