软土地基上建设构筑物常采用地基处理后再打设工程桩的两步施工法,施工耗时耗材不符合绿色建设的理念。因此能够寻求一种便捷的处理方法具有现实的意义。本文首先介绍课题组发明的一种能够排水的刚性管桩,并对开孔管桩作为地基处理和工程使用时的承载能力进行计算;然后,对开孔应力集中和单桩极限抗压进行了数值模拟研究;然后,基于等应变假设联合哈根-泊肃叶公式建立开孔管桩固结控制方程求得其解析解,在对影响参数进行参数分析后,计算对比了五种地基处理方法的理论解;最后通过建立三维复合地基固结单元,对开孔管桩复合地基的沉降及土体内孔压消散进行的分析;由于三维建模的复杂和理论解的局限,采用二维等效方法求解平面应变砂墙的等效转换式,以简化计算。主要研究工作如下:1)介绍本文及开孔管桩的结构及使用方法,从理论上说明本文开孔桩提高地基承载力的原因;参考规范中地基承载力估算公式,对开孔管桩应用于地基处理和工程桩两种情况进行抗剪强度的提高和承载能力计算分析。2)针对开孔引起的应力集中效应,采用数值建模方法研究了开孔大小、管桩壁厚、单层开孔个数、排孔层间距及内置钢筋笼的影响,得到了相应的影响规律用以指导桩体开孔设计。采用混凝土损伤塑性模型,研究了原型尺寸桩开孔后在受压荷载作用下的孔边塑性区拓展情况,得到开孔对桩体模量折减较小,对抗压强度折减将近36%的结论。3)基于等应变假设联合哈根-泊肃叶公式,考虑垫层的调节作用建立固结控制方程求解得到地基平均固结度解析解,并对涂抹区渗透系数、涂抹区范围、井径比、桩体模量、垫层模量、开孔系数进行参数分析,最后丛理论计算方面对比了五种软基处理方式的固结特性,得到开孔管桩优越性的结论。4)通过三维计算单元的建立进行固结模拟,监测地基沉降与土体内部孔压消散规律,和理论解的吻合度较高;同时提出两种等效方法:等效为二维平面砂墙和三维碎石桩,并通过实际算例对两种方法进行评估。