双向增强复合地基是由竖向桩体复合地基与土工材料等水平加筋垫层组合而成的一种新型软土地基处治形式,其可充分发挥水平向筋(板)体复合地基和竖向桩体复合地基的优点。目前该处治技术在公路、铁路路基加固等工程实践中应用广泛,取得了良好的加固效果。但其理论研究尚处于初级阶段,尤其是承载机理与设计计算理论研究尚有待进一步深入。为此,本文结合国家高技术研究发展计划(863计划)项目“大面积不均匀公路软弱地基按变形控制双向增强处治技术”(2006AA11Z104)、国家自然科学基金项目“散体材料桩复合地基承载机理及其按变形控制设计理论研究”(51078138)、湖南省研究生创新基金项目及湖南大学优秀博士学位论文基金项目,基于双向增强复合地基已有的研究成果,通过理论分析和室内模型试验研究,对路堤等柔性基础下双向增强复合地基的承载机理及其设计计算理论进行系统深入的研究。本文首先分析了刚性桩、柔性桩和散体材料桩的受力变形特性、荷载传递规律等,深入研究了桩体复合地基的承载机理及其破坏模式,筋(板)体复合地基的侧向约束效应、网兜效应和柔性筏基效应、应力扩散效应以及加筋地基的破坏模式,进而对双向增强复合地基的桩-筋(板)-土体系的承载机理及其与路堤填土间的相互作用进行了深入研究。其次,针对竖向荷载下散体材料桩和粘结材料桩各自的受力变形特性及其复合地基的荷载传递规律,基于Vesic圆孔扩张理论,导得了散体材料桩桩体极限承载力计算公式；针对竖向荷载作用下散体材料桩桩顶一定深度范围内不仅发生竖向压缩变形且伴有侧向鼓胀变形的特性,导得了散体材料桩复合地基沉降计算公式；引入Mylonakis&Gazetas模型模拟粘结材料桩复合地基中桩与桩及桩与土之间的相互作用,采用理想弹塑性模型模拟桩侧土体应力应变的非线性关系,基于剪切位移法导得了能综合考虑桩-土体系共同作用的粘结材料桩复合地基沉降计算公式。根据软土路基中水平加筋垫层的应力扩散和网兜作用,提出了路堤下筋(板)体复合地基承载力计算公式和考虑桩体作用的双向增强复合地基承载力计算公式,并基于Winkler弹性地基梁模型提出了水平加筋体受力变形分析的矩阵表达式,进而推广应用到双向增强复合地基的受力变形分析,导得了双向增强复合地基的沉降计算矩阵表达式。考虑双向增强复合地基中水平加筋体与其上下土体间的摩阻效应及桩土刚度差异,对传统弹性地基梁模型进行改进,将桩体与桩间土体比拟为不同刚度的弹簧体系,导得了能考虑筋土接触摩擦效应的双向增强复合地基沉降计算幂级数解;在此基础上,考虑地基梁变形的几何非线性及其在外荷载、竖向和水平向地基反力作用下产生的纵横耦合变形特性,导得了双向增强复合地基受力变形分析的Galerkin解；进而考虑土体受力变形的非线性,提出了基于理想弹塑性模型的双向增强复合地基受力变形分析的分步计算法。算例分析验证了上述三种解答的正确性和合理性,分析结果还表明筋土界面摩阻效应对加筋体受力变形影响较大。再次,基于相似理论设计并完成了单一软土地基、土工格室加筋复合地基、碎石桩复合地基和土工格室+碎石桩双向增强复合地基等四组大比例室内模型试验,从路基竖向承载力和竖向变形的变化规律、土工格室张拉应变发展规律、碎石桩径、竖向变形规律和桩侧土压力分布规律等方面探讨了土工格室加筋垫层、碎石桩复合地基和土工格室+碎石桩双向增强复合地基等的承载变形机理,并利用模型试验数据对前述复合地基沉降以及碎石桩变形计算理论进行了验证分析。自行开发研制出量测桩身鼓胀变形的散体材料桩膨胀量测试仪,成功解决了模型试验中碎石桩鼓胀变形量测这一难题。基于叠梁试验,提出了土工加筋垫层刚度参数测试技术,并给出了土工格室加筋垫层弹性模量的合理取值范围,为理论分析筋(板)体复合地基和双向增强复合地基的受力变形提供了重要参数依据。最后,根据深厚软土路基中双向增强复合地基的受力变形特点,提出了按变形控制设计双向增强复合地基的思路。基于双向增强复合地基受力变形分析方法,探讨分析了加筋垫层复合弹性模量、垫层高度、桩体刚度、桩距、路堤高度等因素对双向增强复合地基受力变形的影响,建立了复合地基荷载与变形之间的关系；并基于按变形控制设计思路及相应的设计规范与工程实践,给出了双向增强复合地基设计控制指标参考值,以及按变形控制的双向增强复合地基设计计算步骤与流程。