刚性桩复合地基法在工程中得到广泛的应用，但是，目前其理论研究远落后于工程实践。因此，对刚性桩复合地基受力和变形特性进行深入的研究具有重要的理论及实践意义。本文采用离散元法建立了刚性桩复合地基单桩模型试验的细观模型，对不同荷载下的桩土应力比变化、桩身负摩阻分布、桩间土和褥垫层中应力与位移分布等受力和变形特性进行了分析；并对褥垫层选取不同的摩擦系数、接触刚度、接触刚度比以及厚度，分析了其对刚性桩复合地基的受力和变形特性的影响。结果表明：离散元法比连续体法更适合于刚性桩复合地基的模拟；褥垫层中的水平应力远大于桩间土中的水平应力；在桩顶处褥垫层颗粒的沉降明显小于其他区域内颗粒的沉降；水平位移主要集中在基础下的三角形区域内。考虑到对刚性桩复合地基全区域采用离散元法模拟的计算成本太高，本文采用离散元法和有限差分法对刚性桩复合地基单桩模型试验建立宏-细观双尺度模型，并将耦合模型与离散元法模型的计算结果进行对比。研究结果表明：离散元法-有限差分法双尺度分析可反映褥垫层材料的不连续性、颗粒的转动和刚性桩刺入褥垫层的大变形过程，可用于刚性桩复合地基的模拟；离散元法-有限差分法双尺度分析比离散元法单尺度分析节约2/3的计算时间，可用于大规模的刚性桩复合地基的模拟分析。