随着高层和超高层建筑增多,大直径长桩、超长桩的应用急剧增多。尽管大直径超长桩被大量使用,但建筑桩基技术规范关于超长桩设计理论按常规桩的计算理论,很难做到经济合理,存在理论与实际间的矛盾。湿陷性黄土地区建筑规范中关于负摩阻力的经验数值,是通过三个现场试验获得,对于数值的合理性,许多学者提出了质疑,理论研究远远落后于工程实践。由于经济和技术上的困难,湿陷性黄土场地群桩静载荷试验没有进行,室内试验也都较为少见。因此研究湿陷性黄土场地上超长桩的承载特性,优化桩基础设计,是桩基理论自身发展和工程界的迫切要求。通过群桩模型试验,对竖向荷载作用下的超长群桩基础的承载力性状进行了深入研究,给出了基桩桩身轴力、侧阻力和负摩阻力随群桩沉降发展的相关结果,深入分析了长群桩基础的沉降规律和荷载传递特性。并在此基础上探讨了在竖向荷载作用下,通过细观、微观角度分析了基桩对桩周、桩端土体的影响范围及趋势。该成果可为长群桩基础沉降性状的进一步研究提供依据。本文开展室内大直径超长群桩模型试验工作,主要研究内容及研究成果如下:(1)天然黄土具有很强的结构性,在采样、运输、制样过程中,都会对试样不可避免的产生扰动。本文基于模型试验相似理论和Monte Carlo原理,选用石英粉、砂、膨润土、石膏和工业盐,采用空中试验自由下落法制备人工湿陷性黄土。对不同含水量和压实度的土样进行土工试验、能谱仪元素分析和电镜扫描测试。试验结果表明:该人工黄土的元素组成与天然湿陷性黄土的一致性;人工制备黄土的湿陷性随着初始含水量的增加呈先增大后减小的趋势,随着压实度的增大线性减小,湿陷规律与天然湿陷性黄土相似;该人工黄土具有易受应力状态和浸水影响的结构性。随着压实度和含水量的增大,颗粒的各向异性、面积比和等效直径增大,而扁圆度和充填比减小。土的湿陷系数与各向异性、扁圆度、面积比等微结构参数存在着良好的相关关系。从微观角度合理地解释了该人工黄土相似材料的湿陷性机理,与天然黄土湿陷规律有较高的契合度,可较好地运用于室内模型试验中。(2)在岩土工程实验室进行了常规和模拟降水下渗两种条件下大直径超长群桩的室内模型试验,并分层取样进行土工试验、微观结构扫描以及X射线能谱仪元素测试,测得了土的各项物理力学参数、微结构图片以及元素组成,并从宏观力学以及微观角度分析了竖向荷载以及降雨入渗对不同深度处模型土的影响。(3)通过模型试验,研究了黄土地区大直径超长群桩的沉降规律,分析了降雨下渗引起持力层和桩周土层含水量增加对基础沉降特性的影响,对大直径超长桩基的荷载传递特性进行了研究,得出了群桩基础轴力、端阻力及侧摩阻力分布规律并分析水的下渗对荷载传递性质的影响。本文分析了湿陷性黄土场地上超长桩的承载特性,为日后优化桩基础设计和施工提供技术参考。