基于静钻根植桩结构特点，利用ABAQUS建立三维有限元模型，开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究，分析竖向荷载下桩基荷载传递机理，讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响。结果表明，水泥土外壳是桩基承载力的关键，其竖向应力变化复杂；水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了43%左右；竹节上下部位会发生应力突变，水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大27.5%。桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异；桩周水泥土厚度应介于100 mm到0.5倍预制芯桩桩径之间；水泥土黏聚力在300 MPa左右对桩基承载力最有利。
基于传热学理论，给出桩土温度场偏微分方程及边界条件，结合低温稳定多年冻土区地质背景，通过有限元数值分析求解，分析静钻根植桩回冻过程桩土温度场随时间的分布变化规律，讨论水泥掺入量及水泥土的水泥浆体初始拌入温度对回冻过程的影响。结果表明，地表下2 m以内桩土温度受大气温度影响较明显，水化热对1.5倍桩径以外及桩底1～2 m以下范围桩土温度影响甚微，17 d后桩侧温度回冻至0℃,27 d桩侧温度降至-0.5℃以下；水泥浆体初始拌入温度每升高5℃,回冻时间增长5～6 d;水泥掺入量每减少10%,回冻时间缩短1～2 d。静钻根植桩的温度场同样受水化热影响，但回冻时间较短；通过调整水泥浆体配合比和降低水泥浆体初始拌入温度可兼顾水泥土强度和回冻时间要求，达到提高承载力、缩短施工工期的目的。