Claro que puedes,
Código PHP:
$array1 = array(
array("subpropiedad1" => "valor", "subpropiedad2" => "valor"),
array("subpropiedad1" => "valor", "subpropiedad2" => "valor")
);
$array2["propiedad1"] = "valor1";
$array2["propiedad2"] = "valor2",
$array2["propiedad3"] = $array1;
¿Es esto lo que preguntas o no he entendido bien?
Saludos.