随着高层建筑的兴起及港口码头的扩建,水平受荷桩的应用日趋广泛,关于侧向受荷桩在受荷过程中与桩周土体的相互作用研究也逐渐增多。本文基于透明土技术和粒子图像测速技术,选用两种不同粒径范围的透明土作为成层透明土材料,分别进行均匀土体和成层透明土体中侧向受荷的可视化试验。通过采集桩身应变,结合模型试验的边界条件拟合出各个深度下的位移-土抗力曲线,从力学响应的角度研究桩土相互作用,并通过二维位移矢量分析,研究了不同土体状态下侧向受荷桩周内部土体的水平及竖直位移变化情况,进一步探讨成层透明土体中粒径及土层层厚对水平受荷桩工作机理的影响。通过直剪试验,大颗粒透明土的c、φ值小于小颗粒透明土,抗剪强度较小。由均匀土体中的水平受荷桩模型试验对比分析,当受相同荷载平衡稳定时,大粒径单层透明土体中模型桩的位移-土抗力曲线斜率远小于在小粒径透明土中的情况,证明大粒径单层透明土土体刚度较小;而由成层透明土体试验获得模型桩的位移-土抗力曲线平缓程度介于两种均匀透明土体试验获得的曲线之间,土体刚度的大小都随着较小粒径透明土层厚度的增大而增大。在单层透明土体中,侧向受荷桩周土体的二维位移变形特点与已有文献的二维位移相符,大粒径单层透明土中的土体最大位移值约为小粒径单层透明土的3倍。成层透明土试验中通过限定上层土体材料,由两组结果分析可得桩周土体的位移值及范围随着较小粒径透明土层厚度的增大而减小。当小粒径透明土在下层时,随着荷载的增大,小粒径透明土抑制了上层大粒径透明土体的屈服变形,等效于增大土体的刚度;当小粒径透明土在上层时,由于自身刚度较大,较小变形就能产生较大的土体抗力。由此可知成层透明土体受力不仅与粒径有关,与上下层厚分布也有关,小粒径透明土层厚度越大,其与桩相互作用也越大。此外,相对于上部为大粒径的两组成层透明土,上部为小粒径的成层透明土中桩周土体的位移差异较小,说明浅层为小粒径透明土体时对桩身变形的抑制作用更明显,改变上下土层土体粒径对于桩土力学响应及位移影响较大。由试验结果可知,侧向受荷桩与成层透明土体的相互作用特性可以通过透明土技术分析,具有实用性。