在高层建筑、桥梁以及港口码头等建设中,水平受荷桩的应用日趋广泛,它的力学特性已经引起学者的关注。在现实工程中,基础是由许多不同性质的土层组合而成,由于不同土层的性质也不同,使得桩与土之间的相互作用情况非常复杂。目前国内外对水平受荷桩的研究大多集中在桩的力学相应上,对桩周围的土体位移场变化关注较少,成层土中不同因素对桩和桩周土的影响的相关研究也很少。本文首先在1g重力场下进行了21个与成层砂土密实度和土层层厚变化的可视化模型试验,通过采集应变获得桩身位移与桩身土体抗力,画出各个深度下的p-y曲线,从力学响应的角度研究桩土相互作用。然后基于可视化装置,结合粒子图像测速技术,从桩周土体位移场的角度进一步探讨不同砂土层的密实度和层厚对水平受荷桩工作机理的影响。最后通过数值模拟与m法结合,保证试验所得结论的准确性和可信度。本文主要研究成果是:1、桩土相互作用,随着砂土密实度的增加或者刚度更大的土层厚度增加而增加。土体密实度的增大,单位体积内砂土颗粒变多,让桩前有更多的土体来承受水平荷载;福建砂土体刚度大于日本砂,随着上层福建砂土层厚度的增加,土层中沿深度方向可以承受更大的水平荷载的颗粒变多。2、桩周土位移场,桩后位移场影响范围随着上层砂土的密实度增加或者土体刚度更大的砂土层层厚增加在减小,从土体位移的角度来说,桩后土体的位移是随着桩的移动而产生位移,随着密实度的提高,土体的刚度增大,桩土相互作用力亦随之增大,桩后的土体颗粒位移也减少,所以桩后土体扰动范围小。桩前随密实度增加位移场影响范围在增大,从土体位移的角度来说,密实度大的砂土层单位体积内颗粒更多,相同桩顶位移下颗粒多的造成影响范围更广;随层厚增加在竖直场上影响范围是减少,因为福建砂土体刚度大于日本砂,随着上层福建砂土层厚度的增加,土层中沿深度方向可以承受更大的水平荷载的颗粒变多,福建砂中所需要抵抗荷载作用的颗粒也减少;水平面场上因为上层密实度没有变,但层厚大的成层砂土土体整体刚度大于层厚小的,所以在相同位移下层厚大的成层砂承受更大水平力,需要更多的颗粒来抵抗。