随着我国电力建设的快速发展,“西电东送”工程不断的推进,现已形成覆盖大半个中国的特高压输电网格局。特高压输电塔因其自身结构、导线长度及距地高度等因素导致其上部荷载远超高压输电塔,根据仿生学原理设计的新型变截面基础—根键桩逐渐应用到工程建设之中。根键的布置形式对于其承载力有着重要的影响,探究不同根键布置形式下桩土作用机理对于优化根键布置形式有着十分重要的意义。本文结合透明土及粒子图像测速（PIV）技术对等截面桩与9种不同类型的根键桩分别进行竖向加载及水平与竖向组合加载试验,研究不同深度条件下,根键竖向间距、根键长度及根键截面密度的差异对于桩周土体变形的影响;利用数值模拟软件分析了9种根键桩根键荷载与桩顶位移的关系。取得的主要研究成果如下:（1）研究发现竖向荷载作用下,本文最小浅层根键竖向间距的试桩桩周土体破坏主要集中于地表下1.75D（D为根键桩等截面段直径）范围内,该区域土体出现应力集中,桩周土体快速破坏,进而导致试桩承载力降低;与之相等的最小深层根键竖向间距下桩周土体位移分布均匀,试桩承载力有所提高。表明:沿深度方向根键竖向间距逐渐减小的布置方式更利于其承载力的提高。（2）竖向荷载作用下,浅层根键长度增加能够增大位移影响范围,降低桩周土体位移强度,从而避免浅层土体内的应力集中,进而提高试桩承载力;同等长度的深层根键周围土体位移影响范围及强度均增大,承载力大幅度提高。（3）竖向荷载作用下,根键截面密度增大使主要位移影响区域向下延伸,直至末层根键,形成相互贯通的位移场。浅层根键截面密度增大较原桩型主要位移影响区有向下延展的趋势,但分布较为独立;深层根键截面密度增大,主要位移影响区域彻底贯通,近似呈带状分布,承载力也大幅提高。（4）水平与竖向组合荷载作用下,位移主要发生在浅层土体,浅层根键竖向间距的减小、根键长度的增加、根键截面密度的增加均能有效提高其浅层土体影响范围,从而提高其承载力;与之相应的深层根键布置形式的改变反而导致其位移影响区域减小,从而降低试桩承载力。（5）建立ABAQUS有限元分析模型,与透明土模型试验相互印证。模拟结果表明,根键荷载随桩顶位移变化大致分为三个阶段:桩顶位移较小时,根键荷载增长缓慢,随着桩顶位移的增大,根键荷载快速增长,桩顶达到极限位移时,根键荷载增长变缓并逐渐保持不变。根键间距的增大,单层根键承载力会有所提高,但间距过大时,试桩承载力因根键数量过少而有所降低,且深度越大降低幅度越大;根键长度的增加对于单层根键承载力提高效果最为明显,且深度越大,提高幅度越大;根键截面密度的增大稍逊于根键长度的增加对于单层根键承载力的影响。