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循环荷载下桩-土界面研究是桩土体系相互作用的重要研究方向,粗糙度是其力学响应的重要影响因素之一。本文利用自制的新型可视化恒刚度界面剪切仪结合数字图像相关测量技术（DIC）,进行砂土-钢板界面的单调直剪与循环剪切试验,并以PFC2D颗粒流数值模拟为平台,研究桩-土界面循环弱化效应的宏细观机制。本文主要工作与成果如下:（1）研制大型可视化恒刚度界面循环剪切仪,进行宏观试验的同时,使用单反相机透过有机玻璃视窗对砂土-钢板界面进行图像采集,结合数字图像相关测量技术,全过程捕捉砂土-钢板界面颗粒的的宏、细观行为。（2）砂土-钢板单调直剪试验结果表明,初始法向应力相同时,试样与光滑钢板的剪切应力-剪切位移关系曲线没有明显的剪应力峰值;随着相对粗糙度的增加,应变软化现象逐渐明显,界面抗剪强度及达到抗剪强度所需的剪切位移也随之增大。界面相对粗糙度相同时,初始法向应力越大,界面抗剪强度及达到抗剪强度所需的剪切位移越大。（3）砂土-钢板单调直剪试验结果同时表明,当剪切界面为光滑钢板时,试样表现为微量剪缩,且保持相对稳定;剪切界面为粗糙钢板时,试样表现为先剪缩后剪胀,试验结束时,剪胀速率尚未达到稳定。初始法向应力相同时,随着界面相对粗糙度的增加,试样剪胀速率增大。界面相对粗糙度相同时,初始法向压力越大,剪胀速率越小。（4）循环剪切试验结果表明,界面相对粗糙度相同时,随循环剪切次数的增加,界面剪应力、法向应力呈对数型函数弱化,弱化量分别为26%46%、19%62%;剪应力比、法向应力比的弱化系数取值范围分别为0.070.13、0.020.18,且随着界面粗糙度增大,弱化系数逐渐增大。循环剪切试验法向位移总体呈体缩状态,剪缩体变主要发生在前5次循环,占整体剪缩量的36%47%,且随着粗糙度的增大总体剪缩量增大。（5）循环剪切结束后,砂土与钢板界面的摩擦角在29°35°范围内,且随着界面相对粗糙度的增加,界面摩擦角增大。距离钢板界面01cm范围内,砂样中值粒径范围为0.680.88mm,与原试样比较减小约4%25%;相对破碎率为1.86%10.25%,且界面相对粗糙度越大,砂样中值粒径越小,相对破碎率越大。（6）可视化分析结果表明,单调直剪试验的剪切带厚度约为34倍的中值粒径,且随着界面相对粗糙度的增大逐渐增大。循环剪切试验的剪切带厚度约为45倍的中值粒径,其发展主要发生在前5次循环内,剪切带厚度于第10次循环后趋于稳定。（7）运用PFC2D中的cluster随机创建不同形状的颗粒团簇,取代传统的圆盘颗粒,建立考虑破碎的PFC2D恒刚度循环剪切模型。数值模拟结果表明,随着循环次数的增加,剪应力呈对数型函数弱化,弱化量约为30%46%,剪应力比的弱化系数取值范围为0.100.16,且随着界面粗糙度增大,弱化系数逐渐增大;数值模拟中cluster团簇破碎代表颗粒被剪碎,形成的剪切带厚度约为12倍的中值粒径,且随着界面相对粗糙度的增加,剪切带厚度增加。