建筑、交通及地下结构和工程进行设计时广泛采用的抗力系数(基床系数)是表征结构与土体相互作用的关键参数。土体的成层性、非均质性及空间各向异性均会对抗力系数产生较大影响,而结构的形式(基础、梁、板、壳、圆筒等)以及埋深等因素也会导致抗力系数取值发生变化。因而选取合适的抗力系数,不仅可以较为简便且准确地计算结构力学反应,而且可以保证设计安全性和经济合理性。本文主要针对抗力系数的各向异性及受地基成层性影响等问题进行分析,主要研究内容和取得成果如下:(1)结构力学反应与地基成层特性关系研究为分析地基成层特性对结构力学反应的影响及土层影响随深度的衰减规律,针对管线与各向同性成层地基相互作用问题进行理论研究,数值算例对比验证及参数分析结果表明:管线下方首层土体对其变形的影响最为明显,土层影响随深度增加而逐渐衰减。不考虑地基成层性的简化均质处理所得计算值,相较于成层解偏于危险(上软下硬土层)以及偏于保守(上硬下软土层);而考虑土层影响衰减规律时的均质解则更为准确。运用权重分析法所得衰减函数符合负指数分布,且上软下硬土层的影响衰减要快于上硬下软土层。(2)竖向抗力系数对结构与土体参数敏感性针对地埋梁式结构,考察梁底埋深、地基成层性及横观各向同性对竖向抗力系数的影响,采用Winkler模型解与层状弹性理论解类比法推导得到竖向抗力系数的广义Vesic解答,并详细分析了参数变化对竖向抗力系数取值的影响。研究表明,竖向抗力系数随着梁底埋深的增加而不断增大至最大值,约为地表时的2.05至2.25倍;该系数随着地基总厚的增大而减小,而随着水平与竖向弹性模量比值的增大而增大;该系数与土层软硬分布形式相关,土层加权平均弹性模量相同且首层土体越硬时取值越大。(3)土体抗力系数的正交各向异性结合地埋管线开展土体抗力系数的正交各向异性探讨分析:考虑管土刚度比的变化以及管线埋置情形,采用解析类比法求得竖向及水平抗力系数;轴向抗力系数采用剪切位移法或镜像法求解。分别通过算例验证和参数分析得出抗力系数取值的合理性和差异性,结果表明:均质半无限地基中轴向小于竖向抗力系数,管线部分埋置时水平与竖向抗力系数的比值小于1,而完全埋置时其值大于1且埋径比达到20后会趋近于1;管线下方地基的有限压缩特性对竖向及水平抗力系数均有显著影响,尤其是竖向;抗力系数的均质解与成层解相差较大,分层特性明显时应采用成层解。(4)隧洞围岩抗力系数的空间各向异性利用镜像法分析各向同性半无限围岩(土体)中,不同及同一隧洞埋深下抗力系数取值的变化情况;然后通过应力函数法得到第1类或第2类横观各向同性以及正交各向异性全无限土体中抗力系数随旋转角度的变化规律。分析结果显示:抗力系数随着隧洞埋深的增加而逐渐增大,达到一定深度后会趋于稳定。当隧洞埋深较小时,抗力系数表现出明显的各向异性趋势。第2类横观各向同性及正交各向异性土体中抗力系数则表现出明显的各向异性现象,水平抗力系数关于土性参数变化的敏感性相较于竖向抗力系数要高一些。表征各向异性的土性参数或比值趋近于1的过程中,各向异性程度会逐渐减弱。结合黄土隧道工程实例与实测值及规范值进行对比验证,并给出黄土隧洞围岩抗力系数推荐值。