为探究根键桩抗拔承载特性，通过基于PIV技术（粒子图像测速技术）与透明土组成的桩土变形可视化试验系统，对上拔荷载作用下同尺寸根键桩、扩底桩以及等截面桩进行非介入式模型试验。测得各桩荷载-位移曲线并对桩周土体位移场变化情况进行实时采集，通过对不同时刻各桩桩周土体位移场等值线图不同色阶部分像素点进行统计，实现对位移场发展规律以及土体塑性变形区域的精确对比，并进一步结合现有透明土三轴试验成果提出适用于小尺寸透明土模型试验桩土侧阻力计算模型，结果表明：试验条件下，虽然同尺寸扩底桩承载力更高，但是在中低荷载时，多层根键桩表现出对基础位移更好的控制能力，更适用于对位移有严格要求的建筑基础；根键的设置存在优化问题，为保证土体以及根键承载力的充分发挥，初步建议根键纵向间距以4～6 L为宜（L为根键外伸长度）；当根键层数较少时，根键对荷载扩散作用不明显，土体位移场范围相比等截面桩甚至出现小幅降低，而随着根键层数的增多，桩周土体位移场范围也随之显著扩大，在试验条件下，四层根键所带动的土体位移场面积约为扩底桩的113%，而塑性区面积仅为扩底桩的58%，根键桩承载能力提升潜力要优于扩底桩；极限荷载下，各桩桩周土体位移场均为“倒三角形”分布，且与水平面夹角均为（45°+φ/2）；基于现有透明土研究成果所得桩土侧阻力计算模型能够在一定程度上反映基础荷载传递规律，由计算分析得，根键与扩大头的设置分别使土体极限承载力提高了1.27与1.18倍，变截面的设置使土体承载力得到了更大程度发挥，且深度效应对根键法向阻力影响远小于侧摩阻力。