从20世纪50年代以来,人类开始大举向海洋进军,各种海洋工程出现在世界各地,开发海洋需要各式海上系泊系统(如运载船、钻井平台、储油船等),各种海洋工程用锚应运而生。其中重力锚的历史悠久,是最早使用的锚,材料一般为混凝土或钢材、碎金属或其他高密度材料。重力锚主要靠自重下锚底与土之间的摩擦力来提供反力,其承受水平负荷的能力是锚与底质之间的摩擦力以及锚下底质的剪切强度函数。本文在室内物理模型试验的基础上,结合有限元软件,对重力锚在钙质土和粘性土上的水平承载过程进行了模拟。首先介绍了南海开发过程中可能遇到的海洋土工程问题,介绍了海洋锚固基础的种类,南海钙质土的分布情况及国内外学者对海洋土的研究进展。其次介绍了室内模型试验的概况,模型试验的相关原理,然后根据室内模型试验,得出不同形式重力锚在钙质土上的拉力-时间曲线和运动过程,重点比较了平底式重力锚和八键式重力锚在不同土质条件下的运动过程。在不同的土质条件决定了土的破坏模式可以分为两类:渐进式破坏和突变式破坏。对于渐进式破坏,其破坏面为位于土体当中,对于突变式破坏,破坏面沿着锚底与岩石之间。相较于渐进式破坏,突变式破坏的具有更大的风险,在设计计算当中需要予以充分的重视。然后重点介绍了ABAQUS软件在工程界的广泛运用情况,描述了ABAQUS的基本操作流程,比较了ABAQUS/Standard与ABAQUS/Explicit各自优缺点及适用范围,介绍了几种常见的单元类型和接触分析的相关理论,为建立模型及后处理分析提供了理论基础。接着详细描述了本次数值计算模型的建立过程及注意事项,最后根据数值模拟的结果与室内模型试验进行了对比。结果认为在钙质砂和钙质岩上重力锚表现出不同的运动模式。现有的重力锚的设计计算方法对于突变式的破坏模式比较适用,而对于渐进式破坏则偏于安全。最后通过室内模型试验介绍了一种运用在粘性土上的重力锚,对重力锚在不同受力角度的稳定进行了模拟,试验结果表明重力锚的承载力在水平力作用下最大,在粘性土上重力锚在不同的受力角度下的破坏模式均为拔出破坏。