防沉板基础是深海油气开发水下生产系统中的重要组成部分，是水下井口、管汇节点、管汇终端等组件的支撑结构，承受来自不同方向输油管道及跨接管产生的作用力，由于这些作用力的方向和大小均具有不确定性，导致防沉板基础承受多维复杂荷载作用。本文针对防沉板基础多维受荷特点，采用极限分析、小比尺模型试验、离心机试验和数值计算等方法，揭示了不同形状、带裙板、开孔等不同形式防沉板基础的一维和多维承载及上拔特性，并提出了两种具有高效承载性能的新型防沉板基础结构，主要研究内容及成果如下：
　　(1)研究了不同形状防沉板基础在单向受荷和多维受荷时的承载特性。推导了矩形和圆形防沉板基础在V、H和M单向受荷下的极限承载力上限解，基于Hansen公式和Vesic公式提出了V-H和V-M二维荷载空间的承载力包络线公式。研究发现，在单向受荷时基础形状对抗弯和抗扭承载力具有较大影响;在多维受荷时，不同形状防沉板基础的承载力包络线(面)归一化后具有较好的一致性;提出了适用于不同形状防沉板基础承载力包络线(面)的统一公式。
　　(2)揭示了开孔防沉板基础竖向承载的地基破坏模式，推导了考虑开孔率的地基极限承载力上限解，开展了小比尺模型试验和数值模拟研究。结果表明：开孔率对单开孔和多开孔基础竖向承载力影响最大;开孔形状对基础承载力几乎没有影响;对于多开孔防沉板基础，当开孔率一定时，存在一个最优的开孔数量。
　　(3)研究了带裙板防沉板基础单向受荷和二维受荷时的承载特性。裙板高度对防沉板基础单向承载力影响较大，裙板数量的影响较小;在二维V-H和V-M荷载空间中，承载力包络线随着d/B的增加而向外扩大，但归一化后承载力包络线不随d/B的变化而改变。
　　(4)开展了防沉板基础上拔特性的小比尺模型试验和离心机试验研究。试验结果表明：上拔力和超孔压随上拔速率的增加呈指数增长;由超孔压提供的上拔力占总体上拔力的比例随上拔速率的增加呈S型曲线;相比于防沉板基础的开孔形状和开孔数量，开孔率对上拔力的影响最为明显。