海上自升式钻井平台是目前国内外应用最为广泛的钻井平台,大多数水深低于150米的钻井活动都是通过移动自升式钻井平台进行的,而桩靴则是自升式平台的基础部分。桩靴基础一般直径为10-20m,形状为带有锥角的圆盘形。在软黏土中安装时,桩靴基础可贯入海床表面以下2-3个直径的深度。在深贯入过程中,桩靴周围的土体会产生扰动与重塑,而桩靴上部的土体则会产生回流,改变桩靴贯入后形成的空腔的形状,这些还使桩靴周围土体的性质发生改变,比如强度、剪切模量等。这些对桩靴的刚度和承载力都会产生影响。在自升式平台的基础设计阶段,桩靴的初始刚度会作为一个边界条件集成到整个结构分析中,进而影响整个自升式钻井平台的内力。而在外荷载作用下,自升式平台的地基可能处于弹塑性状态或塑性屈服状态,因此需要采用割线转动刚度折减公式对桩靴转动刚度进行折减,这就要求将刚度与承载力屈服包络面结合起来。对桩靴的初始刚度、割线转动刚度和屈服包络面的研究,就是研究桩靴在弹性到弹塑性再到塑性土体中的力学行为。尽管在过去的几十年里已经有了一些关于桩靴刚度和承载力的研究,但对桩靴刚度的研究几乎总是假定桩靴预埋在未受扰动的原状土中,没有考虑到安装效应的影响,这显然是有悖于实际情况的。此外,虽然对于桩靴承载力包络面的研究已得到了一定的发展,而与包络面有关的桩靴基础的割线转动刚度的研究还不充分,研究成果也亟待丰富。本文针对以上问题进行了进一步探讨,通过双阶段欧拉-拉格朗日分析方法,模拟了桩靴从安装阶段到安装后荷载-位移行为的全过程,通过与离心机试验结果、解析解和数值解等进行比较,验证了模型及数值方法的有效性。本研究可以分为桩靴初始刚度研究、割线转动刚度研究和包络面研究三部分。在初始刚度部分,探究了不考虑安装效应时,强度不均匀性、埋入深度和桩靴尺寸对桩靴无量纲初始刚度系数的影响规律,并提出了无量纲初始刚度系数的表达式;考虑安装效应后,本文提出了用折减系数来量化安装效应所引起的初始刚度降低,并提出了折减系数的表达式。在割线转动刚度部分和包络面部分,重点研究了安装效应对二者的影响,并结合对考虑安装效应的包络面的验证与分析,提出了能够考虑安装效应和包络面偏心的失效比形式,并在此基础上更新了割线转动刚度折减因子公式。