海洋平台基础结构在上拔荷载作用时会产生被动吸力,当被动吸力用于稳定海底结构物抵抗环境荷载引起的上拔作用时,是一种有利的因素需要增强;当被动吸力产生于打捞、回收等拔出海底结构物的过程中时,是一种不利的因素需要消除。本论文主要通过数值模拟和离心试验相结合的方法来研究被动吸力的作用机理以及对平台基础承载能力的影响。本文主要研究内容和成果如下:(1)提出了不排水条件下吸力式基础抗拔承载力系数计算公式。采用数值模拟的方法对不排水条件下吸力式基础的承载力系数进行了分析。分析过程中考虑了贯入长径比和基础位移的影响,比较了受压和受拉工况下承载力系数的差异,得到以下结论:(1)当嵌入长径比小于2时,基础的抗压和抗拔承载力系数差异较小;当嵌入长径比从2增加到4后,抗压承载力系数持续增大到16%,抗拔承载力系数几乎保持不变。(2)承载力系数随着非均质度的增加而增大,当非均质度从0变化到1时,承载力系数增幅较大,当非均质度从1增加到5时,承载力系数的增加幅度较小。(3)当基础位移小于0.3D时,均质土中基础的抗压和抗拔承载力系数都可以取相同的值;当土体不排水强度取基础侧壁端部以下D/10处的强度计算承载力系数时,非均质土的承载力系数可以用均质土的承载力系数来代替。(4)提出了一个深度系数的计算公式,公式中考虑了长径比和相应的基础位移的影响。(2)揭示了被动吸力对基础抗拔承载力的影响机理。应用离心模型试验模拟了吸力式基础的贯入和上拔过程,研究了上拔速度、贯入长径比对负压的产生和消散的影响,得到以下结论:(1)随着上拔速度的增大,抗拔阻力和负压逐渐增大,但增长趋势逐渐变缓;(2)在相同上拔速度条件下,随着长径比的增大,抗拔承载力和负压增大,负压消散的时间也增长;(3)随着上拔速度增大,产生的负压需要的消散时间增长;(4)上拔速度可以影响到基础所处于的排水状态,这对负压的量值有较大影响。(3)考虑到长径比对渗流长度的影响,提出了评估吸力式基础在上拔荷载作用下排水状态的计算公式。用数值分析方法模拟分析了吸力式基础在受拉荷载下桶内产生的负压以及负压随时间消散的过程。研究了嵌入长径比、裂缝对负压消散时间的影响,得到以下结论:(1)随着吸力式基础的侧壁贯入土体的深度逐渐增大,桶内孔压消散需要的时间逐渐增长;(2)随着贯入长径比的逐渐增大,渗流长度和基础侧壁的高度的比值逐渐降低,并趋向一个定值;有裂缝时的渗流长度相对于无裂缝时较小;(3)考虑贯入深度对渗流长度的影响,建议采用无量纲速度vs/c_v来进行受拉荷载下不排水状态的判定,受拉状态下的无量纲速度要达到受压状态下的两个数量级倍数才能达到完全不排水状态。(4)考虑到负压的可靠性,可以取完全不排水状态下承载力系数的一半来计算抗拔承载力。(4)提出了采用桩基承台消除平台桩靴下被动吸力的方法。应用数值模拟方法对桩基承台受到桩靴基础传递过来的预压荷载时的承载特性进行了研究。分析中主要考虑了桩-土-承台的相互作用,得到以下结论:(1)荷载超出P_u/2(P_u为群桩极限承载力)后,群桩对上部桩间土的夹持作用开始减小,桩侧上部侧摩阻力增大;(2)桩侧下部侧摩阻力在多重应力叠加作用下呈减小趋势,不同位置的桩侧摩阻力影响范围有差异;(3)可以取群桩沉降达到5%倍桩径时的荷载作为群桩的竖向极限承载力;(4)当沉降与桩径的比值超出1%后,承台分担荷载的比例逐渐增大,群桩分担荷载的比例减小。