在开发海洋资源中自升式海洋作业平台应用最为广泛,但是不稳定海底对平台的作业构成了巨大威胁。在海底地基承载力不够和海浪对平台冲击下,桩腿容易形成刺穿,导致平台下沉结构受损,造成重大经济损失。地基稳定性对海洋平台安全所产生的影响研究较少,其主要是无相应的平台沉降模拟机构对所发生安全事故情况进行模拟导致缺乏平台遇险时的应对方法。因此,开展在地基沉降下海洋平台安全性能的研究非常必要。本文以陆上模拟海洋平台为对象,设计地基沉降系统,并研究了地基沉降工况下的海洋平台安全特性变化规律。首先为了验证搭建地基沉降系统的合理性,课题组利用AMESim液压软件对地基沉降系统进行建模仿真,分别对蓄能器容积和预设压力,液压系统的动力马达,平台重量,不同沉降信号进行设计,通过批量仿真优化设备的设置参数。结果表明:模拟海洋平台质量约为20000kg时,加载合适蓄能器容积20L,蓄能器预设压力为6MPa左右,系统液压马达转速在1800rev/min-2400rev/min之间,则液压系统安全稳定,平台沉降速度平稳,响应速度快。另外,输入信号幅值相比频率对平台沉降位移和液压系统稳定的影响较小;通过系统仿真不仅节约了时间而且减少了实验成本和设计的科学性。然后开展实验分析研究,安装地基沉降实验平台、传感器等硬件设备,连接传感器与计算机通信,基于组态软件对实验数据分析与保存。研究了沉降位移与倾斜角响应分析、沉降位移与地基压力响应分析、倾斜角与地基压力响应分析。结果表明:不同地基沉降对平台响应变化不同,单地基下沉对平台倾斜度和地基压力影响相对较小,同边地基下沉对平台倾斜度和地基压力影响较大,对角地基下沉对平台倾斜度影响较小但对地基压力影响较大,三个地基下沉平台倾斜度和地基压力影响最大,属于非常危险状态。最后为减少复杂实海况环境下地基沉降过程中存在不同噪声干扰,提出了一种基于卡尔曼滤波的海洋地基沉降监测方法,并进行建模仿真,通过实测数据分析,验证了该方法可有效减少噪声对海洋平台沉降位移测量干扰的影响。