海洋平台在工作过程中会受到各种海洋环境的考验，在平台的设计和建造过程中，为了保证海洋平台作业的安全性，需要考虑各种环境外载荷，以及桩腿与海底土质之间的相互作用和平台自身的结构强度[8]。海洋平台因为自身体积庞大，结构复杂，实际研究较为复杂，现有研究主要采用有限元分析软件，对平台整体进行建模，对平台整体进行结构强度安全评估。

国内外对海洋平台的研究主要集中在三个方面：海洋平台环境载荷的研究、海洋平台结构桩与土相互作用问题的研究、海洋平台桩靴性能的研究[9]。海洋平台设计的关键问题之一就是如何计算波浪运动遭遇的环境载荷。准确的计算环境载荷是设计整个平台并保证结构安全的基础。环境载荷具有随机性，复杂多变性，通常包括波浪载荷、海流载荷、风载荷、冰载荷和地震载荷等。在我国，有许多学者长期从事海洋平台在环境载荷下的结构相应分析研究，例如房营光、褚国栋等。现代对结构桩土相互作用的研究方法主要为数值离散方法、有限差分法、有限元法和边界元法等。这几种方法在处理不同的问题的时候往往各有所长。数值离散方法在处理地基分层、地层分布的不规则性、土层的非线性特性等问题的处理上较为擅长；边界元法一般仅应用于线性分析，跟有限元法相比，边界元法通过离散桩土界面的方法来描述土性，柱被离散成梁柱单元，边界元法的运算比较经济。对桩靴的性能研究大致可分为个方面：桩靴承载力的研究、桩靴周围土体回流破坏机理的研究、桩靴穿刺现象的研究、桩靴上拔问题的研宄和桩靴基础型式的研究。桩靴周围土体回流会造成竖向承载力的减弱和桩靴底部吸力的形成，通过有限元法模拟和模型试验法研究柱靴贯入过程中孔穴的形成和土体失效的机制。桩靴穿刺现象常发生在相对软弱的土层上方有一层相对坚硬的土层的土质中，即桩靴突然快速的入泥。这方面的文献很多，计算地基土承载力的方法有很多种。20世纪80年代国外学者将吸力式筒型基础作为自升式钻井平台的新型桩靴[10]，以适用更加恶劣的海洋环境。到目前为止，国外学者对筒型桩靴和传统桩靴的特性开展了一些研究工作。

1.3存在问题

在国内由于技术的限制，海基土实验平台的设计研发并不完善。针对其工作环境和实际工作需求现有产品还存在以下一些问题：

1、国内海基土实验平台研发技术落后，要尽快打破技术瓶颈；

2、对深水下工作状态的监测与改善还存在明显的滞后现象；

3、深水作业会加快设备材料的腐蚀，生锈，进而导致失效；

4、我国未来深水作业需求巨大，需要我们加快研究的脚步；

针对这一系列问题和国内外研究现状，本课题对急需解决的海基土实验装置设计问题做了研究。本次设计将充分考虑并模拟海洋平台桩靴这一结构所受到的多元载荷，搭建海基土实验平台并通过有限元分析方法，研究桩靴与土层间的相互作用。