浮式平台由系泊系统固定位置,系泊系统的下端由嵌入海床沉积物中的锚固定。传统上采用桩对永久性浮式结构进行支撑或锚固。桩在抵抗侧向荷载方面相对低效,这也促使海洋工业考虑一种可替代的锚固系统。吸力式沉箱已成为各种锚泊系统中应用最为广泛的一种锚具,其应用范围从悬链线锚链到轻型拉紧聚酯缆索。吸力式沉箱是一个圆柱形壳体,由装有阀门的顶盖密封。因为随着高宽比的增加,安装过程中土塞破坏的可能性增大,这种锚杆的高宽比（长径比）相对于传统的桩基础较小,通常小于7。吸力式沉箱的承载力可以通过定位沉箱以最小的旋转平移的桩眼来优化。在最佳工况下,荷载矢量与吸力式沉箱中心线的交点称为最优加载点。近年来,吸力式沉箱在海上油气田得到了广泛的应用,对其应用和设计的研究也在不断深入。根据应用情况,吸力式沉箱可能需要同时抵抗垂直和侧向荷载,装载角度可以从0度到90度不等。锚索附着点位置对其极限承载力也有很大影响,当锚索附着在锚杆顶部附近,并且施加侧向荷载时,则形成正向旋破坏模式。随着锚杆锚固点深度的降低,锚杆的旋转倾向减小,形成了能最大限度提高锚杆承载力的纯平移机制。如果附加载荷低于最佳载荷,则会发生反向旋转破坏。多种分析和数值方法如极限平衡、上下限分析和有限元分析被采用对沉箱承载力进行研究和分析。本文采用有限元方法对沉箱承载力进行分析,与其它方法相比,有限元模型具有更大的优势,能够自动找到临界破坏机制,保证垂直和水平阻力的耦合,能够解释复杂的强度分布。吸力式沉箱根据应用的不同,有不同类型的载荷。作为张力腿平台（TLPs）基础时为垂直载荷;采用吸力式沉箱作为悬链线锚时为水平载荷以及倾斜载荷。本文研究了深水工程中用于锚固的吸力式沉箱的倾斜载荷问题。在具有拉紧或半拉紧系泊系统的深水中进行开发时,通常需要用锚来承受典型泥线载荷角在30°至40°之间的载荷。本文采用位移控制方法施加荷载,分析了不同参数对粘土地基的影响。倾斜荷载研究是通过在沉箱顶部的参考点处施加位移荷载的平移角度进行的,为了研究吸力沉箱的斜向抗拔能力,进行了多项研究。在这些研究中,一般都研究了水平和垂直组合承载力,它们的破坏机制以及一个对另一个的影响。本文通过有限元分析,研究了沉箱几何参数对均匀土和线性强度增长土的影响,即长宽比、最佳深度和粘聚力值的变化。通过沉箱顶部参考点位移荷载,研究了倾斜荷载作用下吸力式沉箱的极限状态,并在VH相互作用图荷载空间中给出了计算结果。通过基于数值模型的短吸力锚支撑能力研究的结果,分析了均匀粘性土沉箱的倾斜荷载承载能力,对一般荷载条件下的有限元模型进行了验证,其中考虑了吸力沉箱的倾斜拉伸,为了验证这项研究中的单元类型,考虑了长径比（L/D）为2的短沉箱的水平拉伸。本文使用有限元软件ABAQUS 2017进行了分析,所有单位均为国际单位制（位移:米和载荷:牛顿）,通过定义其直径D,轴长L和壁厚t来确定沉箱的几何形状,其中沉箱直径为5 m,在土壤中的布置应确保沉箱嵌入土层中,顶盖与周围地面齐平。为了施加载荷,将位移约束施加到沉箱顶部的参考点,与水平方向成角度θ。本文介绍的所有分析均采用了总应力分析的方法,未考虑孔隙水压力和有效应力随时间的变化。基于这个假设,土壤的强度只能用内聚力来表示,表示为Su,即土的不排水抗剪强度,土壤的杨氏模量与局部剪切强度成正比,E/Su=500,泊松比为0.49,以模拟土壤的不可压缩性,并近似不排水条件下的恒定体积响应。土壤和吸力锚都通过3-D连续单元进行建模,土壤的弹性响应由杨氏模量E和泊松比ν确定,用一阶8节点整体的混合单元（C3D8H）的网格单元类型来模拟土壤区域。假设沉箱沉入水中的单位重量等于土壤的沉重,用于在在分析开始时提供一个静平衡状态。使用Abaqus FE软件中提供的内置Mohr-Coulomb模型对土壤（均匀粘土）进行建模,为了便于获得收敛的解析解,分三个步骤进行了分析:静力分析,模型优化和加载步。将对称平面切过xz平面来使用模型的一半,所有载荷应用都是通过位移约束施加的。在位移控制下,所施加位移的方向由施加的水平位移分量和垂直位移分量的大小之比定义。为了研究不同的参数,已经进行了模型验证以建立适当的单元类型和其他分析条件,这些验证分析的结果与选定的研究论文非常吻合。在此基础上,本文进行了参数研究。在参数研究的第一部分中,对于均匀的土壤在不分离沉箱的情况下进行了分析,模型的几何形状都与验证模型相似。在Abaqus软件中进行分析时,假定沉井就位,土壤宽度和深度与沉箱的直径有关,其中土壤的底部直径是沉箱尖端下方沉箱直径的四倍,宽度取为沉箱长度的三倍,针对不同的Su值对所选纵横比的极限容量进行了研究。研究了长径比为2、4和6的沉箱,该沉箱包括了一系列实际应用中的沉箱尺寸,为了研究土壤内聚力的影响,每次分析的内聚力值（c）从10KPa增加到30KPa,步长为5KPa,以研究其影响。发现内聚值的增加对沉箱的所得极限容量有很大的影响,结果表明,容量随着内聚力的同步长增加而线性增加。并且发现,当恒定杨氏模量用于变化的内聚值时,容量曲线的初始斜率呈现出出较小的下降。类似地,进行不同纵横比对拉伸能力的影响。在不同纵横比的容量之间进行了比较,结果以图形表示。结果表明,在直径保持恒定的情况下,随着长度与直径之比的增加,承载能力显着增加,保持直径不变的吸力锚的纵横比增加提高了地基承载力。这是由于以下原因:随着沉箱长度的增加,沉箱的总体积和土壤与地基之间的接触表面积增加,导致沉箱内的土塞更大,土壤与沉箱壁之间的摩擦阻力增大。对于所有分析,选择从0到90度的各种平移角度。结合了不同平移角度的垂直和水平容量,以说明三种选择的长宽比下吸水沉箱的破坏范围。沉箱在以上述角度平移时没有旋转。相互作用图以相应的V和H绘制,以显示随沉箱内外径比而变化的包络线形状的变化。采用位移法获得了组合的垂直水平荷载条件下的破坏包络线。在施加位移时,以施加位移的方式来使在垂直和水平方向都造成破坏。归一化的载荷深度中心线Zcl/L给出了沉箱失效模式以及接近最佳条件的最有效的指示。对于均匀土壤剖面进行研究,选择30°的加载角度检查最佳平移。因此,计算了三种不同纵横比的最佳加载深度zcl/L（归一化中心线深度）。对于界面摩擦（惩罚性）摩擦比的变化,发现容量略有变化,α=1表示更高的容量。当允许裂缝形成时,对于沉箱的L/D比,最佳深度（Zcl）显示出长度增加。如所预期的,当沉箱完全粘合（即α=1）时,获得最大的负载能力,并且沉箱容量随着轴摩擦比的减小而减小。因此,在罚摩擦比变化的情况下,容量降低不会太大,以至于在吸水沉箱的设计考虑方面会带来差异。在均匀土壤中吸水沉箱的参数研究的第二个阶段中,对沉箱进行了分析,发现有裂缝形成。当吸水沉箱横向移动时,应力在沉箱的前部增加,而在沉箱的后部减小。理论上,当应力降低高于原始水平土压力时,就可能会形成间隙。为了调查凝聚力对于容量的影响,进行不同凝聚力值L/D=2的分析。沉箱的整体容量显示,相比与不允许的裂纹形成,容量显著降低。三个纵横比的裂纹形成已经显示了重要差异,对于较小的比值,形成了完整的裂缝。但是,对于L/D=4和L/D=6,沉箱与地基上部的土壤部分隔离开来。当内外径比小时,沉箱基础的承载能力受裂纹形成的影响很大。另外,两种情况的VH包络已绘制在一张图中以进行比较。对于研究中选择的均匀土壤,当出现裂缝形成被允许时,包络的边界限制显示出容量的降低。可以看出,与完全粘合的情况相比,当允许形成裂纹时,最佳加载深度更深。当允许裂纹形成时,容量显示出显着降低。可以看出,与完全粘合的情况相比,当允许形成裂纹时,最佳加载深度更深。当允许裂纹形成时,容量显示出显着降低。对于大于30度的平移角度,垂直容量没有明显降低。通常,容量的减少随着纵横比的增加而减小。可以看出,垂直容量不受间隙的影响,而水平容量受到预期的影响。对垂直方向的影响较小,因为考虑到自由水不会通过间隙进入土壤塞子的路径,所以反向承载力决定了提升能力。沉箱在以上述角度平移时没有旋转。相互作用图以相应的V和H绘制,以显示随沉箱内外径比而变化的包络线形状的变化。采用位移法获得了组合的垂直水平荷载条件下的破坏包络线。在施加位移时,以施加位移的方式来使在垂直和水平方向都造成破坏。归一化的载荷深度中心线Zcl/L给出了沉箱失效模式以及接近最佳条件的最有效的指示。对于均匀土壤剖面进行研究,选择30°的加载角度检查最佳平移。因此,计算了三种不同纵横比的最佳加载深度zcl/L（归一化中心线深度）。对于界面摩擦（惩罚性）摩擦比的变化,发现容量略有变化,α=1表示更高的容量。当允许裂缝形成时,对于沉箱的L/D比,最佳深度（Zcl）显示出长度增加。如所预期的,当沉箱完全粘合（即α=1）时,获得最大的负载能力,并且沉箱容量随着轴摩擦比的减小而减小。因此,在罚摩擦比变化的情况下,容量降低不会太大,以至于在吸水沉箱的设计考虑方面会带来差异。在均匀土壤中吸水沉箱的参数研究的第二个阶段中,对沉箱进行了分析,发现有裂缝形成。当吸水沉箱横向移动时,应力在沉箱的前部增加,而在沉箱的后部减小。理论上,当应力降低高于原始水平土压力时,就可能会形成间隙。为了调查凝聚力对于容量的影响,进行不同凝聚力值L/D=2的分析。沉箱的整体容量显示,相比与不允许的裂纹形成,容量显著降低。三个纵横比的裂纹形成已经显示了重要差异,对于较小的比值,形成了完整的裂缝。但是,对于L/D=4和L/D=6,沉箱与地基上部的土壤部分隔离开来。当内外径比小时,沉箱基础的承载能力受裂纹形成的影响很大。另外,两种情况的VH包络已绘制在一张图中以进行比较。对于研究中选择的均匀土壤,当出现裂缝形成被允许时,包络的边界限制显示出容量的降低。可以看出,与完全粘合的情况相比,当允许形成裂纹时,最佳加载深度更深。当允许裂纹形成时,容量显示出显着降低。可以看出,与完全粘合的情况相比,当允许形成裂纹时,最佳加载深度更深。当允许裂纹形成时,容量显示出显着降低。对于大于30度的平移角度,垂直容量没有明显降低。通常,容量的减少随着纵横比的增加而减小。可以看出,垂直容量不受间隙的影响,而水平容量受到预期的影响。对垂直方向的影响较小,因为考虑到自由水不会通过间隙进入土壤塞子的路径,所以反向承载力决定了提升能力。此外,本文还对抗剪强度随深度线性增加的粘性土中沉箱的承载力进行了参数化研究。在实际当中,不同深度的土有着不同的性质。在这种情况下,强度的变化是随深度线性增加的。我们采用长径比为2、3和4的沉箱来研究参数的影响。为了模拟动态的土壤强度和分析环境,我们使用了ABAQUS软件。这有助于从上到下模拟土壤应力的分布。我们设定沉箱与土壤之间的界面是无裂缝的。对于每个高宽比,随着内聚力值（等范围）的增加,最终容量几乎呈线性增长。我们推测由于长径比和内聚力值的共同作用,沉箱的极限承载力会有很大的提高。文章给出了不同高宽比的归一化VH交互图。竖向和水平荷载作用下不排水极限状态的三维破坏包络图,分别为不同长径比（L/D=2,3和4）下竖向和水平荷载联合作用下的破坏包络图。坐标轴用无量纲载荷H/A.Su和V/A.Su表示,其中A为基础平面面积,Su为土体不排水抗剪强度。我们发现在本研究中选取的三个纵横比中,归一化中心线深度（Zcl/L）几乎相同。通过对均匀土和强度随深度线性增加的土的研究,文章研究了土的粘聚力、高宽比和裂缝形成的影响。结果表明,这些因素对粘性土中沉箱地基的承载力有显著影响。