防沉板作为一种浅基础形式被广泛应用于支撑海底各种临时或半永久的水下结构,然而在一些实际情况下,由于需要承载的设备较大,导致所需要的防沉板体积大且重量沉,不便于运输、安装和回收,因此对防沉板结构进行优化,在一定程度上予以开孔。此外在一些需要承载大型设备但又对基础承载力要求不高的情况下,采用有孔防沉板还可以节约钢材用量,降低工程成本。然而,我国对于有孔防沉板的研究尚且较少,只有少量近几年国外关于有孔防沉板上拔承载力和竖向承载力的相关研究。因此,本文基于前人总结出的地基承载力的研究结果和方法,对不排水饱和粘土上方形有孔防沉板的地基承载特性展开系统地研究。为实际工程中方形有孔防沉板结构的快速设计、承载力校核以及稳定性判断提供重要依据。主要研究内容及所得结论如下:(1)基于上限定理,推导出了与开孔率、开孔个数以及土体参数有关的有孔防沉板竖向极限承载力的上限解,并与已有的研究成果进行对比,结果表明利用上限定理推导出的公式能较好的反映这些参数对竖向极限承载力的影响。(2)利用有限元软件ABAQUS研究开孔对防沉板基础地基承载性能的影响。结果表明在相同用钢量条件下,开孔可以使得地基的竖向、水平以及弯矩极限承载力增大。并且随着开孔率的增加,竖直和弯矩荷载作用下地基的破坏模式发生转变。进而研究防沉板的自身结构,即开孔个数以及开孔形状对有孔防沉板承载性能的影响。结果表明随着开孔率的增加,地基的各向承载力随着开孔个数的增多差异越明显。当开孔率较小时,开孔个数对地基的单向承载力基本没有影响;当开孔率较大时,在一定程度上增加开孔个数可提高地基的竖直和水平极限承载力;而对于地基的抗弯承载力,随着开孔率的增加,开孔个数为4的防沉板地基的承载性能最差而开孔个数为16的防沉板地基的承载性能最优。对比圆形孔和方形孔防沉板在单向荷载作用下地基的承载性能,发现在开孔率和开孔个数一定的情况下,地基的竖向和水平承载性能基本不受开孔形状的影响;而在开孔率较大的情况下,圆形孔基础地基的抗弯承载性能略优。(3)开展了单向荷载作用下开孔率R与地基承载力关系的数值研究,结果表明在不排水饱和均质粘土上,有孔防沉板的地基竖向极限承载力和水平极限承载力随着开孔率的增加线性减小。为了更好地展现竖向、水平、抗倾覆以及抗扭极限承载力与开孔率之间的关系,拟合得出开孔个数为1、0≤R≤0.64时方形有孔防沉板单向加载下地基的极限承载力与开孔率之间的关系式。采用Swipe加载法和Probe加载法研究了二维荷载空间内方形有孔防沉板基础地基的承载力随开孔率的变化,建立了不排水饱和粘土上不同开孔率的方形防沉板在V-H、V-M、V-T、V-H-M、H_x-H_y、M_x-M_y、T-H和T-M荷载空间内的破坏包络线,通过判断实际荷载组合与相应开孔率下破坏包络线的相对位置,判别基础设计是否处于安全状态。