海洋油气资源、风能开发和南海岛礁建设是我国海洋强国战略的重要阵地。在由近海到深远海的海洋工程建设中,浮式平台始终扮演着十分重要的角色。浮式平台一般需要由锚泊线和锚泊基础组成的锚泊系统进行定位。锚泊线是连接上部浮体和下部锚泊基础的荷载传递结构,其与海水、海床的静动力作用特性直接影响浮式平台运动响应;锚泊基础将上部荷载最终传递到海床,其承载力对于浮式平台的安全性起着重要作用。因此,为确保浮式平台正常工作与安全服役,必须开展锚泊线-海床相互作用和锚泊基础承载性能研究。目前,存在的主要工程问题在于:第一,对于深水张紧式锚泊系统,悬张锚泊线反复切割海床并在触底区形成沟槽,浅层土体损失将对锚泊基础的破坏模式产生影响,显著降低其承载力;第二,锚泊基础承载力不仅与基础类型、尺寸及土体本身力学性质相关,还受到基础-土体界面相互作用的影响,特别是其界面剪切特性。然而,目前还缺少针对锚泊线触底开槽轮廓预测及其效应的评价方法,缺乏针对基础-土体界面大位移、循环剪切时物理参数演化特征及其影响的深刻认知。现行设计规范没有考虑锚泊线-海床动力作用过程对锚泊基础承载力的影响,这可能导致深水锚泊系统设计偏不安全。本文针对以上工程问题,综合单元试验、离心模型试验和数值模拟等技术手段,进行了系统而深入的探索,具体内容和创新归纳如下:1.研发了用于测试海洋基础-土剪切特性的大型界面环剪仪,开展了砂-钢界面大位移和循环剪切试验,定量分析了大位移单向和循环剪切时界面物理参数（剪切带、界面粗糙度、颗粒粒径及形状等）演化规律,研究了界面单向、循环剪切力学响应及其机理,评价了大位移界面剪切过程中颗粒破碎程度及其对界面摩擦角的影响,建立了砂-钢界面摩擦角和颗粒破碎程度之间的关系。2.研制了国际上第一台围压可控的锚链轴向抗力测试仪,首次直接测得不同围压、循环加载路径下砂土中锚链轴向抗力变化,提出异型结构锚链的轴向抗力计算方法,得到了砂土中锚链形态的计算方法,说明了采用本文推荐的方法与黏土中所采用推荐值的差别及其对吸力锚受力的影响。基于现场海床沟槽形态数据,分析了锚泊线动力触底对沟槽轮廓的影响,创新建立了考虑海床-土体动力相互作用的沟槽二维轮廓预测方法;研究揭示了海床沟槽横向宽度的增大机制,建立了考虑锚泊线横向运动和浅层沟壁坍塌的沟槽三维形态预测方法。3.首次评价了砂土海床中浅层土体损失对吸力锚破坏模式和承载力的影响,分析了沟槽存在下吸力锚周围土体位移场模式,揭示了吸力锚破坏模式改变和承载力弱化的内在机制。提出重力锚承载效率优化策略,研发了复合式的芯桶重力锚新构型,并基于离心模型试验和数值模拟研究了芯桶重力锚的承载性能和破坏模式,揭示了其承载力提升的内在机制,建立了面向施工场景的芯桶重力锚承载力快速计算及构型优化设计方法。