吸力锚是一种新型海洋平台锚固基础,因其安装方便、可以反复循环使用、施工周期短,现已被广泛应用于海上风力机、海洋石油钻井平台以及浮式生产储油、卸油装置(FPSO)等各种海洋工程结构物中。砂土中安装吸力锚时,必须保证施加的吸力大小在合理范围内,即需要大于其贯入过程中受到的沉贯阻力,同时吸力不能施加过大,以免吸力锚内部土体在渗流力作用下发生管涌,导致土体失稳。在吸力锚吸力贯入过程中,吸力锚内部经常发生土体隆起,即“土塞”现象,造成吸力锚无法完全贯入海床,由于海底洋流复杂,在吸力锚外壁与海床交界处的土体经常受到海水剥蚀,即“剥蚀”现象,最终将导致基础失稳。国内外学者已经针对此问题从贯入阻力、渗流等角度进行了大量的学术研究,本文通过实验手段和解析方法对吸力锚负压贯入过程中土塞的形成机理进行了深入研究。通过1g模型试验,对吸力锚负压贯入过程中土塞的形成过程进行记录和测量,在试验过程中发现吸力锚在负压沉贯过程中,细颗粒将沿着渗流通道从底部逐渐往顶部聚集,即细颗粒迁移现象。在吸力锚负压沉贯过程中,由于施加吸力,造成土体膨胀,孔隙率增加,渗透系数随着贯入深度的增加呈连续性变化,基于此实验结果对现有理论公式进行改进,将此连续变化的渗透系数带入所需吸力的计算公式中,建立了一个改进的理论计算公式,并与国外实际工程数据进行对比,发现改进后的理论计算公式预测结果较好,验证了吸力锚贯入过程中形成土塞的主要原因为其内部土体渗透系数发生变化。制作了不同厚径比、长径比的吸力锚,研究厚径比、长径比与土塞隆起高度之间的关系。从土塞率、水力梯度等角度分析土塞的形成过程。并得出结论长径比与土塞高度之间具有明显的相关性,而对于试验中使用的薄壁吸力锚,厚径比与土塞高度之间则没有明显的相关性。通过分析土塞率和水力梯度的变化,验证了在密实砂土中安装吸力锚时,吸力锚的长径比最好大于1.5的结论。通过1g试验研究和改进后的理论解析公式,能够有效的预测吸力锚在砂土中贯入时所需吸力的合理范围,避免由于吸力施加过大造成吸力锚基础锚固效果降低,提高工作效率,降低劳动成本,为我国在南海领域大面积使用吸力锚基础提供理论基础,有利于进一步进行能源开采工作,具有深远的意义。但本文改进后的理论公式尚存在一定的局限性,在粘性土中及各种复杂环境中是否仍然可以有效预测吸力,还需进一步考察。