随着油气资源的勘探和开采工作逐渐向深海发展,深海浮式平台取代常规固定式平台成为主要选择,深海浮式平台一般通过系泊系统连接海床中的深水锚进行固定。吸力嵌入式板锚和鱼雷锚作为深水锚的典型代表,具有成本低廉、安装简便和作用水深大等优点,已被广泛用于系泊系统的锚固中。目前,吸力嵌入式板锚和鱼雷锚的失效机理及承载力研究多是基于海洋粘土为确定性土体的假设。实际上,海洋粘土受各种物理-化学、环境和地质作用的影响而具有明显的空间变异性。为此,本文将耦合欧拉-拉格朗日有限元方法、三维随机场理论和蒙特卡洛模拟相结合,采用大变形随机有限元方法研究海洋粘土的空间变异性对吸力嵌入式板锚和鱼雷锚失效机理及承载力的影响。本论文的主要研究内容如下:对空间变异性土体中吸力嵌入式板锚的竖向拉拔过程进行了模拟,研究了拉拔过程中吸力嵌入式板锚的失效机理,发现空间变异性土体中吸力嵌入式板锚周围土体存在三种不同特征的流动机制。探讨了不同空间变异性参数对吸力嵌入式板锚竖向承载力的影响,发现土体不排水抗剪强度变异系数和竖向波动范围对承载力有显著影响,而水平向波动范围无明显影响。最后从承载力角度分析了安全系数下的失效概率,发现现有标准中的安全系数无法满足安全设计的需要。对空间变异性土体中鱼雷锚的水平拉拔过程进行了模拟,基于传统Brom’s方法的计算框架,提出了一种考虑空间变异性土体中实际强度分布的鱼雷锚水平承载力计算的随机Brom’s方法（Random Brom’s method,RBM）。引入模型因子对RBM法的预测性能进行评估,探讨了不同空间变异性参数对RBM法预测性能的影响,发现RBM法预测精度主要受两种偏差的影响:一是假定失效机理与实际失效机理的偏差;二是采样位置强度分布与实际安装位置强度分布的偏差。最后基于以上两种偏差,提出了模型因子5%下限值的计算公式以用于工程实践。对空间变异性土体中鱼雷锚的多角度拉拔过程进行了模拟,研究了不同角度拉拔时鱼雷锚的失效机理,发现空间变异性土体中鱼雷锚的失效机理与确定性土体中类似,拉拔角度从0°增加到90°的过程中,都表现为倾斜破坏向竖直破坏转变。基于以上模拟结果,得到了三种土体不排水抗剪强度变异系数下的鱼雷锚承载力失效包络线,并进行了概率统计分析。最后,提出了空间变异性土体中考虑一定置信度的鱼雷锚承载力失效包络线公式,为工程可靠度设计提供了方法。