我国海上风电资源储量丰富,开发前景广阔,正处于加速开发阶段。海上风资源的快速开发对风电安装平台的作业效率和安全性提出了更高的要求。自升式平台沉垫基础入泥深度浅,可以快速就位、安装和移动,在近海风电开发中独居优势。但是,沉垫基础在砂质海床上作业时,海洋环境中的波流作用会引起基础周边海床的孔压变化和地基床面冲刷,造成海床内孔压局部增大和基础下的掏蚀,从而降低沉垫基础的承载力和稳定性,带来作业风险。本文采用水槽模型试验和数值模拟相结合的方式研究波流作用下沉垫基础周边海床孔隙响应和地基冲刷规律。通过设计波流-沉垫基础-砂质海床的多物理场室内水槽模型试验,开展了波浪作用下海床响应和流致地基冲刷的试验研究;建立了含沉垫基础的单向耦合海床数值模型,结合水槽试验中孔压测量结果,分析了沉垫基础周边海床孔压响应和液化深度分布规律;联合冲刷水槽试验结果与沉垫冲刷数值模型,研究了基础周边海床局部冲刷的规律。主要的研究内容和结论包括如下:1、设计了含沉垫基础的波浪水槽模型试验,使用变比例尺确定沉垫基础的模型尺寸和试验波浪参数,进行试验仪器及场地的布置,并根据设计的试验步骤开展了11种工况下的波浪水槽试验。试验中监测了沉垫基础前后的波浪高度以及海床内不同位置和深度处的孔隙水压力。试验结果表明:沉垫基础对波浪有一定的反射作用,并令其前方波浪高度增加,从而增大沉垫前方海床的孔压幅值;孔压幅值最大值出现在沉垫基础前,最小值位于基础正下方;海床孔压幅值沿深度方向出现孔压衰减和相位滞后现象;累积孔压出现在一定深度的海床内,波浪波高和周期的增大不改变累积孔压的幅值,但能加快孔压累积速度。在流的冲刷下沉垫基础局部最大冲刷深度出现在其迎流边的两角处,且向着沉垫底部和中间发展;长边迎流的沉垫基础后方两角处出现泥沙堆积;流速的增大会加剧泥沙的冲刷和堆积;短边迎流的沉垫基础周边没有明显的泥沙堆积,但在其侧方出现沿长边的长条形冲刷坑。2、建立了波浪-沉垫基础-海床的三维单向耦合模型,对波浪作用下沉垫基础周边的波面形态变化以及海床响应进行了数值研究。通过与试验中测得的波浪高度和孔压值的对比,验证了数值模型的可行性和准确性。研究结果发现:波压力在整个海床范围内呈现交错分布,但是在沉垫附近出现明显的数值增大;在浅层海床内,孔压随深度的减小速度较快;当沉垫基础前达到最大正负孔压时,沉垫基础下的海床孔压处于相同的正负孔压状态,但数值变大,沉垫基础下卧海床的孔压值在两个平衡时刻则接近于0;当波浪和海床参数改变时,孔压沿深度方向的变化趋势相同,但会影响不同深度处的孔压减小速率。对极端波高下液化深度分布的研究中发现:当波浪波谷刚到达沉垫最前边时,沿着沉垫基础Y轴方向的液化深度对称分布,在其长边的两角位置处最大;沉垫基础所在范围内的平均液化深度相比海床边缘处更大,且液化深度增大的区域长度约为沉垫基础长度的2.3倍。3、建立流-沉垫基础-砂质海床的数值冲刷模型,研究了沉垫基础局部冲刷规律。通过与冲刷水槽试验中测得的冲刷坑形态以及最大冲刷深度进行对比,验证了冲刷模型的可行性。数值研究结果发现:当水流遇到沉垫基础时,将从沉垫基础上方和侧方绕流,并在尾部形成漩涡,其共同引起沉垫周边的局部冲刷;冲刷坑出现在沉垫基础前侧两角,并向着前方45°方向区域和沉垫基础下方发展,从而出现沉垫底部海床的局部掏蚀,在沉垫基础的尾迹漩涡处出现泥沙的堆积。流速、沉垫基础厚度的增加和水深的减小都将加剧沉垫周边的局部冲刷程度;当水深增大至沉垫基础厚度的6倍时,水深变化对平衡冲刷结果的影响可以忽略。针对沉垫基础特殊的矩形没水形式,基于数值冲刷模型的结果,考虑沉垫厚度与迎流边长度比值的影响,确定最大冲刷深度的预测公式。对比冲刷深度发展经验公式与数值模型结果,确定沉垫基础周边最大冲刷深度随时间变化的公式。