海上风电作为近年快速崛起新能源模式,具有建设场地广阔、绿色无污染等优势。常见的近海风机基础形式有吸力桶基础、大直径单桩基础、三脚架基础以及导管架基础等。其中,大直径单桩(直径6-8m),具有施工速度快、经济性好等特点,被欧洲国家广泛使用。风暴潮等极端天气下风机基础的变形和转角控制对桩基的水平承载力提出了很高的要求,近年来工程界提出了一种新型基础形式——大直径单桩-筒体组合基础形式。其中,筒体作为入土深度较浅的宽大型基础,更有利于浅层海床土体的水平抗力发挥,从而有效提升桩-筒组合基础的水平承载性能。现有水平荷载下桩基变形特性研究,多是针对小直径单桩(桩径小于4m)且多为小比尺模型试验(比尺小于1:50),基本未见针对大直径桩-筒组合基础这一新型基础形式的大比尺模型试验研究报道。目前工程设计广泛采用的p-y曲线是针对小直径单桩提出,并不直接适用于大直径桩-筒组合基础。针对性的,本文开展了淤泥质海床软土中大直径桩-筒组合基础水平承载变形特性的大比尺(1:40)模型试验,分别考虑了水平静力和双向循环两种加载模式,实测了桩体/筒体应变、桩周孔压、桩身位移以及加载点的外荷载值,获得了桩-筒组合基础的加载点位移-荷载曲线以及p-y曲线,并与单桩试验结果对比揭示了桩-筒组合基础对桩基水平极限承载力和浅层桩周土极限抗力的提升程度。本文主要研究内容如下:(1)根据原型桩和现场海床土,由相似理论(1:40比例尺)和桩土相对刚度推导了模型单桩和桩-筒结构的几何和材料参数以及模型试验土体参数,继而制作了模型桩/筒、装填并预压了模型试验土体;测试了试验土体的物理力学性质指标和强度参数,测得了预压固结完成后试验土体的十字板不排水抗剪强度;随后标定了模型桩和模型筒的抗弯刚度,并进行了压桩以及应变、孔压、LVDT位移传感器等监测元件的布设工作;针对水平静力和双向循环加载方式,拟定了单桩和桩-筒组合基础的试验方案。(2)进行了大直径单桩和桩-筒组合基础的水平静力加载试验,分别获得了软黏土中大直径单桩和桩-筒组合基础的静力p-y曲线与各深度处的水平极限土反力;通过加载点位置的荷载-位移曲线,评价了桩-筒基础水平极限承载力和初始刚度相对于单桩的提升程度;进行了不同尺寸筒体的桩-筒基础水平静力加载试验,评价了筒高和筒径对水平极限承载力的影响程度;通过桩周布置的孔压计,分析了桩-筒组合基础桩周土抗力的发挥范围。(3)进行了大直径单桩和桩-筒组合基础的双向循环加载试验,测试不同循环频率和幅值下单桩和桩-筒基础的位移、应变和孔压,揭示了循环加载下的大直径单桩和桩-筒基础的变形发展特性;分析获得了循环加载下的桩-筒组合基础p-y曲线;分析了循环频率和幅值对桩周土体超静孔压的影响。