在土木工程、水利工程、海岸和近海工程中，结构物通常承受竖向荷载和水平荷载作用。承受水平荷载作用的结构，如桥梁、挡土结构、海上风电、海上结构物等，通常会将复杂的荷载组合传递至下部地基基础。海洋工程结构物的基础承受复杂的荷载组合包括：由上部结构自重、填土、表面超载、设备等引起的竖向荷载，由最恶劣的环境（如波浪、风、水流、地震等）引起的水平荷载和附加弯矩荷载。这些不同方式的竖向荷载、水平荷载和弯矩荷载可以通过不同的基础形式传递到地下岩土层，如混凝土重力基础、沉井基础、桩基础、锚碇基础等。而离岸结构的类型、海床的深度、环境条件、海床土壤的地质条件、地基的尺寸和成本等因素共同决定基础系统的选型和设计。本文主要通过数值模拟分析建立竖向荷载、水平荷载及弯矩荷载作用下浅基础和沉井基础的极限承载力包络线。在已有的参考文献、试验及数值模拟成果基础上，本文开展的工作和结论如下所述：
　　组合荷载作用下浅基础破坏模式以及承载力的确定至关重要。文中统计了组合荷载作用下浅基础破坏模式以及承载力计算方法。并对浅基础的承载力、变形特性以及组合荷载作用下承载力的影响因素进行总结。通过浅基础模型试验，详细的分析了荷载倾斜系数和荷载偏心系数，并建立关于倾斜系数和偏心系数的地基三维破坏包络线计算方法。结果表明：采用关于倾斜系数和偏心系数的地基三维破坏包络线计算公式算的结果与测试结果具有较高的吻合性，而以往研究成果获得的用于预测 V-H-M 包络线的椭圆方程略高于试验值，本文提出的新方程可以更加准确描述密砂和中密砂土破坏包络线的不同横截面。同时文中分析了组合荷载共同作用下，砂土的密度对基础对破坏面形状和大小的影响。结果表明：密砂和中密砂中基础的破坏包络线形状基本相同。但在固定竖向荷载比（V/Vu）下，水平荷载和弯矩荷载的最大预测值与试验值之间存在一定的差异。
　　本文通过大型有限元分析软件 ABAQUS，建立了沉井基础在承载竖向（V）、水平（H）和弯矩（M）共同作用下三维有限元分析方法，用于研究砂土地基上沉井基础的破坏包络形状。有限元中取沉井模型长径比为1.0，界面摩擦系数为0.3，得到该工况条件下不同垂直荷载比（V/Vu）下对应的破坏包络线垂直水平（V-H）、垂直力矩（V-M）和水平力矩（H-M）截面的计算结果。基于有限元分析结果，提出了描述破坏包络线不同截面形状的计算方法，并给出组合荷载作用下沉井基础计算公式。
　　本文开展了埋置深度对沉井基础V-H-M包络面形状和大小影响的研究工作，基于三维有限元软件建立埋深比（D/B）分别为1、2和3，界面摩擦系数μ=0.3的沉井基础分析模型。将不同埋深比的二维与三维包络面进行归一化处理并比较，结果表明埋深比对包络面形状和大小的影响较大，随着埋深比（D/B）的增大，破坏包络线的竖向水平（V-H）与竖向力矩（V-M）截面形状减小，而（H-M）截面的形状不受埋深比影响。无论埋深比（D/B）如何变化，不同竖向荷载比下，水平力矩（H-M）破坏包络线截面的破坏模式都是相似的。基于此，提出了沉井基础在竖向、水平和弯矩荷载作用下的不同截面（V-H、V-M、H-M）包络线轨迹和形状的预测方程。
　　本文另一个主要工作同样利用三维有限元模型开展界面摩擦系数对组合荷载（V-H-M）作用下的砂土中沉井基础破坏包络面形状和大小影响的分析研究，其中地基埋深比（D/B）分别取1、2和3，界面条件摩擦系数（μ）分别取0.3、0.5和0.7。基于模型结果，讨论了沉井基础在竖向、水平和弯矩荷载作用下的响应和承载力，分析比较了不同埋深比下归一化和非归一化截面的二维与三维破坏包络面。结果表明：界面摩擦系数对破坏包络线的截面形状的影响不明显，但随着界面摩擦系数（μ）和埋深比（D/B）的增大，破坏包络线的尺寸有所增大；摩擦系数的差异并未影响不同竖向荷载比下水平力矩（H-M）破坏包络线截面的破坏模式；基于上述结论，给出了不同埋深比（1~3）下沉井基础承载能力深度修正因子的表达式。