大直径钢筒基础作为跨海大桥人工岛的围堰具有施工速度快,对海洋环境污染小等优点,因此逐渐在海洋工程中被广泛应用。当跨海大桥人工岛作用于软土地基,荷载作用下软土地基易产生大变形,导致软土强度特性随着土体变形的增大而产生显著非线性变化,软土地基中大直径钢筒基础受力机理复杂。目前对大直径钢筒基础在软土地基中的受力机理和破坏模式还认识不清,亟需开展软土地基中大直径钢筒基础受力机理和破坏模式的研究,为其在实际工程的应用提供参考。因此本文开展了软土大变形特性试验研究、软土复合地基中大直径钢筒基础破坏机理试验研究、大直径钢筒基础施工全过程数值模拟方法研究和软土复合地基中大直径钢筒基础稳定性验算方法研究。首先,研制了能够测量软土三维大变形条件下强度特性的三轴试验装置,解决了三维大变形条件下土体变形均匀性的问题。开展了海洋软土在不固结不排水条件下的大变形三轴剪切试验。试验结果表明软土三维大变形条件下,土体产生了应变软化现象,软土残余强度为峰值强度的80%。软土三维大变形条件下的强度特性为软土地基中大直径钢筒基础数值模拟方法的建立提供了土性参数。其次,发展了大直径钢筒基础在软土地基和挤密砂桩复合地基中的试验技术。利用PIV技术测量了大直径钢筒基础周围土体的位移场变化规律,阐明了软土地基中大直径钢筒基础的破坏模式。试验结果表明不同于砂土地基中大直径钢筒基础的倾覆破坏,软土地基中大直径钢筒基础发生了水平滑移破坏。依据土体位移场的变化规律,明确了极限荷载作用下大直径钢筒基础周围土体的破坏滑移线。试验结果为软土地基中大直径钢筒基础数值模拟方法的建立提供了机理验证。开展了不同挤密砂桩面积置换率和嵌固深度条件下大直径钢筒基础的水平受荷试验。试验结果表明挤密砂桩面积置换率为30%条件下,大直径钢筒基础极限荷载相对于软土地基提高了2.42倍。挤密砂桩嵌固深度为1.8倍砂桩直径条件下,大直径钢筒基础极限荷载比软土地基提高了2.25倍。加固侧复合地基土体内摩擦角的增加以及破坏滑移线长度的增长是提高复合地基水平承载力的关键因素。然后,提出了软土复合地基中大直径钢筒基础施工全过程的数值分析方法,通过软土地基中大直径钢筒基础水平承载力和破坏模式的试验结果验证了数值方法的正确性。开展了港珠澳桥隧工程香港人工岛大直径钢筒基础施工全过程的案例分析,数值结果表明大直径钢筒基础的水平承载力随着基础嵌固深度的增加而提高。软土复合地基中大直径钢筒基础数值分析结果为修正大直径钢筒基础抗滑稳定性验算方法提供了数据支撑。最后,基于软土复合地基条件下大直径钢筒基础水平承载力的试验和数值分析结果,提出了能够考虑挤密砂桩面积置换率和嵌固深度影响的软土复合地基中大直径钢筒基础抗力提高系数的经验公式,修正了我国规范法中挤密砂桩软土复合地基中大直径钢筒基础抗滑稳定性验算方法。