近年来,海上风电建设发展迅猛,为获取更高效率的风能,海上风机塔正向离岸更远的水域延伸,相比来自风机塔的竖向荷载,风、波浪等产生的侧向荷载更起决定性作用,由此对基础的侧向承载力提出了更高要求。同时,实际海洋环境中海床沿深度方向的土层分布情况也极为复杂。而作为海上风机最常用的一种基础,大直径单桩基础尽管有其优势,但随着这种受荷环境和地质条件的不断复杂化,已不再是最优的首选。为此,一种新型的单桩-摩擦盘复合基础被提出并迅速得到关注,这种新型复合基础结合了传统单桩基础和浅基础的特点,因而更适合作为复杂水域的海上风机基础。但现有的研究主要集中于单层地基中单桩-摩擦盘复合基础的承载特性,且传统的单桩基础与浅基础设计计算方法无法考虑单桩-摩擦盘复合基础中不同部件在受力过程中的耦合效应,为此,本文基于已有研究手段与方法,通过机理分析模型试验、室内联合受荷模型试验及数值模拟等方式,对上软下硬和上硬下软复合地层中单桩-摩擦盘复合基础的承载特性与破坏机理开展了研究,主要工作如下:首先,结合摄影测量技术,对上软下硬与上硬下软地层分布中的单桩-摩擦盘复合基础进行了侧向载荷试验,获得了两种地层分布中复合基础土体变形区域的分布特征,进而得到了两种不同地层分布中的复合基础侧向承载破坏面,并据此分析了复合基础的侧向承载破坏机理。其次,通过设计制作室内模型联合加载装置,开展了一系列上软下硬与上硬下软复合地层中的单桩-摩擦盘复合模型基础侧向载荷试验,研究了摩擦盘盘径、等效侧向加载点高度、土层分布及等效竖向预荷载等参数对复合基础侧向承载力与破坏机理的影响规律,并讨论了极限承载状态下桩身竖向旋转点位置及弯矩分布的变化规律,进而通过无量纲化处理及拟合给出了竖向-侧向组合荷载作用下单桩-摩擦盘复合基础的承载力包络线及其简化计算公式。最后,基于ABAQUS建立了单桩-摩擦盘复合基础三维数值模型,在模型验证与参数选取可靠性分析的基础上,通过参数分析,探讨了几何尺寸、荷载形式及地基土层分布等参数对复合基础的承载特性的影响规律,为单桩-摩擦盘复合基础的推广应用提供了进一步的理论依据。