随着环保政策在各国的制定,天然气作为清洁能源的需求量越来越大,天然气管道的建设也会迅猛发展。截至2016年年底,我国天然气管道里程数约为6.8×104km,到2020年,我国天然气管道的建设总长度预计会达到1.04×105km。天然气管道通过的地段复杂,我国地质灾害频发,特别是滑坡灾害,对管道破坏性极大,所以有必要进行滑坡作用下输气管道动力响应研究。目前国内针对土质滑坡下输气管道的数值仿真模拟,一般采用力驱动管道和位移载荷驱动的方法,由于滑坡过程中土体对于管道的作用力复杂,因此采用力驱动和位移载荷驱动管道发生偏移与实际过程相差较大。管土间的相对滑动无法表现,一定程度上减弱了管道的自由变形能力。本文基于SPH-FEM耦合算法,研究土质滑坡下管道的动态响应过程。通过研究分析,得到如下结论:(1)将已有的全尺度滑坡实验进行仿真复现,将模拟结果与试验结果进行比较,证明本文对于滑坡作用下输气管道的的仿真模拟方法是合理的,对比传统的位移载荷驱动管道的有限元模拟,SPH-FEM耦合法所得结果更贴合实际情况,能较好的模拟再现土体颗粒冲刷、绕流管道表面的动态全过程,但其计算时长也相应的更长;(2)建立切合实际的工况算例,对土质滑坡下的输气管道进行了数值模拟,分析了滑坡过程中管道周围土体的变化过程以及管道最大应力截面的情况,发现管道对土体滑坡有一定的抵抗作用,且管道最大应力点随着滑坡位移量的增大,逐渐从滑坡与未滑坡交界处变为滑坡中央;(3)针对不同SPH粒子影响半径、滑坡位移量、滑坡宽度、管道内压、土壤性质以及管道埋深进行了模拟分析,研究分析各因素对管道动力响应的影响。结果表明,滑坡位移量对管道所受应力有根本影响。在相同的滑坡位移量时,滑坡宽度对管道最大应力点有显著影响,这是因为滑坡宽度小更容易对管道造成应力集中。在不同土质条件下,当土质为沙土时,管道受滑坡冲击产生的应力最小,当土质为粘土时,管道所受应力最大。管道的应力和轴向应变与管道埋深正相关,且随着管道埋深的增大,管道应力和轴向应变增速也会增大,在管道埋深为1.5m、管道内压为1OMPa时,滑坡位移量为0.8m时,管道应力已经达到606.1MPa,几乎达到X80管材的屈服极限;(4)对ZG天然气管道贵州某滑坡区管道进行了现场数据勘测分析,根据实际地形数据建立数值模型,模拟此滑坡区管段的受力情况,得出多段应力集中管段,可着重对此进行管道应力监测,对管道安全进行了初步评价,为管道治理工程措施提供技术支持,为管道应变监测预警提供管道初始受力参考,并为制定管道应力释放方案制定提供依据。