海底管道安全可靠运行是海上油气田生产运输的根本保证。海底管线运行期间需要承受高温高压的工作环境和恶劣的波流环境荷载,其全周期内的在位稳定性尤为重要。海床土是海管服役期在位稳定的唯一抗力来源,因此,识别、理解及量化深海管线-海床土相互作用是海管设计中不可或缺的环节。本研究聚焦于深海管道的轴向稳定性问题,从管土作用单元纬度出发,借助管土作用单元大变形有限元计算的高效率,模拟铺设过程中海管周围土体形态及强度演变,随后将海管周围土体的应力、应变状态映射至三维小变形有限元模型,作为初始状态开展后续在位轴向稳定性分析,实现了海管安装、在位全过程高效仿真。首先,针对管线铺设问题,采用大变形有限元分析方法对海底管道贯入进行了模拟,充分考虑管土界面属性,通过与已发表离心机试验和数值模拟数据对比分析,验证了管土作用大变形有限元模型。基于验证模型,重点研究了管道嵌入不同海床深度时海床形态和海床土强度重塑机理,分析量化了管道两侧土体隆起现象对管土有效接触面积影响规律。随后,针对管道铺设过程对其后续在位轴向稳定性影响问题,利用自由边界面跟踪和场变量插值映射方法,基于管道铺设大变形结果,构建了海底管道轴向运动三维有限元管土作用单元模型。重点研究了海床重塑形态对轴向阻力的影响机制,并通过考虑管道铺设过程应变率增强和应变软化因素,对单位管道的轴向摩阻力激发机理进行了深入分析。另外,针对管道轴向走管问题,通过预埋管道和铺设管道三维有限元管土作用类比分析模型,考虑轴向剪切速度、累积塑性应变等轴向管土作用控制因素,系统量化了单位管道轴向摩阻力与海床土典型力学指标（土体灵敏度、土体延展性因子、应变率因子）的关联特性。基于上述研究,本文深入揭示了海床黏土应变率及应变软化特性对管土轴向作用的影响机理,利用大小变形联合技术,成功量化了单位管道轴向摩阻力发展机制,这为解决海洋工程领域一大类设计瓶颈问题“安装过程对海管轴向在位稳定性影响”提供了新思路。