随着近海石油工业的发展,海底管线在近海石油及天然气的开采运输中得到了广泛的应用。穿越航道的海底管线在安装与油气输送过程中,由于渔业捕捞、货物运输以及锚泊作业等第三方人类活动经常造成坠落物体与海底管道发生碰撞,造成管道损伤,严重时会引起泄露事故。泄漏事故一旦发生,不仅会影响正常开采及工业生产,还会造成海洋环境污染和巨大的经济损失,后果不堪设想。纵观国内外近几年来发生的多起海管、海缆受损事故,其中绝大部分是由于船舶在紧急情况下或意外抛锚造成的。为了确保海底管道安全顺畅地输送油气,以免产生巨大的经济损失,保证海洋生态环境的可持续发展,一定要对应急抛锚可能对海底管道造成的损害进行评估和分析,进而提出相应的保护措施。通常的保护措施是将管道进行深埋或在管道上方覆盖堆石保护层加以保护。本文基于有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA对比分析了管道在有无埋深保护情况下,应急抛锚对管道撞击的损伤程度,提出将管道进行埋深保护的必要性。并采用数值模拟实验计算分析不同锚重、水深、抛锚高度、海底底质等因素对锚在海床中贯入量的影响,最终确定锚击影响作用下管道的最佳安全埋深。主要工作如下:(1)建立抛锚过程中锚的运动模型,分析锚在各阶段的运动过程。运用数学物理模型求解落锚到达海床表面的触底速度,进而为锚在海床运动过程中的有限元分析打下基础。(2)基于有限元法分析锚对裸置管道撞击的损伤程度和风险大小,指出对管道进行埋深保护的必要性。(3)建立将管道进行埋深后的锚-海床-管道有限元模型,对锚在管道上方海床中的运动过程进行数值模拟实验研究。分析在该过程中管道的动态响应结果,与锚击裸置管道的动态响应过程进行对比,说明埋深对管道的保护效果。(4)基于上述数值模拟实验提出一种计算管道埋深的数值方法。并分析锚重、撞击速度、海床土壤的粘聚力、内摩擦角对管道埋深的影响。本文的研究内容和研究结果对于实践中管道的埋深设计和铺设具有一定借鉴意义和参考价值。