随着国民经济的发展,.我国对石油、天然气等能源的需求量与日俱增。为了满足国民对能源的需求,我国加大了对长输管线建设的规模,在管线的建设中,为了有效地保护管道及防腐层免受破坏,地埋管道对其周围的土壤成份有较为严格地要求。然而在地质条件更为恶劣的某些山区(如石漠化地区),无法找到适合回填管沟的土壤,需要长距离运输土壤或粉碎大块砾石,这样就增加了施工成本同时延长了施工周期。本文基于此背景研究开发一种高强度、抗冲击、便于施工的泡沫材料,该材料可包裹在管道外面,弥补传统细土回填管沟方法的弊端。本文的主要研究成果如下：(1)运用单因素实验方法制定了保护层材料配比试验方案,共进行7组配比实验。通过对试样进行简支梁冲击试验,得出保护层原材料各组份对材料冲击性能的影响趋势,通过各组分试验比对,最终确定压缩强度230kPa、冲击强度15.9J、泡孔均匀、致密度适中、密度较轻的保护层材料。该保护层材料与管道PE防腐层之间不存在相互腐蚀等不良影响,可以与之长久共存。(2)通过室内模型试验研究保护层材料受到冲击荷载作用时管道的动态响应,得到了保护层下陷深度和管道应力随保护层厚度及冲击加载次数的增加呈增长趋势；并得到了不同保护层厚度的管道应力增长系数。利用ABAQUS有限元数值分析软件,分析了不同的保护层厚度、管道直径、重锤下落高度的管道动态变化规律,并结合室内模型实验结果,以及考虑材料的经济性能,最终确定了保护层材料的最优厚度应在5-8cm之间。(3)现场模型试验通过采取块石回填、车辆碾压、重锤冲击等加载方式,分析对比了有、无保护层对管道PE防腐层、管道应力、土体的压力及管道振动加速度的影响。在用现场原状土(块石)回填管沟时,保护层能够大幅度降低管道动态响应及保护PE防腐层免受破损；当重锤冲击荷载作用在管道上方土体时,保护层对管道的保护作用也有一定的效果；而当车辆的移动荷载作用时,保护层对管道保护效果与细土保护效果相当。总体而言,保护层材料对管道及PE防腐层的保护作用明显优于细土对管道的保护。(4)本文结合保护层材料的特性,设计了现场施工设备体系,同时给出了喷涂施工和浇注施工两种施工方法。根据现场施工条件,选择合适的施工方法,能够极大地提高保护层施工进度,缩短施工工期。(5)对保护层材料与传统石方粉碎和购买细土回填的经济性进行了定量对比,结果表明保护材料的经济性明显优越于其它方式,并且保护层材料增加PE防护层及管道的安全性,降低损坏、爆裂的风险,避免潜在风险及损失,减少了维修、维护的几率,间接增加了保护层材料的经济性。