作为海底原油和天然气的重要输送管道,海底管线在近海油、气生产的总体任务中起着重要作用,是向外运输油、气的主要手段,它的数量也随着海域使用活动的日益频繁而不断增加,一般放置在海床表面或处于悬跨状态。海底岩石和沉积物在重力的作用下滑落产生的滑坡,可能会摧毁沿途管线、石油平台等海底工程设施和建筑物。在引起海底管线失稳的原因中,海底滑坡的冲击作用是主要的影响因素。因此,海底滑坡对管线作用的研究对于确保海底管线的安全运行有着重要的学术意义和工程应用价值。本文主要研究海底滑坡对置放于海床表面管线的作用力,应用ANSYS CFX流体力学计算软件,采用Herschel-Bulkley流变模型,考虑不同冲击角度、泥浆含量、滑移速度等因素模拟了海底滑坡对管线的冲击过程。通过与已有试验研究、数值模拟结果的对比分析,验证了所提出的数值模拟方法的有效性。首先应用流体力学方法提出了包含冲击角度影响因素的置于海床表面管线的法向阻力系数CD-90和轴向阻力系数CD-0的计算公式。然后根据土力学方法计算得出了不同冲击角度条件下海床表面管线的法向承载力系数Np和轴向摩擦系数fa,最终通过对两种方法基本公式的推导及演化、整理,将流体力学方法与土力学方法统一表示,进而推导得到了管线所受荷载的破坏包络线。同时,基于流体力学、土力学两种研究方法,提出了更适合分析阻力系数、描述模拟数据规律的混合方法。文中分析了影响管线的三个主要因素,即管线与海床表面的距离、管线沿冲击方向的截面形状以及管线的粗糙度。模拟了海底滑坡对距离海床不同悬跨高度的管线的作用,得到管线所受荷载与悬跨高度之间的关系,由此总结出悬跨工况时的临界距离,即悬跨高度超过该临界距离后,阻力系数将不再随之增大而基本保持不变。通过提出包含悬跨高度因素的海底管线的阻力计算公式,建立了置于海床表面和处于悬跨状态的两种工况下的海底管线所受阻力之间的关系,对工程中的实际问题有一定的指导意义。海底滑坡以不同角度冲击管线时,管线沿冲击方向的截面形状会不同,冲击角度为90°的管线的截面形状是圆形,而其它角度时管线的受冲击截面形状则变为椭圆形。随着角度的逐渐减小,截面的椭圆性质愈发明显。定义截面参数高宽比,用于分析椭圆冲击截面形状,得到不同截面形状管线的受力规律。为验证关于冲击截面形状对阻力系数影响的理论,通过竖向倾斜管线的模拟实现了立面椭圆的冲击截面形状,即高宽比大于1的截面,得到的管线受力大小与之前研究结论保持一致。最终给出海底管线所受阻力大小与冲击截面的性质之间的计算公式。同时,研究了管线粗糙度对管线所受阻力大小的影响,得出阻力随粗糙度增加而增大的结论。本文的研究工作对已有海底管线的研究进行了拓展延伸,丰富了不同工况下管线的轴向阻力系数和法向阻力系数的计算成果,运用多种数据分析的方法,得到了估算泥石流对与海床表面不同距离管线冲击力的公式以及管线受力的影响因素。