我国对石油的需求量不断增长,管道作为油品最为经济、合理的运输方式之一,其敷设量也大大增加。输油管道不可避免的会穿过地质灾害区,地表沉陷是常见和频发的地质灾害之一,当管道穿过地表沉陷区时,容易在沉陷土体位移的作用下发生拉压和扭曲变形,产生裂缝、屈曲、拉断等形式的破坏,给输油管道的安全造成了极大的威胁。因此论文开展了地表沉陷作用下输油管道力学响应分析,为确定沉陷作用对管道的影响程度、找出管道易破坏位置区域和制定有效的预防措施等方面提供参考。主要研究内容如下:(1)对国内外地表沉陷作用下埋地管道研究方法进行总结,分析解析分析法、数值分析法和试验研究三者的特点。分析典型的地表沉陷成因及特征,并研究其对管道的影响和损害特征。(2)采用ABAQUS有限元软件建立数值模型,分析地表错动沉陷作用下管道受力和变形特征,得出管道最容易破坏的区域;将有限元模拟结果与解析法计算结果进行对比,验证本文有限元模型的合理性;对比分析基于应力的失效准则和基于应变的失效准则的特点,利用应变失效判定准则对地表错动沉陷作用下输油管道进行失效判定。(3)基于数值模拟分析结果,讨论沉陷深度对管道应力、总应变和塑性应变的影响规律;然后基于四种不同的沉陷量分别分析管道壁厚、管径、管输压力、埋深和土体参数对输油管道在地表错动沉陷作用下的受力和变形影响规律。(4)对沉陷盆地区域输油管道力学响应特征进行数值模拟分析,得到管道受力和变形特征,并找出管道应力和变形主要集中的区域;基于三种不同的最大沉陷量,讨论多种因素对埋地输油管道的应力变形影响规律;分别以应力和应变为评价指标,采用基于正交试验的敏感性分析方法进行多因素敏感性分析,得出因素的敏感性顺序。(5)对XC采空区进行地表移动变形预测,计算管道允许最大下沉量,判断管道的安全状态;对采空沉陷作用下管道力学响应特征进行数值模拟研究,对比分析数值模拟结果与监测数据;找出管道应力集中区域,提出采空沉陷地表位移监测和管道应力监测建议,为实际工程中采空沉陷区管道安全性评估提供理论支撑。