近年来,随着陆上石油资源日渐枯竭,近海石油和天然气工业迅速发展,海底管线得到了广泛应用。但与此同时海上渔业和船舶运输业的发展,导致船舶航线与海底管线区域重叠交错,船舶抛锚和拖锚导致海底管线损伤甚至油气泄露的事故频繁发生,使得关于海底管线保护的研究迫在眉睫。保护海底管线的工程措施有很多,其中开挖倒梯形沟槽埋置管线并覆盖碎石是较为经济可行的一种,但是目前国内外对这种保护结构的保护效果和机理研究较少。本文针对三种不同质量(5.7kg、23.9kg、70.5kg)的模型锚进行了十次拖锚试验,通过水平拖动锚体在细砂中运动直至进入碎石保护结构,观察锚的运动姿态并测量锚的竖向位置和锚抓力的变化,总结出锚的一般运动过程,验证了碎石保护结构的保护效果。通过观察锚的运动过程、分析锚的受力变化,运用库伦被动土压力理论得到了碎石结构保护作用的保护机理,对锚和土的相互作用有了较深刻的理解。在模型试验基础上,运用有限元软件ABAQUS建立锚和土体模型,将土体耦合为欧拉体,模拟单一细砂和从细砂进入碎石两种工况下的拖锚过程。计算结果与试验结果具有较好的一致性,进一步证实了碎石保护结构的保护效果,也说明这种模拟方法是可行的。