近年来,国家海洋油气资源勘探和开发取得了较大的进步,海底管道作为海洋油气资源最主要的运输方式,其结构安全性和运行可靠性受到广泛关注。由于海洋环境复杂,海底管道一旦发生失效事故,不但造成巨大的经济损失,而且污染环境引发生态破坏。目前,海底管道的破坏形式主要为机械破坏、腐蚀破坏和疲劳破坏。其中,海上落物最易造成管道机械损伤,比如抛锚、坠落物、渔网作业等。为此,本文建立了海上落物冲击海底管道力学模型,研究了管道力学响应及缺陷管道的压溃机理,研究结果可为海底管道的敷设设计、安全评价、维修防护等提供可靠依据。本文基于弹塑性力学、岩土力学、弹性地梁理论及有限元原理,建立多种工况下海底管道的管土耦合数值计算模型,针对落物冲击作用下海底管道损伤机理开展系统研究,具体包括以下方面:首先,概括介绍海底管道发展趋势及主要失效形式,明确落物冲击作用下海底管道损伤机理研究的可行性及重要性,制定了论文研究路线。其次,建立落物冲击作用下海底管道数值计算模型,研究了地基类型及敷设方式对受冲击海底管道应力应变响应的影响,结果发现全埋敷设能起有效保护作用。而后,系统研究了块状落物和梁式落物冲击作用下海底管道的力学影响,探究了落物冲击速度、冲击角度、冲击位置、落物形状、落物尺寸、管道内外压差以及管道径厚比等敏感参数对管道力学行为、损伤机理及能量吸收的影响规律。最后,研究了受落物冲击后的海底管道压溃机理,对海底管道压溃过程中的5个阶段进行了系统分析,讨论了管道径厚比及初始凹陷率对其压溃压力及曲屈压溃变形规律的影响。