海底铺设的油气管道在油气资源输送的过程中发挥着非常重要的作用。海底管道具有运输量大、安全、快速等特点,使得海底管道广泛应用在世界各国的油气运输工程中。近年来,随着我国对石油、天然气等资源的需求量越来越大,海底管道的铺设里程也在逐渐增长。作为海洋油气生产系统的“生命线”,海底管道一旦发生破损、泄漏等事故,不但会让油气公司付出巨大的经济代价,还会对管道水域周围的生态环境造成严重的污染,带来恶劣的社会影响。由于埋设海底管道的成本较高,而且海底管道极易受到船舶意外抛锚破坏。在这种背景下,研究船舶抛锚的动态过程,从而确定海底管道的最小安全埋深,既能使管道免受锚击损害又可以大大节约铺设成本,具有十分重要的现实意义。本文通过设计投锚入水的物理模型试验以及建立锚由空气入水直至贯入海床的有限元仿真试验,通过理论计算和数值模拟相结合的方式来研究当海底管道受到抛锚撞击载荷时,海底管道损伤程度的大小。具体工作如下:首先,设计并开展霍尔锚自由落体入水的物理模型试验。研究投锚高度及锚的质量对霍尔锚在水中运动速度变化的影响,利用物模试验测得的霍尔锚在水中的运动速度,计算出霍尔锚的流体阻力系数。基于相同形状物体的流体阻力系数相同,用此系数推算出不同重量的霍尔锚在水中匀速运动的速度,进而对数值模拟试验仿真出的速度进行验证。其次,建立霍尔锚以初速度为0的状态从空气自由落体入水的有限元仿真模型。基于ANSYS/LS-DYNA软件分析霍尔锚在水中的运动情况,通过改变锚重、抛锚高度以及水深条件,探究以上因素对锚触底速度的影响,并计算出霍尔锚的触底速度。将仿真试验得出的速度与通过物模试验得出的速度进行对比,当两者差别较小时,则证明仿真试验的建模以及计算是可靠的,从而为下一步仿真试验的开展奠定基础。最后,建立霍尔锚贯入海床的有限元仿真模型。基于ANSYS/LS-DYNA软件建立锚-海水-海床-管道的有限元模型,模拟锚贯入海床的整个动态过程,分析该过程中管道所受的应力变化情况。并且设计仿真试验,探究不同因素对管道损伤的影响程度,从而确定特定工况下海底管道免受锚击破坏的最小安全埋深。本文的研究结果可以为实际工程中管道的铺设及确定管道的最小安全埋深提供理论依据。