我国南海广泛分布砂土海床。直接铺设在砂土海床上的海底管道在水动力、动态铺管及自重等荷载作用下,触底段会贯入到海床土体中。如果管道贯入深度过大,管道变形大,结构破损。另一方面,埋设于砂土海床内的海底管道,在管道内高温高压油气作用下若发生较大竖向屈曲,管道也会结构破损。管道结构破损易引起管道内油气泄漏,不仅造成巨大的经济损失,还会污染海洋环境。砂土海床中管道竖向贯入和竖向屈曲是一个大变形过程,管道变形程度与砂土的抗力密切相关。因此,采用大变形数值模拟方法研究海底管道竖向贯入和屈曲过程中土体的流动机制及土抗力演化,对于预测海底管道结构破损灾害具有重要意义。海底管道竖向屈曲与海底管道竖向上拔过程中管道和海床的相互作用近似。本文利用有限元软件ABAQUS中的耦合欧拉-拉格朗日（CEL）大变形数值方法建立砂土海床中海底管道竖向贯入和上拔的数值模型,分析海底管道贯入和上拔过程中海床砂土的流动机制,分析海底管道与土体相互作用机制及土体抗力响应规律,分析影响海底管道、砂土海床相互作用的因素及影响规律。主要结论如下:（1）在海底管道贯入模拟分析中,模拟得到了不同管土界面摩擦系数以及土体参数下海底管道贯入时的位移-阻力曲线,结果表明管土界面摩擦系数以及砂土的内摩擦角和剪胀角都会影响土体的承载力系数,其中管土界面摩擦系数对土体承载力系数的影响最大,粗糙表面比光滑表面时的土体承载力增加了130.86%。根据上述模拟研究的结果,提出了考虑管土界面摩擦系数、砂土内摩擦角、剪胀角因素的贯入阻力计算公式。（2）在海底管道上拔模拟分析中,在埋深比H/D=3、H/D=5、H/D=7、H/D=9、H/D=13、H/D=15的工况下分析了海底管道直径、砂土内摩擦角和剪胀角对土抗力的影响,结果表明,管道上拔导致的土体破坏可以分为深层破坏和浅层破坏,深层破坏只影响管道周围土体,浅层破坏造成的影响会达到土体表面,当D=0.3m时,达到深层破坏时的临界埋深比为9。（3）当海底管道在砂土海床中上拔时,海床所产生的土抗力会随着管道位移的增加迅速增大到峰值,管道埋置深度越大,达到峰值抗力所需的管道位移越大,但通常在0.1D之内。（4）获得了54个工况下的管道位移-土抗力系数曲线,并分析了砂土内摩擦角和剪胀角对上拔过程中土体的流动特性的影响,为防止海底管道竖向屈曲的结构破损提供了理论支持。