经过20多年的开发建设,胜利海上埕岛油田已经建成原油生产规模达到350万吨/年。与其它海域相比,该海域整体冲刷严重,灾害性工程地质发育,使已建海底管道普遍出现了裸露和悬空,严重威胁到海底管道的安全运行。目前国内外对海底管道悬空防护研究大都侧重单一海底土壤特性及单一防护措施,缺乏海床整体冲刷、粉土及淤泥质软土互层条件下的海底管道悬空段综合安全防护技术研究。本文结合胜利海上油田海底管道建设实际工程中的难题,通过海底管道悬空段周围海流的流动状态显示模拟,明确了埋置海底管道从裸露至悬空过程中管道周围海流漩涡发放特点以及影响海底管道冲刷淘空的重要因素,为悬空海底管道的安全防护提供了研究基础。构建了海底管道冲刷的底床模型,将整体冲刷底床模拟为流向平直的深槽形态模型和沿管道轴向存在深度分布的深槽形态模型,将局部冲刷底床模拟为流向具有深度分布的余弦形态模型。明确了悬空高度、水质点速度、边界条件以及悬跨长度对不同结构形式海底管道静载挠曲行为的影响。随着海底悬空管道悬跨长度的增加,悬空海底管道挠曲和应力都增加,挠曲增速快于应力,海底管道首先发生刚度失效,跨长继续增加导致海底管道接触到海床,有可能重新回到安全状态。指出应当重视并优先处理发生局部冲刷的海底管道,优化混凝土配重层的厚度,对于保温海底管道优选双层管结构型式。以胜利海上油田典型海底管道悬空段为实际案例,分析了不同水质点运动速度、不同悬空长度、悬空高度下海底管道悬空段涡激水平振动及垂直振动的动应力幅值,预测了海底管道悬空段的疲劳寿命。结合胜利海上油田实际海洋环境条件及地质条件,通过数值分析及模拟试验,研究了海底管道悬空段土工布结合混凝土联锁排覆盖的防护技术。实际工程应用表明,该防护技术具有整体性好、适应海床面变形能力强、易于机械化施工等优点,可以对裸露和悬空海底管线提供有效防护,是大面积整体冲刷海床上裸露、悬空海底管道经济有效的安全防护措施。