海底管线是连接油井与平台、平台与陆上储运设施的油气输送工具,具有安全、稳定、经济、输送量大等优点,是海洋油气输运系统的重要组成部分。海底管线的铺设方式分为裸置与埋置两种,不论采取何种方式,海底管线在铺设后,由于自重作用将开始自沉过程,管线逐渐嵌入海床土体,最终达到管土平衡的状态。由于海底环境与陆上不同,在自沉过程中,海底管线受多种荷载的联合影响,易产生较大的变形而失稳,造成巨大的经济损失和环境污染,因此海底管线的安全性和稳定性在海洋油气开发中尤为重要。通过有限元软件ABAQUS,应用Mohr-Coulomb本构关系,建立深海海底管土相互作用模型,模拟海底裸置与埋置管线的自沉过程。通过设置初始地应力平衡,管土接触,重力、浮力施加,土体排水固结等分析步,计算裸置和埋置管线、土体竖直方向的位移,并通过大量计算,探究管线和土体相关参数的变化对自沉过程的影响。计算结果显示,对于裸置管线,土体呈现沉降趋势,且参数的改变使土体越容易发生塑性屈服,土体的竖直方向位移量越大;对于埋置管线,土体呈现隆起趋势,且当管线埋深较浅、管线上方土体重量不大时,参数的改变使管线的平均密度与周围土体的密度相差越大、土体越容易发生塑性屈服,土体的竖直方向位移量越大。同时通过在裸置管线模型中设定生死单元的方式使部分土体失效,模拟海底悬跨管线的自沉过程,并探究悬跨长度对自沉过程的影响。计算结果显示,当管线悬跨长度较小时,土体竖直方向位移与管线未悬跨时的数值相接近,略有增长;一旦管线悬跨长度过大,管线两端支撑土体即被压溃,管线将产生大变形,十分危险。因此在海底管线安装与维护中,一定要采取有效措施降低悬跨长度,保证管线运营安全。