海底管道是海洋油气集输与储运系统的重要组成部分。海底管道通常由于制造的原因或铺设在不平坦的海床上而产生初始变形,即初始几何缺陷。高温高压下,具有初始缺陷的海底裸置管道极易发生水平向整体屈曲。近年来,随着海底管道工作温度与内压的增高,管道不可控水平向整体屈曲引发的结构大变形与应力集中问题日益突出,备受工程界与学术界的关注,如何精确分析管-土耦合作用下管道水平向整体屈曲特性以及如何引导管道发生可控热屈曲,已成为海底管道设计、建造与研究领域的国际前沿课题。本文针对海底管道-土体耦合水平向整体屈曲与防护问题进行研究,主要研究工作和创新性成果如下:（1）通过模型试验建立了管-土相互作用的非线性模型,基于该模型提出了具有单拱缺陷管道的水平向整体屈曲计算方法,并与建立的常土阻力下具有单拱缺陷管道的水平向整体屈曲计算方法进行了对比,揭示了影响管道整体屈曲特性的因素。（2）利用提出的PSI与改进Riks法的耦合方法,将非线性土阻力模型引入管道水平向整体屈曲的数值模拟研究,同时精确分析了土阻力模型中各标志性参数,包括峰值土阻力、残余土阻力、达到不同土阻力阶段的管道位移,对管道屈曲特性的影响。（3）揭示了铺设枕木法控制管道发生水平向整体屈曲的机理,对枕木法激发管道可控热屈曲的实施效果进行了评价,并提出优化设计方法,同时开展了枕木防护下管道水平向整体屈曲的小比尺室内模型试验,进一步研究了枕木诱发管道可控热屈曲的有效性。（4）通过开展温度荷载作用下具有不同初始缺陷管道的水平向整体屈曲小比尺室内模型试验,测定了缺陷管道发生水平向整体屈曲时位移发展过程及屈曲力变化过程,并结合理论分析、数值模拟方法,共同研究了初始缺陷大小对管道屈曲特性的影响,为实际工程中海底管道在高温高压联合作用下发生水平向整体屈曲的研究提供数据支持。