各国对石油、天然气的需求日益增加,油气供需跨度大,考虑战略、安全、成本等因素,长距离管道运输就成首选解决方案。但部分长距离管道运输就无可避免地要穿越冻土区、地震带等复杂多样的地形环境。冻土的冻胀和断层都会对油气管道造成严重的破坏。因此有必要对冻土区穿越断层的埋地钢质管道的破坏形式和机理进行的研究、分析、总结规律,从而对此种工况下管道的设计和维护等起到帮助作用。本文先对冻胀与走滑断层对管道作用机理进行分析,再利用ADINA有限元软件模拟冻土区穿越断层的埋地钢质管道,在温度场中计算出冻土的冻胀,作为初始条件带入结构场中模拟走滑断层作用,进行模拟分析六种不同工况下,管道的位移应力应变的分布及变化规律,最后对基于应力、应变设计管道进行探讨,分析各国对管道的极限应变计算公式并进行对比分析,结论如下:1)冻胀是因冻土体积膨胀对管道产生力的作用。断层是由错动使管道发生位置变化,冻土又对管道有约束作用,致使管道形变最后破坏。冻土区穿越断层的埋地管道,断层在此处于主要影响因素。2)模拟管道在六种不同工况下,小断层位移、管壁较厚、断层交角为45*、较小的管道外径,较厚的保温层厚度和高等级管材对冻土区穿越断层的埋地钢质管道都是有利的。随着断层位移量的增大,管道形变由“一”字向45*线的“Z”字形转变,位移云图呈45*波浪状向45*线聚集,从管道上方(Y轴)看位移云图呈“子弹头”。管道的应变云图由“V”字逐渐向“蛇头”形状转变,应力云图呈“八”字,双重“八”字分布。保温层能很好有效的减小管道的应力、应变和位移,减少对周围冻土影响,能对管道起到很好的缓冲、隔热作用。3)管道基于应力设计适用于普遍地形环境的管道,管道基于应变设计更适用于管道所处地形易发生位移变化。极限应变公式普遍考虑径厚比、钢材等级和管道压力。挪威和美国规范中计算极限应变偏高,日本的居中,中国和加拿大的偏低,也最为接近本文模拟值,中国规范中,穿越断层的管道设计就可以满足对冻土区穿越断层的管道,在断层错动大于1.5m时,需另行设计。对于长距离运输管道的设计,应采用不同管径、壁厚、钢材等级、保温层厚度等的分段设计。