近几年,在地下水位降低、采空区沉陷等因素影响下,国内各地发生土体非均匀沉降的现象越来越多。土体的沉降对地下结构物的影响是巨大的,尤其是含初始缺陷的结构物更易破坏。埋地管道作为重要的地下结构物,其承担着城市输送石油天然气的重任。但埋地管道难免因土壤腐蚀、外力等因素而产生裂纹,初始裂纹的存在极大削减了埋地管道的使用寿命,如何得到含初始裂纹埋地管道的破坏规律和评估其安全性,越来越受到学者的重视。本文综合运用沉降作用下管土变形理论、断裂实验以及数值模拟等方法开展了埋地管道破坏规律研究,主要研究成果如下:首先,对3种经典的管土作用模型分别进行了分析,构建了土体非均匀沉降作用下管土相互作用模型,在发生土体非均匀沉降情况下,将其分为三个区域:非沉降区、管土非协调区域、管土协调变形区域。分别分析了埋地管道在这三个区域的受力变形特征。然后,根据国家断裂测试相关规范设计实验方案,从安徽淮南二期的管道上,选取实验材料,并按规范进行加工、清洗。按初始裂纹尺寸的不同,将试样分为四组,通过断裂测试,得到了不同初始裂纹比试样的启裂韧度JQ,并对实验数据进行公式拟合,得到一种评判裂纹体发生扩展的断裂准则,为下文评判土体不均匀沉降情况下含裂纹埋地管道是否发生破坏提供依据。利用ANSYS Workbench软件建立了土体非均匀沉降作用下埋地管道模型,并通过沉陷箱实验进行了验证。利用Fracture工具在管道上创建一条未穿透半椭圆裂纹,并通过在模型底部施加线性加载位移的方式,模拟土体的沉降过程,得到了土体非均匀沉降作用下埋地管道的受力变形规律,并绘制了应力曲线。通过结合实验拟合得到的断裂准则,分析预测不同土体沉降量、裂纹位置、管道埋深等因素影响下管道破坏的临界条件。最后,建立土压力和交通载荷条件下含裂纹埋地管道极限破坏状态方程,并通过使用Matlab蒙特卡洛法分析预测了含裂纹埋地管道的失效概率。图74表7参90