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管土相互作用理论 由于海床土壤的复杂性，管土相互作用理论至今仍未完善。在目前的设计中，主要使用的土壤模型是美国Bentley公司出版的Autopipe软件手册和美国土木工程师协会（ASCE）出版的“Guidelines for the Design of Buried Steel Pipe”指南中定义的方法。 Autopipe软件将土壤分为粘土和砂土，粘土又细分为软粘土和硬粘土，砂土又细分为松散粘土、中等砂土和密实粘土。 在管土相互作用理论中，将土的约束力和位移之间的关系假定为理想弹塑性关系。这一假定已经在实践中得到证实，而且对于设计来说是保守的。 图1 土约束力与位移的理想弹塑性关系曲线 1.管线横向约束理论 1.1 粘土和砂土的初始斜率 通过研究桩在横向载荷作用下的受力特性，可以评估埋地管道横向运动产生的土反力。研究表明，在粘土和砂土中，值随着埋置深度的增加而近似线性增大，可用下式表达： 其中：——横向反力-位移曲线的初始斜率，；（） ——地面至管道中心的距离，；（） ——土壤刚度系数，，见表1和表2所列的典型值。（） 表1 粘土的值 不排水剪切强度（） （）的范围 250 10-30 500 30-100 1000 100-300 2000 300-1000 4000 1000-3000 表2 砂土的值 相对密度 （）的范围 水面以上 水面以下 松散 8-25 5-20 中等 25-90 16-60 密实 65-225 40-125 注：， 在粘土和砂土中，管道横向运动产生的土反力大小强烈取决于回填土是否压实。欠压实的回填土对管道位移提供很小的反力，约为10的级别；压实可以提高粘土的强度和砂土的相对密度，压实良好的回填土提供的土反力约为100的级别。回填土对管道横向位移的极限阻力（）取决于土壤强度，可以根据地锚的被动土压力理论评估，下面分别介绍粘土和砂土情况下的计算公式。 1.2 粘土的极限阻力 当埋地管道的回填土为粘土时，可由下式计算： 其中：——假设为零时，管道横向位移的极限阻力，；（） ——随埋置深度变化的系数（无量纲），见表3，其中表示地面到管道底部的深度，； ——不排水剪切强度，；（） ——管道外径，。（） 表3 粘土对管道的横向反力系数 1 2.0 2 3.5 3 4.5 4 5.3 5 6.0 6 6.7 8 8.0 10 8.2 =12 9.0 1.3 砂土的极限阻力 当埋地管道的回填土为砂土时，可由下式计算： 其中：——假设为零时，管道横向位移的极限阻力，；（） ——随埋置深度和砂土相对密度变化的系数（无量纲），见表4； ?? ——土壤单位有效重量，。地下水位以下的，地下水位以上的，表示土的含水量。（） 表4 砂土对管道的横向反力系数 松散 中等 密实 1 2.7 3.9 5.7 2 3.0 4.5 6.9 3 3.8 5.9 9.6 4 4.5 7.2 11.9 5 5.0 8.2 13.7 6 5.4 8.9 15.2 8 6.0 10.0 17.2 10 6.4 10.7 18.6 12 6.6 11.3 19.6