劉曉娟，袁莉，劉鑫

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地質災害對油氣管道的危害及風險消減措施

劉曉娟，袁莉，劉鑫

（四川省地礦局九一五水文地質工程地質隊，四川 眉山 620010）

西部地區(qū)油氣管道沿線一般穿越隴西黃土高原區(qū)、秦巴山區(qū)和四川盆地，地貌類型表現(xiàn)為山地、丘陵、平原及河川谷地，地形地貌極其復雜，不同的地形地貌及地質單元發(fā)育不同類型的地質災害。該文首先介紹了油氣管道沿線發(fā)育的主要地質災害類型，以及各種不同類型的地質災害對油氣管道的危害方式，然后提出了相應的風險消減措施建議。

油氣管道；地質災害；風險；措施

我國西部地區(qū)油氣管道沿線一般穿越隴西黃土高原區(qū)、秦巴山區(qū)和四川盆地，地貌類型表現(xiàn)為山地、丘陵、平原及河川谷地，地形地貌極其復雜，不同的地形地貌及地質單元發(fā)育不同類型的地質災害。

管道在甘肅境內經過黃土高原區(qū)，沿線發(fā)育有黃土滑坡、黃土不穩(wěn)定斜坡、黃土水毀以及地面塌陷（黃土塌陷）等災害；在秦巴山區(qū)發(fā)育有滑坡、崩塌、水毀以及潛在不穩(wěn)定斜坡等災害；在四川盆地發(fā)育滑坡、崩塌、水毀以及潛在不穩(wěn)定斜坡等災害，在管道沿線穿越沖溝、河流時廣泛分布河流下切、河岸沖刷以及河溝道水毀等不良地質作用。

管道沿線地質災害種類多，發(fā)生頻率高，危害大，災情嚴重。基本特征主要體現(xiàn)在地質災害的多樣性，分布的不均勻性和多發(fā)性等方面。特別受近年來暴雨極端氣候條件的影響，加之管溝開挖對原有的地形地貌改變較大，打破了原有的穩(wěn)定機制，誘發(fā)了大量的地質災害，給管道安全帶來了嚴峻的考驗。

1 地質災害對管道的危害特征

管道沿線發(fā)育的地質災害類型主要為滑坡、崩塌、潛在不穩(wěn)定斜坡、水毀等。由于輸油管道具有埋深淺、薄殼、內含高壓易燃易爆介質的性質，決定了沿線地質災害對管道的危害有其特殊性，較小的地質災害，也可能造成對管道的重大災害。

1.1 滑坡（不穩(wěn)定斜坡）對管道的破壞方式

管道通過滑坡區(qū)常見有6種方式，根據不同的通過方式，滑坡對管道的危害主要表現(xiàn)為對管道的壓覆、擠壓和拉裂破壞。

1.1.1 管道垂直于滑坡主滑方向

1）管道敷設在滑坡體上（圖1、圖2），要承受滑坡下滑力的作用，若該力大于管道的抗剪強度，則管道將被剪斷。

圖1 管道垂直滑坡主滑方向敷設在滑體上

圖2 典型剖面示意圖

2）管道敷設于滑坡前緣滑動面剪出口下方（圖3、圖4），下滑的滑體堆于管道上部，滑體壓覆管道，同時改變管道所在位置的地形地貌，形成新的潛在不穩(wěn)定斜坡。降雨、地震等影響滑體移動，則可能剪斷管道。

圖3 管道垂直主滑方向敷設在滑坡體剪出口下方

圖4 典型剖面示意圖

3）管道敷設在滑坡前緣滑動面剪出口上方，若滑坡下滑力大于管道的抗剪斷強度，則滑坡體內的管道將被剪斷。

4）管道敷設在滑坡外的影響區(qū)范圍內（圖5、圖6），管道不直接受滑坡下滑作用而破壞。但滑坡一旦滑動后，滑坡后壁成為新的臨空面，滑坡后部將形成新的潛在不穩(wěn)定斜坡，在一些外在因素作用下若發(fā)展成為滑坡，當其滑動后，將有可能剪斷管道。

圖5 管道垂直主滑方向敷設在滑坡體后部

圖6 典型剖面示意圖

1.1.2 管道平行或斜交滑坡主滑方向

5）管道平行滑坡主滑方向（圖7），向下滑動的滑體與靜止不動管道間產生剪切作用，會產生兩種潛在危害：①管道的抗拉強度很大，大于滑體的下滑力，滑體的向下滑動會損傷管道保護層；②管道（特別是管道焊口）的抗拉強度小于滑體的下滑力，有可能將管道向下拉伸變形直到拉斷。

6）管道斜交滑坡主滑方向，管道將受到滑坡上述1、4兩種方式綜合作用，若滑坡發(fā)生滑動，管道可能破裂（圖8）。

圖7 管道平行或斜交滑坡主滑方向通過滑坡區(qū)

圖8 典型剖面示意圖

1.2 危巖崩塌破壞

崩塌對管道的危害主要表現(xiàn)為對管道的壓覆、擠壓破壞和沖擊破壞。

1）沖砸管道：管道敷設在陡崖腳下，危巖發(fā)生崩塌后，危巖體墜落直接沖砸管道，當沖擊能量大于管道抗壓強度時，管道將會破裂（圖9、圖10）。如管道通過康縣銅錢壩地埡崩塌區(qū)時采取陡崖下敷設，2005年7月大雨，此段誘發(fā)大型崩塌，方量約為100m3，其中部分落石重達2～4t，砸在管道頂?shù)幕靥钔辽?，由于填土較薄，致使管道砸傷變形2.8cm。

圖9 管道敷設在可能發(fā)生的陡崖下

圖10 典型剖面示意圖

2）壓覆管道：管道敷設在陡崖腳下崩塌堆積體下方，危巖發(fā)生崩塌后，危巖體墜落直接沖砸管道，若沖擊能量小于管道抗壓強度，或危巖體滾落至管道上方，管道可能被壓覆甚至變形，同時可能中斷伴行路（圖11、圖12）。

圖11 管道敷設在可能發(fā)生崩塌的陡崖下

圖12 典型剖面示意圖

1.3 水毀對管道的危害

水毀類型按地形條件主要分為坡面水毀和河溝道水毀。坡面水毀主要發(fā)育在第四系沖洪積物、粘土巖組、砂土巖組和松散巖組中，河溝道水毀主要發(fā)育在黃土和砂泥巖巖組中。

1）坡面水毀。主要分布在坡度大于15o的斜坡部位，水毀方式主要以沖毀伴行路、管溝擋土墻、沖刷管溝回填土，使管道露管、架空、中斷伴行路（圖13）。

2）河溝道水毀。主要分布在管道沿途穿越的河流溝谷地帶（圖14），水毀的方式主要包括河溝床的水流沖刷下切，以及河溝岸坡凹岸部位的側向沖刷。對管道的危害主要表現(xiàn)在水流沖刷下切使管道露管、漂管，側向沖刷使管道露管、架空。

圖13 坡面水毀典型照片

圖14 河溝道水毀典型照片

2 地質災害風險消減措施

地質災害風險消減措施在國內外已有許多成功經驗，新的技術應用提高了風險消減措施效果，降低了成本。常用措施主要有巡檢、監(jiān)測措施和工程治理措施。

2.1 巡檢、監(jiān)測措施

1）巡檢，地質災害的巡檢針對滑坡主要查看地表變形情況，是否出現(xiàn)垮塌、松弛、裂縫、沉陷等現(xiàn)象，其中裂縫應重點查看裂縫性質、縫寬變化等；對危巖主要注意坡腳是否有新的崩塌巖塊出現(xiàn)；尤其注意對地質災害點和地質災害易發(fā)段應進行定期巡檢，地質災害的巡檢可與日常巡檢相結合。

2）專業(yè)監(jiān)測，地質災害的專業(yè)監(jiān)測內容包括災害體的變形監(jiān)測、管道變形監(jiān)測和災害體對管道的作用力監(jiān)測。滑坡、崩塌的變形監(jiān)測分為地表變形監(jiān)測和地下變形監(jiān)測。管道變形監(jiān)測包括管道位移監(jiān)測和管體應力應變監(jiān)測；管體位移監(jiān)測包括角位移監(jiān)測和彎曲撓度監(jiān)測；管體應力監(jiān)測分為管體應力應變測量和應力應變增量監(jiān)測，管體應力應變監(jiān)測以監(jiān)測管體軸向應力、應變?yōu)橹鳌?/p>

2.2 工程治理措施

針對風險等級較高的地質災害點，只采用巡檢、監(jiān)測等手段是遠遠不夠的，尚需進行工程治理；對不同類型的管道地質災害，工程治理的方式不同，對滑坡地質災害常用的治理措施有排水工程、抗滑支擋工程（圖15）、格構錨固工程、削方減載壓腳工程等；對危巖崩塌地質災害常用的工程治理措施有清除、支撐、錨固（圖16）、封填（圖16）等；對水毀地質災害常用的工程治理措施有草袋擋土墻、草袋漿砌石護坡（圖17）、截水墻（圖18）、漿砌石擋土墻；過水面、地下防沖墻等。

圖15 抗滑樁剖面示意圖

圖16 錨固+封填剖面示意圖

圖17 草袋護坡示意圖

圖18 漿砌石截水墻示意圖

3 結論

我國西部地區(qū)油氣管道沿線地形地貌復雜，地質災害類型多，分布廣，給管道運營安全帶來了安全隱患。本文通過一些工程實例論述了西部地區(qū)油氣管道沿線地質災害的主要類型、分布特征及對油氣管道的危害，并有針對性的提出了風險消減措施建議，可供相關人員參考借鑒。

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[7]西氣東輸管道坡面水毀風險變權綜合評價[J].郭磊,劉凱,姚安林,蔣宏業(yè),史爽.油氣田地面工程.2011（11）.

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Advances in the study of Harm of Geohazards To Oil And Gas Pipelines and Risk Mitigation Measures

LIU Xiao-juan YUAN Li LIU Xin

（No. 915 Hydrogeological and Engineering Geological Team, BGEEMRSP, Meishan, Sichuan 620010）

Oil and gas pipelines in west China generally pass through the Loess Plateau area, Qinling-Dabashan Mountains and Sichuan basin, geomorphologies where are mountain, hilly, plain and river valley characterized by different geohazards. The main geohazards along the oil and gas pipelines and harm of various geological hazards to the oil and gas pipeline are discussed, then corresponding risk reduction measures and suggestions are put forward.

oil and gas pipeline; geohazard; landslide; collapse; risk reduction measure

2017-11-08

劉曉娟（1985-），女，四川南部縣人，工程師，主要從事水工環(huán)地質工作

P642.2

A

1006-0995（2018）03-0488-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.031