地质灾害对油气管道的危害及风险消减措施

刘晓娟，袁莉，刘鑫



地质灾害对油气管道的危害及风险消减措施

刘晓娟，袁莉，刘鑫

（四川省地矿局九一五水文地质工程地质队，四川 眉山 620010）

西部地区油气管道沿线一般穿越陇西黄土高原区、秦巴山区和四川盆地，地貌类型表现为山地、丘陵、平原及河川谷地，地形地貌极其复杂，不同的地形地貌及地质单元发育不同类型的地质灾害。该文首先介绍了油气管道沿线发育的主要地质灾害类型，以及各种不同类型的地质灾害对油气管道的危害方式，然后提出了相应的风险消减措施建议。

油气管道；地质灾害；风险；措施

我国西部地区油气管道沿线一般穿越陇西黄土高原区、秦巴山区和四川盆地，地貌类型表现为山地、丘陵、平原及河川谷地，地形地貌极其复杂，不同的地形地貌及地质单元发育不同类型的地质灾害。

管道在甘肃境内经过黄土高原区，沿线发育有黄土滑坡、黄土不稳定斜坡、黄土水毁以及地面塌陷（黄土塌陷）等灾害；在秦巴山区发育有滑坡、崩塌、水毁以及潜在不稳定斜坡等灾害；在四川盆地发育滑坡、崩塌、水毁以及潜在不稳定斜坡等灾害，在管道沿线穿越冲沟、河流时广泛分布河流下切、河岸冲刷以及河沟道水毁等不良地质作用。

管道沿线地质灾害种类多，发生频率高，危害大，灾情严重。基本特征主要体现在地质灾害的多样性，分布的不均匀性和多发性等方面。特别受近年来暴雨极端气候条件的影响，加之管沟开挖对原有的地形地貌改变较大，打破了原有的稳定机制，诱发了大量的地质灾害，给管道安全带来了严峻的考验。

1 地质灾害对管道的危害特征

管道沿线发育的地质灾害类型主要为滑坡、崩塌、潜在不稳定斜坡、水毁等。由于输油管道具有埋深浅、薄壳、内含高压易燃易爆介质的性质，决定了沿线地质灾害对管道的危害有其特殊性，较小的地质灾害，也可能造成对管道的重大灾害。

1.1 滑坡（不稳定斜坡）对管道的破坏方式

管道通过滑坡区常见有6种方式，根据不同的通过方式，滑坡对管道的危害主要表现为对管道的压覆、挤压和拉裂破坏。

1.1.1 管道垂直于滑坡主滑方向

1）管道敷设在滑坡体上（图1、图2），要承受滑坡下滑力的作用，若该力大于管道的抗剪强度，则管道将被剪断。

图1 管道垂直滑坡主滑方向敷设在滑体上

图2 典型剖面示意图

2）管道敷设于滑坡前缘滑动面剪出口下方（图3、图4），下滑的滑体堆于管道上部，滑体压覆管道，同时改变管道所在位置的地形地貌，形成新的潜在不稳定斜坡。降雨、地震等影响滑体移动，则可能剪断管道。

图3 管道垂直主滑方向敷设在滑坡体剪出口下方

图4 典型剖面示意图

3）管道敷设在滑坡前缘滑动面剪出口上方，若滑坡下滑力大于管道的抗剪断强度，则滑坡体内的管道将被剪断。

4）管道敷设在滑坡外的影响区范围内（图5、图6），管道不直接受滑坡下滑作用而破坏。但滑坡一旦滑动后，滑坡后壁成为新的临空面，滑坡后部将形成新的潜在不稳定斜坡，在一些外在因素作用下若发展成为滑坡，当其滑动后，将有可能剪断管道。

图5 管道垂直主滑方向敷设在滑坡体后部

图6 典型剖面示意图

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（图7），向下滑动的滑体与静止不动管道间产生剪切作用，会产生两种潜在危害：①管道的抗拉强度很大，大于滑体的下滑力，滑体的向下滑动会损伤管道保护层；②管道（特别是管道焊口）的抗拉强度小于滑体的下滑力，有可能将管道向下拉伸变形直到拉断。

6）管道斜交滑坡主滑方向，管道将受到滑坡上述1、4两种方式综合作用，若滑坡发生滑动，管道可能破裂（图8）。

图7 管道平行或斜交滑坡主滑方向通过滑坡区

图8 典型剖面示意图

1.2 危岩崩塌破坏

崩塌对管道的危害主要表现为对管道的压覆、挤压破坏和冲击破坏。

1）冲砸管道：管道敷设在陡崖脚下，危岩发生崩塌后，危岩体坠落直接冲砸管道，当冲击能量大于管道抗压强度时，管道将会破裂（图9、图10）。如管道通过康县铜钱坝地垭崩塌区时采取陡崖下敷设，2005年7月大雨，此段诱发大型崩塌，方量约为100m3，其中部分落石重达2～4t，砸在管道顶的回填土上，由于填土较薄，致使管道砸伤变形2.8cm。

图9 管道敷设在可能发生的陡崖下

图10 典型剖面示意图

2）压覆管道：管道敷设在陡崖脚下崩塌堆积体下方，危岩发生崩塌后，危岩体坠落直接冲砸管道，若冲击能量小于管道抗压强度，或危岩体滚落至管道上方，管道可能被压覆甚至变形，同时可能中断伴行路（图11、图12）。

图11 管道敷设在可能发生崩塌的陡崖下

图12 典型剖面示意图

1.3 水毁对管道的危害

水毁类型按地形条件主要分为坡面水毁和河沟道水毁。坡面水毁主要发育在第四系冲洪积物、粘土岩组、砂土岩组和松散岩组中，河沟道水毁主要发育在黄土和砂泥岩岩组中。

1）坡面水毁。主要分布在坡度大于15º的斜坡部位，水毁方式主要以冲毁伴行路、管沟挡土墙、冲刷管沟回填土，使管道露管、架空、中断伴行路（图13）。

2）河沟道水毁。主要分布在管道沿途穿越的河流沟谷地带（图14），水毁的方式主要包括河沟床的水流冲刷下切，以及河沟岸坡凹岸部位的侧向冲刷。对管道的危害主要表现在水流冲刷下切使管道露管、漂管，侧向冲刷使管道露管、架空。

图13 坡面水毁典型照片

图14 河沟道水毁典型照片

2 地质灾害风险消减措施

地质灾害风险消减措施在国内外已有许多成功经验，新的技术应用提高了风险消减措施效果，降低了成本。常用措施主要有巡检、监测措施和工程治理措施。

2.1 巡检、监测措施

1）巡检，地质灾害的巡检针对滑坡主要查看地表变形情况，是否出现垮塌、松弛、裂缝、沉陷等现象，其中裂缝应重点查看裂缝性质、缝宽变化等；对危岩主要注意坡脚是否有新的崩塌岩块出现；尤其注意对地质灾害点和地质灾害易发段应进行定期巡检，地质灾害的巡检可与日常巡检相结合。

2）专业监测，地质灾害的专业监测内容包括灾害体的变形监测、管道变形监测和灾害体对管道的作用力监测。滑坡、崩塌的变形监测分为地表变形监测和地下变形监测。管道变形监测包括管道位移监测和管体应力应变监测；管体位移监测包括角位移监测和弯曲挠度监测；管体应力监测分为管体应力应变测量和应力应变增量监测，管体应力应变监测以监测管体轴向应力、应变为主。

2.2 工程治理措施

针对风险等级较高的地质灾害点，只采用巡检、监测等手段是远远不够的，尚需进行工程治理；对不同类型的管道地质灾害，工程治理的方式不同，对滑坡地质灾害常用的治理措施有排水工程、抗滑支挡工程（图15）、格构锚固工程、削方减载压脚工程等；对危岩崩塌地质灾害常用的工程治理措施有清除、支撑、锚固（图16）、封填（图16）等；对水毁地质灾害常用的工程治理措施有草袋挡土墙、草袋浆砌石护坡（图17）、截水墙（图18）、浆砌石挡土墙；过水面、地下防冲墙等。

图15 抗滑桩剖面示意图

图16 锚固+封填剖面示意图

图17 草袋护坡示意图

图18 浆砌石截水墙示意图

3 结论

我国西部地区油气管道沿线地形地貌复杂，地质灾害类型多，分布广，给管道运营安全带来了安全隐患。本文通过一些工程实例论述了西部地区油气管道沿线地质灾害的主要类型、分布特征及对油气管道的危害，并有针对性的提出了风险消减措施建议，可供相关人员参考借鉴。

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[6]长输天然气管道坡面水毁风险敏感因素辨识[J].郭磊,刘英男,项卫东,单鲁维,张鑫. 油气储运.2015（05）.

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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

刘晓娟（1985-），女，四川南部县人，工程师，主要从事水工环地质工作

P642.2

A

1006-0995（2018）03-0488-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.031