油氣管道地質災害防治標准

1. 誰有《油氣管道三穿部位加固防護標准》（QSYGD0170-2005）的pdf格式文件

是不是就是所說的緊固件

2. 油氣管道鋼管表面缺陷多少為不合格，有規范沒有

在國家標准《GB/T20801.4-2006 壓力管道規范 工業管道 第4部分 製作與安裝》中，對此類內容有詳細的規定。

3. 自然地質環境下的油氣管道選線

3.2.1工程地質環境條件選線

3.2.1.1與輸油氣管道工程選線有關的地質問題

地質涉及的內容很多，研究的問題很復雜。針對輸油氣管道工程選線這個特定的問題，與之有關的地質問題也很復雜。

1）地質構造作用

地質構造形成於地殼動力地質作用，其地表表現形式分為褶皺構造和斷裂構造兩類，與管道工程選線關系較密切的是斷裂構造。依據其第四紀以來的活動性可分為強活動斷裂、中強活動斷裂和弱活動斷裂。管道工程選線時應遠離強活動斷裂和中強活動斷裂。若把管道工程敷設在強活動斷裂帶內就有被斷裂活動毀壞的風險。地震是第四紀新構造運動的一種表現，管道選線應予考慮。

2）溝河水沖刷作用

溝河水下切沖刷是外動力地質作用的表現。與管道工程選線關系密切。若將管道敷設在溝河床內，就會有管道被沖蝕暴露地表和被大塊石砸傷的危險。

3）地層岩性

地層是地殼的組成物質，是支撐輸油氣管道的物質基礎。按其工程性能（岩性）的差異可分為硬岩地層岩組、半硬岩地層岩組、軟岩地層岩組和第四紀鬆散土層，前兩岩組工程性能較好，適宜敷設管道工程；後兩岩組工程性能較差，若分布山區25°以上的斜坡上，極易產生滑坡，所以一般不適宜輸油氣管道的敷設。

3.2.1.2地質選線的基本原則

1）遠離強活動斷裂帶

強活動斷裂多是地震發震斷裂，一旦發生強烈地震，埋設在斷層帶內的管道就有被毀壞的危險。

2）橫跨斷裂帶，盡量避免斜穿斷裂帶原則

長數百至數千千米的輸油氣管道要穿越多條構造線及活動斷裂帶，要想完全避讓幾乎不可能。結合理論與實踐分析，橫跨比斜穿好，因為橫跨與斜穿斷裂帶相比，線路短一些，好預防因斷層強烈活動產生的危害。而斜穿斷裂帶不僅線路長，斷裂帶強烈活動可導致管道多處受損，防護起來難度較大。

3）沿溝河選線走河岸，勿走河床，遠離侵蝕原則

河流的主要作用是河水侵蝕。沿河輸油氣管道選線的總原則是防治流水侵蝕，因此應將管道敷設在河岸上，萬不得已才敷設在河床里。但應將管道埋於此段河流最大沖刷深度以下，否則易受洪水的沖刷。把管道敷設在河床里不僅防護難度大，而且投資也很大。按流水的沖刷作用可將河岸分為侵蝕和堆積岸兩類，堆積岸適宜管道敷設。若把管道敷設在侵蝕岸，也應盡量遠離侵蝕岸邊，否則會受到洪水的沖刷。

4）橫跨溝河，切勿斜穿溝河原則

因為橫穿溝河距離較短，且易防護；而斜穿距離大，防護也困難得多。

5）走硬質岩組，繞避軟質岩組原則

在1:20萬（或25萬）的地質圖上，按地層的分布和岩性特徵論述，可把硬質岩組和軟質岩組劃分出來。在山區斜坡地帶管道線應盡量敷設在硬質岩組分布區，若遇軟質岩分布區也應盡量繞避。

3.2.2地形選線

地形即地表形態之總稱。地形選線是人們用得最多、最普通的方法，管道工程選線也是如此。

3.2.2.1與輸油氣管道工程選線有關的地形要素

地形有溝河、谷坡（斜坡）、山嶺以及平原（高原）等地形（地貌）要素構成。這些要素均與輸油氣管道工程選線有關，一條長數百至數千千米的輸油氣管道要穿越無數的溝河，上下無數的谷坡，翻越無數的山嶺，還有大小不等的許多平原（高原）。其中溝河、谷坡和山嶺十分復雜，要選一條較好的管道線路確有不小的困難，僅在平原、高原上布線較為容易。

3.2.2.2地形選線原則

1）沿溝河谷選線

溝河及其兩岸谷坡是山區主要地貌類型。溝河兩岸由於經受長期的地殼運動和風化作用，致使坡面「凸」、「凹」不平。有的基岩出露，有的則是鬆散的坡崩積層，還有復雜的支溝切割和斷層作用。兩岸坡中部和下部多崩塌、滑坡和泥石流等地質災害。在如此復雜環境中選線應遵循以下原則：

（1）沿河谷走向應遵循就低勿高原則：在溝河兩岸坡腳大多有高河漫灘和階地，把輸油氣管道敷設在高河漫灘和階地上是最好的。因為敷設在兩岸坡中、下部，有可能遭受滑坡、崩塌及泥石流等災害的危害。敷設在河床邊，有可能遭受洪水的沖刷。當管道通過峽谷段時，溝河兩岸無明顯的高河漫灘和階地，也應將輸油氣管道敷設坡腳，在與管道使用期同期的最高洪水位以上。但要詳細調查，確認此處無深層大型滑坡。若此處有深層大型滑坡，可將輸油氣管道敷設在對岸。若岸坡腳陡峭，又面臨洪水沖刷時，需做防沖擋土牆，保護管溝，防沖擋牆基礎應置於基岩上，或河床最大沖刷深度以下1m。

（2）沿山坡走向應遵循寧高勿低原則：當管道從一個流域上升經埡口到另一流域，若管道不需立即下降到溝河邊時，可沿山脊的一側緩坡敷設。因為山脊兩側大多有一緩坡帶，平均坡度15°～20°，且大多無崩塌和滑坡分布，有的有基岩出露，有的無基岩出露，第四系殘積層厚度也很小，大多1～3m。所以山脊兩側穩定性較好，適宜管道敷設。若將管道敷設在岸坡中部，不可避免地會碰到滑坡、崩塌和穿越坡面沖溝等許多復雜問題。除非萬不得已，否則不能將管道敷設在半坡上，所以要遵循寧高勿低原則。

（3）多經陰坡，少走陽坡：谷坡水熱條件的坡向差異，導致地形、氣候、水文及植被等自然地理生態要素也呈現一定的坡向差異。受其制約，滑坡、崩塌和泥石流等地質災害的發生也存在某種程度的坡向性分布規律。尤其在近東西延伸的乾熱河谷地形和坡向的差異更為明顯，在其他條件相近的情況下，陽坡與陰坡相比，日照時間長，太陽輻射強，氣溫高，日溫差大，蒸發強，濕度低，易於風化剝蝕，由此造成植被難於生長，水土流失嚴重，滑坡、崩塌和泥石流等地質災害分布也較陰坡多。如西藏境內的雅魯藏布江支流——帕隆藏布是一條近東—西走向的河流，北岸是陽坡，南岸是陰坡。據考查，從然烏至108道班，長270km河段，崩塌和滑坡分布於北岸49處，南岸14處。泥石流分布於北岸80處，南岸45處。可見，相比之下，陰坡的環境和穩定性比陽坡好，所以輸油氣管道應多經陰坡，少走陽坡。當然，若陰坡的自然地質條件，穩定性不如陽坡，綜合比較也可走陽坡。總之不能絕對化，不能死搬硬套，要據當地的實情而定。

（4）多走堆積岸，少走沖刷岸：據河岸與流水沖刷的關系，將河岸分為沖刷岸（「凹」岸）、堆積岸（「凸」岸）和不沖不淤岸（順直岸）等3類。其中沖刷岸遭受洪水頂沖，要不斷後退。堆積岸與此相反。接受上游搬運以及「凹」岸沖刷的粗粒物沉積，岸坡不斷向河中生長，顯然輸油氣管道應布置在堆積岸，不適敷設在沖刷岸。當然，若沖刷岸階地很寬，將輸油氣管道敷設在遠離岸邊的階地中間也不會有什麼危險。

（5）繞行山咀多用隧硐截彎取直：沿溝河選線，經常遇到山咀，繞行和翻山脊，不僅線形不好，而且線路通常將增長1.0～1.5倍，此時用隧硐截彎取直是最理想的選擇（圖3-1）。雖增加建設成本，但由於縮短了線路，節省了運輸成本，從長遠看是合算的。

圖3-1 隧硐截彎取直過山咀示意圖

2）跨流域越嶺選線

山區輸油氣管道要穿越無數溝河，翻越許許多多的山脊，翻山的管道長度占相當大的比例，所以越嶺選線也是整個管道選線的重要內容。據野外調查和理論研究，越嶺選線應遵循以下理論和原則。

（1）垂直等高線上、下：輸油氣管道翻越山嶺有以下兩種方式：一是垂直（近於垂直）等高線上、下；二是近於平行（斜交）等高線緩緩上、下。這兩種情況，管道受到坡面表部岩土的作用力是不同的。

以碎石土層斜坡為例，圖3-2（a）為管道垂直等高線敷設，管道兩側為碎石土層，假設碎石土層有向下蠕變滑移的趨勢。P為向下蠕變滑移力；N為蠕變滑移力的側向分力，垂直作用於管道上；F為管道兩側碎石土層向下蠕變滑移產生的摩擦力；τ為管道兩側土體產生的剪應力。它們之間的關系是：

山區油氣管道地質災害防治研究

式中：φ、C分別為碎石土層與管道接觸面上的內摩擦角和粘聚力。

圖3-2 碎石土層斜坡管道受力示意圖

a.管道垂直等高線敷設；b.管道近平行等高線敷設

當τ＞0時，表明管道兩側碎石土層有滑動趨勢；當τ＜0時，表明管道兩側碎石土層無滑動趨勢。由此得出，垂直等高線布置的輸油氣管道，對四周土體有阻滑作用，當然這種作用是十分有限的。只有鬆散碎石土層很薄（2m以內），此種作用才會顯現。或斜坡較緩，鬆散土層雖然較厚，但已確認不會發生鬆散土層深層滑坡，此種作用也會顯現。當管道所在斜坡土層較厚，並有發生整體滑坡的危險。此種作用與滑坡強大推力相比是十分渺小，管道會因滑坡滑動而毀壞，所以輸油氣管道垂直等高線敷設，也不應敷設在有滑坡危險的斜坡上。

圖3-2（b）為近平行等高線敷設，P_i為管道內側單寬碎石土層向下蠕變滑移力，取其中一段i進行分析，此段管道長為m_i，管道的水平面夾角為α_i；則管道受到碎石土總的向下里變滑移力E為：

山區油氣管道地質災害防治研究

此種敷設法要受到管道內側所有碎石土層向下蠕變滑移力的總和，其量級要大於垂直等高線敷設若干倍，所以輸油氣管道翻越山嶺，近平行（斜交）等高線敷設方法不可取。若無法避讓則需對管道進行特殊保護。

（2）避免陡上、陡下：據野外觀測和室內砂堆及碎石堆模型試驗，較純的砂和碎石（粘粒含量＜5%）天然休止角在36°～40°。若將一鋼管順坡向放於40°左右的碎石土陡坡上，它會自動慢慢下滑。這說明在40°以上的陡坡上敷設輸油氣管道，管道會藉助自身的重力向坡下滑，不穩定。要使管道穩固在管溝中，必須施加固定管道措施。所以在選線過程盡量避免管線陡上陡下，不要把管道敷設在40°以上的陡坡上。據近幾年的實踐經驗，25°以下的緩坡不需加任何穩管措施，25°～40°的陡坡上需加適量穩管措施，40°以上的陡坡上須進行嚴格的穩定性計算，設計固管工程。

（3）穿越嶺脊多用隧道：在許多情況下山脊和埡口兩側較陡（40°～60°），岩體風化嚴重。若管道越嶺而過，不僅線性不好，而施工也困難；若用隧道通過，不僅工程量增加不了多少，而且線性也較好。尤其在高山區，冬季有積雪和季節性凍害，用隧道越嶺的方法更優越。

3）岩溶槽布線，以避讓為主，走兩側勿走中間

岩溶區的主要地貌形態是：溶洞、落水洞（漏斗）、溶蝕窪地以及多個溶蝕窪地相連形成的溶蝕槽谷。忠縣至宜昌輸氣管道恩施以東段多為岩溶地貌，選線時碰到的難點是如何避讓落水洞。落水洞地面口徑一般小則數米，大則數十米，地面以下還有無數的隱蔽溶洞，稍不注意，就會把管道敷設在隱蔽的溶洞上，給管道的長期穩定帶來隱患。通過詳細調查發現，大多數溶洞及落水洞均分布槽谷中間，呈串珠狀排列。有了這一經驗，初選線路時，可將管道敷設在槽谷兩側緩坡上，就可避讓絕大多數隱蔽洞和落水洞，到線路詳勘時作些微調，就可達到幾乎完全避讓溶洞和落水洞的目的。

3.2.3避災選線

滑坡、崩塌和泥石流是山區最常見的3種地質災害，在選線勘測中若不認真處置，誤把輸油氣管道敷設在滑坡、崩塌和泥石流區，那後果將不堪設想。一則花巨額投資進行治理，二則改線避讓。所以，無論那種選線方法，都應將避災選線放在首位。

3.2.3.1滑坡區避讓為主，穿越為輔

（1）對於中、大型深層滑坡，且現今仍有滑動現象，選線時應遠離避之。

（2）對於中、大型老滑坡，經詳細調查，確認為已經穩定並無復活的條件時，可將管道敷設在滑坡前沿以外2～3m的地方，開挖管溝時不要傷及滑坡前緣，以免引起滑坡復活。也可從滑坡後壁以外3～4m通過。盡量避免從滑體中通過，以免管道施工過程中引起滑坡復活；或竣工後因其他人為工程活動引起滑坡復活。

（3）對於小型表部淺層滑坡，滑動面埋深2m以內，管道可敷設在滑坡前緣，但管道內側坡需做抗滑護坡擋牆進行保護，也可將管道從滑坡中穿過，但需通過計算做抗滑支墩，穩定滑坡，保護管道通過。

3.2.3.2崩塌體（區）前沿通過，切勿後緣穿越

沿溝河選線調查時，通常在峽谷段，如上方有20～30m高的陡崖，下有10餘米高的倒石堆到河邊，這就是一崩塌段。在崩塌段如何敷設管道？據忠縣至宜昌輸氣管道和蘭成渝輸油管道線的經驗，並進行理論分析，得出管道只能敷設在倒石堆前沿，不能從後緣陡崖邊穿過。因為陡崖還會不斷崩坍，使管道懸空毀壞。從崩塌體前沿通過也有兩種方式：

（1）緊靠崩塌堆積體前沿，從下伏原始鬆散土層深埋通過，即使還有崩塌塊石堆在管道頂上，也不會傷及管道。此種方式施工較困難，若方法不當，可能引起崩塌體的崩塌（圖3-3①）。

（2）緊靠河床邊深埋通過，因為管道不怕水浸泡，但需做水工保護工程。防止河水沖刷（圖3-3②）。

3.2.3.3泥石流溝扇沿溝口通過，切勿從堆積體穿越

輸油氣管道沿溝河選線，會遇到不少的小沖溝，其中許多是泥石流溝，溝口至主河邊緣大多有洪積扇。輸油氣管道通過泥石流堆積扇，一般有三種布線方法：即沿溝口、堆積體中部和前部扇沿布線。其中沿堆積體中部布線不可取，因為泥石流堆積體不穩定，且堆積厚度較大，大多在3m以上，若要將管道敷設在3m以下的原始土層中，工程量很大；若敷設在泥石流堆積體中，則有被沖刷掏蝕的可能。所以輸油氣管道不能從泥石流堆積體中通過。

（1）從泥石流溝口通過這是一個比較好的位置，因為泥石流溝口是一個相對穩定區，沖淤都不明顯，是泥石流堆積扇的起點。管道從泥石流溝口深埋通過，為防止沖刷，需在穿越管道下游側修一攔砂壩（固床壩）保護（圖3-4）。

（2）從泥石流堆積扇沿通過若泥石流堆積扇沿與主河床還有較大的距離，管道敷設在扇沿可不做水工保護。若泥石流堆積扇沿緊靠主河床邊，管道的敷設還應考慮主河床的沖刷。管道應深埋至此段河床最大沖刷深以下，必要時還應施加穩管措施。

圖3-3 管道於崩塌體前沿敷設示意圖

①敷設在堆積體前沿原始土層中；②敷設在河床邊原始穩定性地層中

圖3-4 管道從泥石流溝口穿越示意圖

3.2.4環境因子疊加綜合選線

上面列舉了地質、地形和避災3種選線的理論與方法，分析這3種選線，不難看出它們均存在明顯的缺陷，不能單獨進行選線。

3.2.4.1地質選線

地質選線主要考慮地質構造，地層岩性和新構造活動對輸油氣管道的作用。沒有考慮地形、地質災害對管道的作用和影響。這是地質選線的最大缺陷，所以單純的地質選線不成立。

3.2.4.2地形選線

現今復雜多樣的地形、地貌形態是地殼內動力地質作用和外動力作用共同塑造的結果。所以輸油氣管道的地形選線除重點考慮了復雜的地貌形態外，綜合了部分地質構造因素，而對地層岩性和地質災害對管道的作用未作主要因素考慮，所以單純的地形選線也是不周全的。

3.2.4.3避災選線

地質災害對管道有嚴重的危害，選線過程應盡量避讓，即使無法避開，也應選一個較好的位置通過。所以避災選線也僅考慮了地質災害對管道的作用，單獨的避災選線也不成立。

綜上分析，單純的單一種環境因子選線都不完善，應將它們綜合（耦合）進行選線，才能選出一條較滿意的輸油氣管道線路。以下介紹兩種綜合選線方法。

環境因子疊加法

①原理

在地質環境評價，地質災害危險性分區預測已廣泛應用環境因子疊加法，所以，它不是一個新法。但在輸油氣管道工程選線上還很少應用，故作簡明介紹。

環境因子疊加法就是將參加選線的環境因子分別分級，用灰度表示放在單因子圖上，而後將單因子圖疊在一張圖上，依據疊加灰度的深淺進行輸油氣管道選線適宜環境分區。

②環境因子疊加法步驟

環境因子選擇：根據輸油氣管道工程與環境諸因素的關系，選擇地質、地形及災害三大環境因素就足夠了，選得太細、太復雜不利於本法的利用。依據前面的分析論述，在地質、地形和災害三大環境要素中，對選線的貢獻率是不相同的。地質環境作為選線的背景條件，其中地層岩性包括在避災選線中，外動力作用體現在復雜的地形上，唯有地質構造對管道的作用可以單獨劃出。但是，地質構造活動是漫長的，活動幅度很小，對選線的貢獻總體較小。地形選線是基礎，現行的鐵路公路選線都是以地形選線為主，兼顧其他環境因子選線，對選線的貢獻率最高，地質災害對輸油氣管道的作用很突出，減災防災的第一環節就是避災選線，對選線的貢獻率為中等，按貢獻率大小三個環境因子的排序是：

地形環境因子（A）＞災害環境因子（B）＞地質構造因子（C）。

因子分級和繪制單因子圖

山區油氣管道地質災害防治研究

將上述分級分別繪在同比例尺的單因子圖上，可用灰度或線條疏密來表示分級。

環境因子疊加和布線適宜性分區：將上述單因子疊繪在同一張圖上，根據疊置灰度的深淺進行布線適宜性分區。

以地形環境因子為基礎，A₁與其他兩個環境因子可組合成9種疊加方式，A₂和A₃也可分別組成9種疊加方式，一共可組合27種疊加方式，這27種疊加方式按輸油氣管道布線適應性可分為3個區段。

（a）適宜輸油氣管道布線

A₁為平緩坡地形，與其他兩個環境因子疊加，有9種組合方式，其中A₁+B₁+C₁和A₁+B₁+C₂為最適宜輸油氣管道布線；A₁+B₂+C₁,A₁+B₂+C₂,A₁+B₁+C₃，因有少量滑坡分布或屬斷裂構造強活動區，布線時注意避讓，總體上還屬布線適宜區。

（b）基本適宜輸油氣管道布線

A₁的其他4種組合方式，A₂除A₂+B₃+C₂、A₂+B₃+C₃2種組合方式外其餘7種方式為基本適宜輸油氣管道布線。

（c）不適宜輸油氣管道布線

A，為坡度＞45°以上的急陡坡、陡崖，與其他兩種環境因子無論怎樣組合都不適宜輸油氣管道布線。

綜合指標數值分析法

本法是在上述環境因子疊加法的基礎上提出來的，具體做法是：

①環境因子與作用的指標體系

本法選擇的環境因子仍然是上述3個，按其在輸油氣管道選線中的貢獻率排序仍然是：

地形環境因子（A）＞災害環境因子（B）＞地質構造因子（C）。

仍按上述方法對每一環境因子進行分級。

（a）環境因子貢獻率（作用指數）的確定

對於因子貢獻率（或作用指數）的確定過去常用專家打分，或研究者根據因子在分級中的重要性（作用程度）進行確定，具有很大的人為主觀性。中科院成都山地災害與環境研究所於1994年在攀西地區暴雨泥石流滑坡區域預測預報研究中用幾何學的黃金分割原理確定因子分級作用指數，克服了科學性不強的弱點。按本研究環境因子的排序，地形環境因子（A）貢獻率最大，為0.618；災害環境因子次要，貢獻率為0.382；地質構造因子在輸油氣管道選線中貢獻率最小，大多數情況下不考慮，僅在強活動斷裂中考慮，所以，貢獻率降低一檔，為0.145。

（b）環境因子分級與作用指標體系

按上述三級分級法，在每一個環境因子內仍按黃金分割原理，分割每級的作用指標，分割結果如表3-1。

表3-1 油氣管道布線環境因子分級作用指標體系

②環境因子綜合指標與布線適宜度

地表任何一個小區域都有環境因子分級指標之和，稱為環境因子綜合指標。用下式表示：

山區油氣管道地質災害防治研究

式中：N為環境因子代號；A、B、C分別為地形環境因子、災害環境因子和地質構造因子；i為每一環境因子的分級號。

由表3-1可以算出，環境因子綜合指標最大值為A₁+B₁+C₁=1.145，而最小值為A₃+B₃+C₃=0.437。綜合指標越大說明該地區敷設油氣管道的適宜性越大，敷設的管道越安全，反之，則管道敷設的適宜性小，敷設的管道不安全，危險性大。布線適宜度即為輸油氣管道敷設的適宜度，用D表示，等於布線（選線）的環境因子綜合指標除以最大環境因子綜合指標1.145，即

山區油氣管道地質災害防治研究

③輸油氣管道布線適宜性分區

分區指標：

將27個疊加組合方式的綜合指標按上式進行規一化處理，變成布線適宜度，並與實際環境進行分析研究，將布線適宜性分為3個區，其分區界線指標如下：

適宜輸油氣管道敷設區（段）：適宜度D>0.80；

基本適宜輸油氣管道敷設區（段）：適宜度0.55<D<0.080；

不適宜輸油氣管道敷設區（段）：適宜度D<0.55。

分區方法：

（a）在油氣管道可能經過的地形圖上（比例尺1:5～1:10萬）按經緯度作方格；

（b）在每個方格內量測地形，災害和地質構造3個環境因子的分級指標；

（c）計算每個方格內的環境因子綜合指標，並換算成布線適宜度；

（d）按上述分區界限指標，繪制布線適宜度等值線圖，即布線適宜度分區圖，並標注分區名稱。

4. 油氣管道沿線地質災害危險性分段與預測

油氣管道沿線地質災害危險性分段及危險度預測是通過對各段災害發育條件的比較分析，確定不同因素對災害發生的作用，運用區域地質災害危險性評價的理論和方法，確定管道各種地質災害的危險度。

4.2.1危險性分段與危險度預測依據

（1）查明管道沿線與災害發育相關的環境條件；

（2）災害的分布規律、規模與成因類型；

（3）管道沿線災害發生的原因，相似管道段的分布；

（4）掌握管道沿線發生災害的主要誘發因素及其出現規律及原因。

4.2.2評價因子與評價指標

管道沿線地質災害危險性分段與預測評價因子有：災害發生的基本環境條件——主控因子（S_i）、影響管道災害的誘發因素——次要因子（B_i）、管道已發生災害——現狀因子（G_i）等三類，並從各類因素中選取對災害起控製作用的條件作為預測評價的主要因子（圖4-5）。

圖4-5 管道分段危險度預測框圖

評價因子指標的確定內容較多，下面僅將各類因素中的典型因子指標確定進行介紹。

4.2.2.1主控因子評價指標（Si）

（1）管道所處斜坡坡度（S₁）:25°～45°產生的災害最多（表4-4）。

表4-4 管道所處斜坡坡度判別因子（S₁）

（2）斜坡坡形及變形（S₂）：斜坡坡形及變形判別因子評價指標見表4-5。

（3）管道所在斜坡岩性（S₃）：管道所在坡體岩性評價指標見表4-6。

表4-5 斜坡坡形及變形判別因子（S₂）

表4-6 斜坡岩性判別因子（S₃）

（4）斜坡結構（S₄）：斜坡中的結構面是產生斜坡不穩定的基礎因素，結構面的產狀和不同結構面的組合控制了災害的發生（表4-7）。

4.2.2.2次要因子評價指標（Bi）

地質災害發生的常見誘發因素主要有降雨量、地震、人為活動。其中降雨量是誘發災害發生的主要因素。

（1）降雨誘發災害的判別因子（B₁）評價指標（表4-8）。

（2）斜坡地下水動態變化判別因子（B₅）評價指標（表4-9）。

地震危險判別因子常考慮的因素。與斜坡破壞有關的地震參數是：地震烈度、加速度、地震周期、地震歷時、最大震中距。目前使用較廣的判別指標僅為地震烈度。

表4-7 斜坡結構面判別因子（S4）

表4-8 降雨量判別因子（B₁）

表4-9 坡體地下水動態變化判別因子（B₅）

4.2.2.3管道沿線災害發育現狀判別因子指標（Gi）

管道沿線災害發育現狀判別因子（表4-10）包括已發生的災害分布數量、已發生的災害規模，已發生災害的危害程度。管道已發生災害是預測危險度的依據之一。

表4-10 管道沿線災害發育現狀判別因子（G_i）

4.2.3管道危險度分段預測方法

災害危險度分段預測是按地貌和環境條件相似性進行分段，然後對管道各段發生的因子進行取樣，確定管道各段內不同因子對發育災害發生的危險程度，並對所取因子按照一定的數學方法進行疊加，求出危險度。危險度值越大，表明危險性越大。

（1）將管道按地貌條件劃分成若干段，並將具有相似的地貌條件和災害發育條件相似劃歸一類；

（2）選定各段的判別因子，並按照各因子所處的等級賦值，單因子危險度為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ時，分別賦值5、4、3、2、1。當管道各段內不具備某種因素時，設定該判別因子取值為1，然後將各因子取值進行歸一化處理；

（3）分段采樣，由於被評價的區域是不確定的數（指區域面積），各區域內的地質災害相關因素也有一定差異，所以總體危險度等級的判別指數應根據具體區域統計的結果，並結合實際情況確定。

將上述歸一化處理後的判別因子值代入下式，把因子值進行疊加平均：

山區油氣管道地質災害防治研究

式中：

——危險度預測判別因子的單因子樣本；

n——總樣本數；

P——各段中因子的平均值。

（4）對各段因子判別值分別進行統計，得出各段危險度預測判別統計值。確定綜合評價因子指標

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式中：

——綜合評價因子指標；

[a_i]——評價因子權重。

危險性分段數據的採集和分析是本項目研究的難點，採用GIS技術系統進行統計、分析、評價與制圖，評價因子按不同的權重賦值於網格進行采樣統計，綜合因素數字集求中位數的統計方法。即：

平均樣本值：

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通過以上工作，最後進行管線沿線地質災害危險度區劃，確定不同災害對管線的影響程度。

5. 油氣輸送管道檢查內容和達到什麼樣的標准

油氣輸送管道來是屬於輸送氣源體或者液體，最高工作壓力大於或者等於0.1MPa（表壓），是特種設備管理范圍內壓力管道的。 目前屬於重點整治范圍。 見：質檢總局關於印發質檢系統開展油氣輸送管道隱患整治攻堅戰工作方案的通知(國質檢特〔2015〕130號

6. 忠—武管道張家溝危岩治理工程

8.4.1張家溝危岩基本特徵

張家溝危岩（群）位於重慶市石柱縣黃水鎮張家溝左側斜坡，管道里程047+603～047+826。地理坐標：北緯30°05′10.9″、東經108°25′43.3″，高程（溝底）1325～1340m。川漢公路（省道）從張家溝左側通過，交通便利。

石柱縣屬於雲貴高原東北的延伸部分，為巫山大婁山中山區，齊耀山、方斗山近平行排列縱貫全境。地勢東南高、西北低，呈起伏狀下降。黃水鎮大風堡海拔高1934.1 m，西沱鎮陶家壩海拔僅119m。境內以中山、低山為主，兼有山原、丘陵，危岩所在地海拔高程1324～1400m。區內出露地層主要為侏羅系中統上沙溪廟組（J₂s）砂岩夾泥質粉砂岩，砂岩呈中厚層狀，泥質粉砂岩呈中薄層狀。岩層產狀近水平，張家溝測得岩層產狀為55°∠4°

危岩（群）發育在侏羅系中統上沙溪廟組（J₂s）長石石英砂岩地層中，危岩所在的張家溝溝底高程1325～1340m，危岩所在高程1340～1400m，臨空高度20～75m。在順管道約200m范圍段，共發現6個危岩體，自上游往下游依次編號為A、B、C、D、E、F（圖8-7），危岩體之間相距10～40m。單個危岩體積300～2300m³。

8.4.1.1危岩地形地貌特徵

張家溝自西向東流，旱季（調查期間）流量約5l/s，溝底寬度一般在10～30m。危岩發育在張家溝的左側斜坡，處於張家溝向南彎拐的突出斜坡部位。斜坡坡度40°～60°，局部陡崖（危岩）部位近直立。根據陡崖（危岩）分布高程，可分出兩級，下一級基腳部位高程1350～360m，臨空高度（距管道高度）20～30m左右，分布有A、C、D、E等4個危岩體；上一級1380～1400m，臨空高度（臨下級危岩頂部高度）也為20～30m左右，分布有B、F等2個危岩體。兩級危岩陡崖之間有10～30m寬窄不等的緩坡過渡帶。

8.4.1.2危岩空間形態結構

根據現場地質調查測繪資料，繪出各個危岩體的剖面如圖8-8～圖8-12。這些危岩體的一些基本特點是：後緣拉裂張開，正面上懸下凹。後緣拉張裂縫寬數厘米至數十厘米，一般都是上寬下窄。前緣臨空面，由於岩層的差異風化和剝蝕，危岩體下部均出現不同程度的內凹岩腔，使得危岩上部岩體懸空。外傾的拉張裂縫與內凹的岩腔聯合控制下，使得危岩體呈現「頭重腳輕」的不穩定狀態（照片8-19～照片8-23）。

圖8-7 張家溝危岩（群）平面分布示意圖

各危岩體規模特徵列於表8-4。

表8-4 各危岩體規模特徵

危岩體發育在侏羅系中統上沙溪廟組（J₂s）細粒長石石英砂岩，岩性堅硬，產狀平緩，層理傾角在10°以內。堅硬的近水平產出的岩體，易於形成高陡的斜坡，從而有利於危岩體的孕育。

岩層中發育節理，節理主要兩組，一組傾向南東、傾角中等到陡傾（120～130°∠60～70°）；另一組傾向南西、傾角中等到陡傾（210～220°∠60～70°）。由於張家溝在此段由南東流轉向北東流，使得拐點上游與下游左岸斜坡分別與其中一組節理平行，從而節理成為危岩體的控制結構面。

促使危岩體形成的另一個因素是卸荷作用。新構造運動以來渝東—鄂西地區強烈隆升、河流快速下切，陡峻的山坡中卸荷作用強烈。順坡向的節理在卸荷作用下易於張開。兩組節理分別平行和垂直於邊坡臨空面。

圖8-8 A危岩體剖面圖

照片8-19 A危岩體後側裂縫

圖8-9 B危岩剖面圖照片

照片8-20 B危岩體仰視

圖8-10 C危岩剖面圖

照片8-21 C危岩後側裂縫

圖8-11 D危岩剖面圖

照片8-22 D危岩及後側裂縫

圖8-12 E危岩剖面圖

照片8-23 E危岩體及後側

8.4.1.3岩石物理力學特徵

危岩體所在地層為侏羅系中統上沙溪廟組（J₂s）厚層－塊層狀砂岩，基岩較完整，表層岩石中等到弱風化。採取了一些岩塊及結構面樣品，試驗結果見表8-5，結構面抗剪強度參數見表8-6。根據試驗參數及類比相似地質條件的岩體物理力學性質，給出張家溝危岩岩體的物理力學建議參數（表8-7）。

表8-5 危岩岩塊物理力學試驗成果

表8-6 危岩結構面抗剪強度檢驗成果

表8-7 張家溝危岩岩土物理力學參數建議值

8.4.2危岩穩定性分析

8.4.2.1危岩變形宏觀分析

張家溝危岩群各個危岩體後側均不同程度的發育拉張裂縫，縫最寬處近1m；各個危岩體兩側均見到裂縫，它們很可能是相互貫通的；裂縫切割深度大，接近基腳部位。從正面看，危岩體中下部內凹，上部突出。從空間上看，危岩體幾乎是「站立」在陡坡上，且「頭重腳輕」，所以，危岩體呈不穩定狀態。

相鄰兩危岩體之間地形上呈一缺口，此缺口是老危岩體崩塌後留下的，一些部位還可觀察到危岩崩塌後岩壁上留下的滑動擦痕。

影響危岩體穩定的因素包括降雨、風化剝蝕及地震動。降雨、特別是特大暴雨時，危岩後側裂縫可能積水，形成靜水壓力，給危岩體增加了側向的推力；由於存在差異風化剝蝕，危岩體下部均出現了岩腔，在進一步風化的條件下，支撐力降低，最終導致危岩崩塌；當遇到地震動如地震時，震動力可能導致危岩崩塌。

8.4.2.2危岩穩定性計算分析

危岩後部裂縫張開，按危岩順底部滑面滑動，即單平面滑動計算其穩定性。假定滑動面的強度服從庫侖－莫爾判據。

由於該地區地震基本烈度為Ⅵ度，故而不將地震因素列入考慮范疇。

張家溝危岩體經過計算，得出穩定性系數η＝1.17，處於臨界～欠穩定狀態，存在潛在危險。而危岩體下方正是忠縣—武漢輸氣干線，一旦發生危岩體的破壞，將直接威脅整個忠縣—武漢輸氣管道線。

8.4.3危岩危害性評價

8.4.3.1計算方法

根據根據運動學原理，在各種邊坡坡面條件下，落石會產生不同運動狀態。

1）墜落

當塊體在陡峭邊坡下落，在自重作用下，基本不受阻擋時，會產生自由落體運動。落石速度為：

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式中：v為塊體崩落速度（m/s）;

g為重力加速度（9.8m/s）;

H為崩落點至計算點高度（m）。

2）滑動

當塊體的自重下滑分力大於摩擦力時，即mgsinα＞T時，塊體將發生向下的滑動。根據功能原理，落石速度為

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式中：v₀為塊體滑動運動初速度（m/s）;

H為滑動點至計算點垂直高度（m）;

f為滑動摩擦系數；

α為坡角。

3）滾動

塊體在初速度和加速度的作用下，會發生滾動理想的剛體運動學中，滾動不考慮接觸面的彈塑性變形，而在實際的工程中往往要考慮彈塑性問題，邊坡坡面會在接觸點處產生彈塑性變形，從而阻礙塊體的運動.考慮彈塑性變形時，根據機械能守恆定律，得塊體的速度：

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式中：r為塊體慣性半徑（m）;

a為球體或柱體的半徑（m）;

k為滑動摩阻系數（m）;

h為滑動開始點至計算點的垂直距離（m）。

4）彈跳

彈跳時，塊體做斜拋運動，由運動學基本原理，塊體做斜拋運動時的速度為：

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式中：v₀為落石的初速度（m/s）;

v_x為任一時間沿x方向的速度分量（m/s）;

v_y為任一時間沿y方向的速度分量（m/s）；

β為初速度方向與斜坡坡面的夾角；

t為碰撞發生開始至計算點的時間（s）。

發生碰撞前的運動軌跡方程為：

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式中：x為沿x方向的位移分量（s）;

y為沿y方向的位移分量（s）。

在下一次碰撞發生前的瞬間塊體速度為：

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根據牛頓的碰撞理論，下一次碰撞開始後，由於碰撞中產生的動能損失，需要將初速度乘以恢復系數。在落石計算中，恢復系數可以根據現場推石試驗或者由崩塌遺跡的岩塊位置利用上述公式，經過多次試算得到，則碰撞結束後的初始速度為：

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式中：R_t為切向恢復系數；

R_n為法向恢復系數。

5）動能的計算

計算速度的最終目的是通過動能公式計算能量，以便選取防護措施，動能的計算公式為：

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式中：v為塊體速度（m/s）;

m為塊體質量（kg）;

E為塊體動能（k J）。

8.4.3.2計算結果

1）A危岩

A危岩相對位置低，危岩墜落時初速度為0，計算得危岩的運動路徑、運動過程中速度變化及能量變化的結果分別如圖8-13、圖8-14、圖8-15所示。

A危岩重4378.5t，危岩在斜坡下部覆蓋層處停止，由4m/s驟減至0，需在覆蓋層處消耗0.5×10⁵KJ的能量，能量巨大，足以把覆蓋層連同管道一起推走。一旦危岩墜落，必然摧毀管道。

圖8-13 A危岩運動路徑

2）B危岩

B危岩相對位置較高，計算得危岩的運動路徑、運動過程中速度變化及能量變化的結果分別如圖8-16、圖8-17、圖8-18所示。

B危岩墜落後直接砸中管道的概率約40%，此時速度近25m/s，總動能近4.5×10⁵KJ。危岩墜落，有可能摧毀管道。

3）C危岩

計算得C危岩崩塌後的運動路徑、運動過程中速度變化及能量變化的結果分別如圖8-19、圖8-20、圖8-21所示。

C危岩墜落後在斜坡下覆蓋層界線上有一個落地點，此時速度近13m/s，總動能近9×10⁵KJ。一旦危岩墜落，必然摧毀管道。

4）D危岩

計算得D危岩崩塌後的運動路徑、運動過程中速度變化及能量變化的結果分別如圖8-22、圖8-23、圖8-24所示。

從危岩可能運動路徑分析，D危岩墜落後都會在管道附近（距管道5m以內）有落地點，此時速度近14m/s，總動能近3.5×10⁵KJ。一旦危岩墜落，必然摧毀管道。

5）E危岩

圖8-14 A危岩動能變化曲線

圖8-15 A危岩速度變化曲線

計算得E危岩崩塌後的運動路徑、運動過程中速度變化及能量變化的結果分別如圖8-25、圖8-26、圖8-27所示。

從危岩可能運動路徑分析，E危岩墜落後都會在管道附近（距管道5m以內）有落地點，此時速度近9m/s，總動能近2×10⁵KJ。一旦危岩墜落，必然摧毀管道。

6）F危岩

圖8-16 B危岩運動路徑

圖8-17 B危岩動能變化曲線

計算得C危岩崩塌後的運動路徑、運動過程中速度變化及能量變化的結果分別如圖8-28、圖8-29、圖8-30所示。

從危岩可能運動路徑分析，F危岩墜落後都會在管道附近（距管道5m以內）有落地點，此時速度近18m/s，總動能近2×10⁵KJ。一旦危岩墜落，必然摧毀管道。

圖8-18 B危岩平均速度變化曲線

圖8-19 C危岩運動路徑

8.4.4治理方案

張家溝地質環境條件差，危岩集中，在本次勘察的200餘米長地段，共發現了6個危岩體，單個危岩體體積小者300餘立方米，大者2000立方米以上。危岩體後緣裂縫寬大，前側下部存在岩腔，呈三面臨空狀態。進一步剝蝕風化或遇強降雨、地震等條件下，危岩體有失穩的可能。歷史上有崩塌留下的痕跡，溝中有崩塌留下的巨型塊石。管道敷設在斜坡坡腳，上距危岩30～50m。若危岩崩塌滑落，勢必會摧毀管道，從而對管道安全構成嚴重威脅。所以，對危岩進行治理非常有必要。

圖8-20 C危岩動能變化曲線

圖8-21 C危岩平均速度變化曲線

治理的總體思路是：①對危岩體逐一進行加固，防治其崩塌；②對管道進行保護，遇危岩崩塌時不致破壞管道。針對這兩條治理思路，提出兩種治理方案：

一是對各個危岩體設置支撐柱＋錨桿。岩腔部位設置鋼筋混凝土支撐柱，通過錨桿將支撐柱與危岩體聯結，錨桿穿過危岩後側控制結構面進入穩定岩體一定深度，使支撐柱、危岩體及基岩成為一個整體，達到防治危岩崩塌滑落的目的。

圖8-22 D危岩運動路徑

圖8-23 D危岩動能變化曲線

二是管道上設置鋼筋混凝土拱架。拱架的作用相當於蓋板，但能承受的沖擊力更強，因為危岩體規模大、勢能大，崩塌岩塊到達管道附近時會有很大沖擊力。

在具體實施中採用了二者結合的治理方案，即：在上部採用錨索錨固的方法將即將下墜的、規模較大的岩體或塊石進行固定，防止崩塌；下部的管道採用拱形結構梁加覆蓋的方法進行防護，保障了管道的安全。

竣工見照片8-24、照片8-25。

圖8-24 D危岩平均速度變化曲線

圖8-25 E危岩運動路徑

7. 地質災害防治高標准"十有縣"是什麼意思

意思就是該地區的地質災害防治達到了國家規定的「有制度、有機構、有經費、有監測、有預警、有評估、有避讓、有宣傳、有演練、有效果」的要求。

8. 五 地質環境保護與地質災害防治

黨中央、國務院提出建設資源節約、環境友好型社會的要求，注重社會經濟與資源環境的協調發展，從而研究大區域地下水演化、評價生態地質環境、預報地質災害等工作顯得日益重要，國土資源部在這些領域取得了一批重要的成果。

西部嚴重缺水地區人畜飲用地下水勘查示範工程

研究了不同類型缺水地區地下水埋藏富集模式與演化的機理，在碎屑岩地區新發現一系列「儲水構造」，豐富和發展了「構造控水」理論；在鹹淡水交錯分布區發現多種地下淡水分布模式；在西南紅層丘陵區創造出「小口徑淺井」取水新技術和「一戶一井」供水新模式；應用了漂礫石和嚴重漏失地層的鑽探成井、基岩鑽孔爆破增水、「滲流井」取水新工藝；研製開發了「塑襯貼礫濾水管」和紅層地區「微型鑽機」，編制了《紅層地區地下水勘查評價技術要求》等。這些成果及時轉化與推廣應用，推動了西部人畜飲用水的解困工作。

巫山新城蓄水前航空影像（2003.3）

秀峰寺滑坡防護及開發利用示範工程

9. 管道穿越不穩定斜坡的防治方法

7.1.1危險斜坡防治的原則

輸油氣管道翻越山嶺有以下3種方式：

（1）垂直（近於垂直）等高線上、下；

（2）近於平行等高線緩緩上、下；

（3）斜交等高線上、下。

這3種情況，管道受到坡面表部岩土的作用力是不同的。

以碎石土層斜坡為例，圖7-1（a）為管道垂直等高線敷設，管道兩側為碎石土層，令碎石土層有向下蠕變滑移的趨勢。P為向下蠕變滑移力；N為蠕變滑移力的側向分力，垂直作用於管道上；F為管道兩側碎石土層向下蠕變滑移產生的摩擦力；τ為管道兩側土體產生的剪應力。它們之間的關系是：

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式中：φ、C為碎石土層與管道接觸面上的內摩擦角和粘聚力。

當τ＞0時，表明管道兩側碎石土層有滑動趨勢；

當τ＜0時，表明管道兩側碎石土層無滑動趨勢。由此得出，垂直等高線布置的輸油氣管道，對四周土體有阻滑作用。當然這種作用是十分有限的。只有鬆散碎石土層很薄（2m以內），此種作用才會顯現。或斜坡較緩，鬆散土層雖然較厚，但已確認不會發生鬆散土層深層滑坡，此種作用也會顯現。當管道所在斜坡土層較厚，並有發生整體滑坡的危險。此種作用與滑坡強大推力相比是十分渺小，管道會因滑坡滑動而毀壞，所以輸油、氣管道垂直等高線敷設，也不應敷設在有滑坡危險的斜坡上。

近平行等高線敷設圖7-1（b）,P為管道內側單寬碎石土層向下蠕變滑移力，取其中一段i進行分析，此段管道長為m_i，管道的水平面夾角為a_i，則管道受到碎石土總的向下蠕變滑移力E為：

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此種敷設法要受到管道內側所有碎石土層向下蠕變滑移力的總和，其量級要大於垂直等高線敷設若干倍，所以輸油氣管道翻越山嶺，近平行（斜交）等高線敷設方法不可取。不到萬不得已，不用此法，若要用，需對管道進行特殊保護。

管道斜交等高線穿敷設的受力可分解為垂直等高線和平行等高線的兩種等效模式進行考慮，其受力分析可參考上述平行、垂直等高線時的受力分析。

圖7-1 碎石土層斜坡管道受力示意圖

（a）管道垂直等高線敷設；（b）管道近平行等高線敷設

按管道的不同通過方式，管道平行等高線敷設又可為：從斜坡上部、中部、下部通過斜坡。管道通過斜坡的方式不同、與等高線之間的關系不同所可能造成的地質災害種類各不相同，其中最主要的、對管道影響最大的是滑坡災害。對危險斜坡可能出現的滑坡防治原則為：

（1）難度大、投資高的大型、巨型滑坡應採取避讓為主；

（2）對管道有重要影響的滑坡，採取工程治理為重點；

（3）經濟合理、技術可行；

（4）盡早整治，綜合治理的；

（5）一次根治、不留後患。

7.1.2滑坡災害防治工程措施

治理已發生的滑坡或防治潛在滑坡的發生，關鍵在於減少滑坡推力，增大抗滑阻力，從而達到提高滑坡穩定性的目的。國內外常用的工程治理措施有：排水（包括地表水和地下水）、改變邊坡幾何形狀（削坡減載、回填壓腳）、抗滑支擋結構（抗滑擋牆、抗滑樁、預應力錨索、預應力錨索樁、預應力錨索框架、樹根樁、土釘牆等）以及改變滑帶性狀（注漿、攪拌樁、高壓噴射注漿）等。

7.1.2.1斜坡排水

滑坡區截排水是防治滑坡滑動的常用措施。據調查統計，90%以上的滑坡發生在雨季。地表水和地下水是誘發滑坡產生和發育的重要因素，其作用主要表現在以下方面：

（1）增大滑體重度，增加了滑坡推力；

（2）顯著降低了滑帶土的抗剪強度指標；

（3）增加了地下水的動水壓力；

（4）增大浮托力，減少了滑面的有效應力；

（5）地表水的徑流及入滲可以在滑體內形成滲流場，並產生滲透壓力，惡化邊坡穩定；

（6）增大了滑面上的附加空隙水壓力，減小了有效應力，從而降低了滑面土體的抗剪強度。一般情況下，地表水的入滲也是地下水的補給源之一。因此，截斷這一補給源，可以大大降低地下水位的上升，有利於滑坡的穩定。

排水系統包括地表排水系統和地下排水系統兩部分。其中地表排水系統常用的工程治理措施有：沿滑坡周界設置截水溝、在滑坡變形體地表設置樹枝狀的截水溝。

將地表裂縫及時填實並整平積水坑或窪地，使雨水能迅速向坡面截水溝匯集排泄。

截水溝的斷面應根據每段坡面的匯水面積和洪峰流量設計。溝壁一般為1:1.50～1:1.75。其結構多為塊石水泥沙漿漿砌結構或水泥預制板鑲嵌結構（圖7-2）。

各種不同的排水溝斷面運用的場合也不同，可歸納如下：

（1）用於不透水地層，沖刷嚴重，兩側進水；

（2）用於不透水地層，沖刷嚴重，單側進水；

（3）用於不透水地層，沖刷不嚴重，設置不透水的單層片石或亂石鋪砌；

（4）用於透水地層，沖刷嚴重，單側進水；

（5）用於從陡坡上的U形截水溝。

圖7-2 排水溝斷面圖

滑坡體內排水溝的結構與截水溝基本相同，其不同點是：

當排水溝通過裂縫時，應該設置成迭瓦式的溝槽。可用塑料板和鋼筋水泥預制板做成，其結構如圖7-3所示。

當滑坡體內有積水濕地和泉水露頭時，可將明溝上端做成滲水盲溝，或埋全透管，伸進濕地內，達到疏干濕地內上層滯水的目的。伸進濕地內部的滲水盲溝的結構可參照相應的規范實施，此處不再詳細敘述。

圖7-3 排水溝跨越裂縫結構圖

地下排水系統常用的工程措施：地下排水隧洞（橫向排水隧道、縱向排水隧道）、仰斜排水孔、垂直排水孔以及支撐盲溝等。

7.1.2.2減載反壓

通過在滑坡體上部（下滑區）清方減重，以減少滑坡推力，並在滑坡前部抗滑段上填土反壓，增加抗滑段的抗滑力，以達到穩定滑坡的目的。這種工程措施既簡單，又節約投資。對於一些有場地條件的大型、巨型滑坡，這是一種最為有效、最可行的治理措施。此類工程措施只能用於滑坡的後壁和兩側有穩定的岩（土）體的情況，不致因清方減重而引起滑坡向上和兩側擴展。

7.1.2.3抗滑支擋

治理滑坡最常用的工程措施是在滑坡體上設置抗滑支撐結構，常用的抗滑結構有：抗滑擋牆、抗滑樁、以預應力錨索為基礎的預應力錨索樁、預應力錨索框架、肋板錨索、樹根樁以及各種組合抗滑結構等。

1）抗滑擋牆

抗滑擋牆是防治滑坡經常採用的有效工程措施，適用於中、小型滑坡的治理，它主要依靠自身重力提供的抗滑阻力來平衡滑坡推力。抗滑牆具有就地取材，施工技術簡單，工程投資較低等優點；但抗滑擋牆需要的圬工量較大，提供的抗滑力非常有限，在開挖基礎時容易誘發滑坡的進一步變形破壞、甚至滑動。由於滑坡所處山地自然地質環境十分復雜，滑體結構和動態特徵也復雜多樣，故抗滑擋土牆的形式和結構也是多樣，無統一定型的結構形式。現將滑坡防治工程中常用的結構形式歸納為圖7-4的各種形式。

對於抗滑擋牆的平面布置可參考如下歸納出的情況，在特殊環境下布置位置可特殊考慮。

（1）對於一般中、小型滑坡，抗滑擋牆設置於滑坡前緣為宜。

（2）若滑坡發生地點為一溝掌地形，且滑坡區前緣為一峽口（鎖口），峽口兩側為未滑動的基岩或密實土夾石可在此處設置抗滑擋土牆。

（3）若滑動面呈階梯樁，滑坡上部可能從滑體中部剪出；或滑坡呈縱長型，且滑坡體厚度小（10m左右），若在滑坡前緣設置擋牆後，滑體上部仍有從中部剪出的可能。這兩種情況均可分級設置抗滑擋土牆。

滑坡中部這一級抗滑擋土牆應嚴禁大開挖所以宜採用沉井式抗滑擋牆為宜。

（4）當基岩呈強風化並十分破碎時，不宜作抗滑擋牆的基礎。

抗滑擋牆設計定型後，應按下式對抗滑擋牆的穩定性進行驗算：

山區油氣管道地質災害防治研究

式中：η為抗滑擋牆的抗滑穩定系數；f為抗滑擋牆與基岩之間的摩擦系數；W為抗滑擋牆自重（N）; E_x為滑坡下滑力作用在牆背上的水平分力（P_a）; E_y為滑坡下滑力作用在牆背上的垂直分力（P_a）; E_p為牆前被動土壓力（P_a）; y為牆前土容量（kg/m³）; H為牆前被動土壓力厚度；φ為被動土內摩擦角；K_c為設計抗滑擋牆應達到的抗滑安全系數。

若η＜K_c，應加大抗滑擋牆的規模；若η＞K_c，則應適當縮小抗滑擋牆的規模。

抗滑擋牆施工注意事項：

（1）滑坡多發生在雨季，雨季滑動快，旱季滑動慢。因此最好的施工季節是旱季。尤其是我國南方多雨區。

圖7-4 抗滑擋土牆結構形式

（1）滑動面；（2）滑坡推力；（3）被動土壓力

（2）在滑坡（變形斜坡）前緣進行抗滑擋土牆施工，嚴禁全面拉槽挖基。因為全面拉槽挖基會引起滑坡整體滑動。因此應實行分段、跳槽開挖的施工方法。即將抗滑擋牆分為10～15m的段落，每間隔2～3段挖一段，每次開挖段加起來的長度不得超過全長的1/4～1/5。開挖一段，立即漿砌，回填一段。然後依次開挖其他的段落。

沉井式抗滑擋牆也應實行間隔挖的辦法，一般每間隔2～3個挖1個。這樣就可以做到不影響滑坡的穩定性，也會得到施工安全。

（3）施工順序，一般是先兩側，後中間；若分級支擋，應先滑體中部，後滑坡中下部前緣。這樣可以使已建好的抗滑擋牆部致因滑坡推力集中而損壞。

其他要求與一般擋牆施工相同。

（4）管溝施工出現的窪地、凹陷地形應填滿、壓實，並在管道施工段盡快實施水保工作，恢復原地貌形態。

（5）加強巡線工作，密切注意滑坡的變形破壞跡象。

2）抗滑樁

抗滑樁埋入深度大，可以抵抗較大的滑坡推力，與抗滑擋牆相比，具有圬工量小，施工安全可靠，布置靈活方便，適應性強等優點，在施工過程中，通過跳挖，對滑坡體的擾動較小，有利於滑坡的穩定。目前已成為滑坡治理的主要抗滑結構型式，可用於大中型滑坡的治理。典型抗滑樁整治滑坡示意圖見圖7-5。

圖7-5 抗滑樁整治滑坡示意圖

抗滑樁在施工設計時最主要的參數為滑坡推力，其計算方法（傳遞系數法）如下：

圖7-6 傳遞系數法計算滑坡推力時各條塊之間力的關系

由圖7-6可知，第i塊的剩餘下滑力（即該部分的滑坡推力）E_i可用下式計算：

山區油氣管道地質災害防治研究

式中：E、E_i-1— —第i塊，第i-1塊滑體剩餘下滑力；

W_i、R_i— —第i塊滑體重量，第i塊滑體滑床反力；

ψ_i——傳遞系數；

C_il_i— —第i塊滑體滑面上岩土體粘聚力與滑體滑面長度；

φ_i——第i塊滑體滑面上岩土的內摩擦角；

α_i——第i塊滑體滑面的傾角。

計算時從上往下逐塊進行，按上式計算得到的推力可以採用來判斷滑坡體的穩定性。如果最後一塊的E為正值，說明滑坡體是不穩定的；如果計算過程中某一塊的E為零或負值，說明本塊以上岩體基本穩定，並且下一條計算時按上一條塊推力考慮。

實際工程中計算滑坡體穩定性還要考慮一定的安全儲備，選用的安全系數K_s一般取1.05～1.25。考慮安全系數後計算出的推力稱設計推力。式7-7為：

山區油氣管道地質災害防治研究

用式7-7計算推力時應注意：

（1）算所得E為負值時，說明以上各塊在滿足安全情況下能自穩。

（2）計算斷面中有逆坡時，傾角為負值，則W_i·sina_i也為負值，因而w_i·sina_i不是下滑力而是抗滑力了，此時W_i·sinα_i項也就不應再乘K_s。

3）預應力錨索框架梁

預應力錨索框架是由錨索和縱橫向排列的地梁共同組成的一種新型輕型抗滑支擋結構。它能將外頭較高的集中荷載通過框架進行分散和傳遞，調整淺層土體的受力狀態，減少局部土體受壓變形而造成的預應力損失。同時，該結構型式能較好地克服土體出現淺層拉應力，使土體處於三向受壓狀態，能更好地發揮預應力錨索的潛能。此外，這種結構形式還能很好地與生態工程相結合，滿足綠化生態護坡的目的。預應力錨索框架屬於主動防護，能快速穩定滑坡的進一步發展。典型預應力錨索框架治理滑坡示意圖見圖7-7。

圖7-7 預應力錨索框架治理滑坡示意圖

4）預應力錨索樁

預應力錨索樁是由普通抗滑樁和預應力錨索兩種抗滑結構組合而成的新型抗滑支擋結構。與普通抗滑樁相比，預應力錨索樁改變了普通抗滑樁的懸臂受力結構形式，其受力更為合理，可以減少抗滑樁的截面尺寸，節約圬工量，降低抗滑樁的錨固深度，降低了施工難度，同時，由於施加了預應力荷載，因而改變了普通抗滑樁的抗滑作用機制，由被動受力樁轉變為主動加固，能迅速穩定滑坡，防止滑坡的進一步變形和發展，對於一些搶險工程或是坡頂、坡腳有重要構築物的滑坡治理，更具優越性。典型預應力錨索樁整治滑坡示意圖見圖7-8。

5）微型灌注樁

圖7-8 預應力錨索抗滑樁整治滑坡示意圖

在滑坡體上設置小直徑的鑽孔灌注群樁，灌注樁的深度超過滑動面，灌注群樁頂部為剛性的鋼筋混凝土樁帽，形成一個類似重力式抗滑擋土牆的微型灌注樁牆，依靠其彎矩、剪力以及抗拔力來平衡滑坡推力，達到整治滑坡的目的。這一技術在歐洲國家應用比較普遍，但在國內應用得不多。典型微型灌注樁牆示意圖見圖7-9。

圖7-9 微型灌注樁治理滑坡示意圖

6）組合抗滑結構

對於一些大、中型滑坡，由於滑坡推力巨大，採用單一的抗滑結構難以滿足抵抗巨大滑坡推力穩定滑坡的目的，於是出現了各種組合抗滑結構型式。根據滑坡的發育特點、主要誘發因素、滑坡推力大小等，採用2種或多種常用抗滑結構型式進行最優組合，充分發揮各種單一抗滑結構的優點，形成組合抗滑結構共同穩定滑坡。這種組合可以根據情況任意組合，比較常用的組合結構有：預應力錨索＋抗滑樁；多排抗滑群樁；預應力錨索樁＋預應力錨索框架；抗滑擋土牆＋預應力錨索框架；預應力錨索與普通抗滑擋牆組合結構等。典型組合結構治理滑坡工程實例為圖7-10。

圖7-10 預應力錨索樁＋預應力錨索地梁組合抗滑結構治理滑坡示意圖

7.1.2.4改變滑面力學特性的方法

通過化學灌漿、攪拌樁、高壓噴射注漿、焙燒以及爆破等手段增強滑面土的抗剪強度從而達到治理滑坡的目的。但這些手段效果如何，有待進一步研究，在實際工程中應用較少。

7.1.3管道不同方式敷設於斜坡可能產生地質災害的具體防護措施

7.1.3.1管道敷設方向與等高線平行

1）管道的通過方式為從斜坡上部通過

管道從斜坡上部通過，所產生的地質災害主要為水土流失；其次可能產生的災害為由於管道施工對滑坡體擾動和管道的荷載作用於滑坡體上，相當於在滑坡體上方載入，由此而可能誘發的坡體坍塌。

（1）對於水土流失災害的防治對策。

水土流失的原因是由於管道的施工，對坡面原狀進行了擾動，破壞了場地的植被，使得管溝回填土和開挖斷面直接暴露在外，在降雨形成的坡面徑流的作用下坡面管溝回填被雨水沖到坡下。因此，要對水土流失災害進行防止，護坡是行之有效的保護措施。夯實回填土；進行護坡，減少坡面徑流對邊坡裸露在外的管溝回填土和開挖斷面的侵蝕。

坡面護坡又可分為工程護坡、生物護坡和工程、生物相結合的護坡。每種護坡形式都有其適用環境。其具體適用環境如下：

工程護坡適用於植被在短時間內很難恢復的惡劣環境條件，或災害點分布區域日降雨量很大，地表徑流量大的區域需要用工程護坡保護坡面鬆散坡積層不被坡面徑流帶到坡腳。

生物護坡適用於在較短時間內植被能夠較好的恢復，且坡面無鬆散坡積層坍滑的地段。

工程、生物相結合的護坡一般適用於植被恢復需一定的時間，坡面有少許不穩定的鬆散坡積層坍滑的地段。

（2）對於坡體坍滑的防治對策。

坡體坍滑是由於外界因素（如雨水作用，施工因素等）改變了土體的原有力學性能，降低了土體的原有力學參數值，使原本處於穩定狀態的土體的形態由穩定狀態變為不穩定狀態，在重力作用下沿著滑面向下坍滑。

對於坡體坍滑的防治行之有效的措施是擋土牆和護坡。在管道的外側修建擋土牆，管道的內側修建坡面護坡。修建抗滑擋牆所該注意的事項或參照滑坡災害防治工程措施中抗滑擋牆一節所述。具體如圖7-11所示。

圖7-11 擋土牆、護坡的剖面布置示意圖

2）管道的通過方式為從斜坡中部通過

管道從斜坡中部通過，由於施工的原因對坡體進行擾動，坡面原有的排水系統將有可能被破壞。施工時必須注意對原排水系統的保護和恢復，若排水系統不暢，在降雨量大的時候不能及時的把坡面徑流水排除坡體之外，坡面水滲入坡體內部，降低坡體的組成物質的各種力學性能。可能產生的災害類型為滑坡、坡面坍滑。防治對策為：

（1）在滑坡體上部建排水溝，滑坡體後部建截水溝。目的使得在滑坡的區域范圍內的表面徑流能盡快排出坡體之外。

（2）在滑坡的剪出口處修建抗滑擋土牆，牆基礎應深入基岩中。對於規模較大、滑坡推力較大的滑坡可考慮採用抗滑能力較強的支擋結構，如抗滑樁。並在抗滑擋土牆上方修建護坡。具體防護工程如圖7-12所示。

圖7-12 管道從坡體中部通過時防護工程布置示意圖

3）管道通過方式為從斜坡坡腳通過

管道從斜坡坡腳通過時，由於管道的施工，對坡腳進行開挖，如不注意對坡體進行及時支護，就極有可能造成由於開挖坡腳而引起的牽引式滑坡。防治對策為：

（1）在滑坡體上部建排水溝，滑坡體後部建截水溝，使得在滑坡的區域范圍內的表面徑流水盡快的排出坡體之外。排、截水溝的結構選取可參照圖7-2所示的結構選取。滑坡體上的排水溝通過裂縫時同樣應該設置成迭瓦式的溝槽。

（2）在滑坡的剪出口修建抗滑擋土牆，牆基礎應深入基岩中，抗滑擋土牆的位置可以分為管道的外側或管道的內側，具體是在管道的外側還是內側要視管道的具體埋設位置而定，當管道處於剪出口外側，抗滑擋土牆應布置在管道的內側，反之則布置在管道的外側。當管道沿著公路內側敷設時，一般考慮抗滑擋牆位於管道的內側。對於規模較大、滑坡推力較大的滑坡可考慮採用抗滑能力較強的支擋結構，如抗滑樁等。抗滑擋牆上方修建護坡。

（3）由於施工原因在管溝處出現的窪地，凹陷地形應填滿、壓實，並在管道施工段盡快實施水保工作，恢復原地貌形態；

（4）加強巡線工作，密切注意滑坡的變形破壞跡象。

具體防護工程布置如圖7-13所示。

7.1.3.2管道敷設與等高線之間的關系為垂直關系時

管道垂直等高線敷設，應避讓老滑坡體，防止由於管道的施工造成老滑坡體復活。在避讓開老滑坡體的前提下，管道垂直等高線穿越山坡時可能產生3種災害類型：

坡度較陡：人工開挖破壞了坡體原有的應力平衡狀態，降水的沖刷和滲透作用使岩土體抗剪強度降低，在雨水的沖毀下，容易產生淺層滑動。管溝經過陡坡段發生坍滑。

管溝走向與等高線垂直，坡度較陡，降雨過後形成的地表徑流對管溝的沖刷比較嚴重，回填管溝的填土屬人工填土，不密實，不能在短期內固結，在雨水的沖刷下容易流失。因此，如防護措施不當，極易造成露管。

圖7-13 管道從坡體坡腳通過時防護工程布置示意圖

管溝的回填在沒有完全固結時，在山洪來臨時，也有形成小規模泥石流的可能性，從而對管道造成破壞。

以上3種災害中的一個主導因素就是水的作用，所以治理方案中治水是關鍵。防治對策：

（1）坡度較陡地段，特別是坡度大於25°的陡坡段，沿管道建截水抗滑擋牆。

截水抗滑擋牆應遵循以下原則，即上擋土牆腳和下擋土牆頂的連線與水平面的夾角，小於斜坡岩土的自然休止角α；如遇坡度較陡的坡段，上擋土牆牆腳和下擋土牆牆頂的連線與水平面的夾角大於自然休止角α（圖7-14），則可考慮沿管道的全斷面護坡。管道與截水抗滑擋牆之間應按照管道施工規范所規定的採用柔性防透層（圖7-15）。管溝用粘土進行回填、壓實，不應出現凹槽或窪地等地形，管溝與斜坡的結合部位可用砂漿填實。

圖7-14 上、下截水抗滑擋牆縱斷面布置示意圖

圖7-15 截水抗滑擋牆橫截面布置示意圖

（2）窪地沖溝處建排水溝，將地表水排出管道通過處。在管道能過處斜坡上部建截水溝，減少地表水流入管溝。並疏通原天然排水沖溝。排、截水溝的結構形式及適用條件可參考圖7-3。

（3）山脊管道穿過的最高點處建穩管墩防止管道側向滑移。穩管墩基礎應建在穩定的基岩內，埋深大於1m。

（4）恢復原地貌，並恢復開挖過後破壞的植被。

（5）合理處置開挖堆渣體，防止由於廢棄的堆渣在山洪的時候造成小型的泥石流。

具體防護工程布置如圖7-16所示。

圖7-16 管道垂直等高線穿越山坡時防護工程布置示意圖

7.1.3.3管道敷設與等高線之間的關系為斜交關系時

陡峻的地形，管道斜交等高線敷設，開挖以後是小型滑坡坍滑形成的最佳環境。管道開挖施工對邊坡的擾動作用是不可忽略的人為因素，尤其是管溝開挖，回填土不能很快的固結，造成雨季沿管道流水的作用，易於形成沖蝕溝，對邊坡的破壞性更大。特別是匯水面積較大的山坡，降雨過後形成的地表徑流對管溝的沖刷比較嚴重。因此，如若防護措施不當，極易造成露管。其防治對策如下：

圖7-17 管道斜交等高線穿越山坡時防護工程沿管道布置示意圖

（1）在坍滑區建抗滑擋牆（抗滑擋牆的結構形式可參照圖7-4，抗滑擋牆修建時該注意的事項可參照滑坡災害防治工程措施一節中所述的抗滑擋牆修建注意事項）；擋牆上部建護坡，保證坡面的穩定；並恢復植被。

（2）山坡做一系列的截水牆，注意截水牆的基礎要做在lm以下的未風化的穩定基岩上，截水牆兩側應延伸到兩側的山坡坡體中（如圖7-15所示）。

（3）在出現滑動的斜坡上部建截水溝；在管道內側沿地形修建截水溝，將地表水引出管道外側邊坡排走（排、截水溝的形式和適用條件參照圖7-2）。

（4）填實管溝，恢復原地貌。

（5）山脊管道穿過的最高點處建穩管墩防止管道側向滑移，對管道產生剪切作用。穩管墩基礎應建在穩定的基岩內，埋深大於1m。具體防護工程布置如圖7-17所示。