油气管道地质灾害防治标准

1. 谁有《油气管道三穿部位加固防护标准》（QSYGD0170-2005）的pdf格式文件

是不是就是所说的紧固件

2. 油气管道钢管表面缺陷多少为不合格，有规范没有

在国家标准《GB/T20801.4-2006 压力管道规范 工业管道 第4部分 制作与安装》中，对此类内容有详细的规定。

3. 自然地质环境下的油气管道选线

3.2.1工程地质环境条件选线

3.2.1.1与输油气管道工程选线有关的地质问题

地质涉及的内容很多，研究的问题很复杂。针对输油气管道工程选线这个特定的问题，与之有关的地质问题也很复杂。

1）地质构造作用

地质构造形成于地壳动力地质作用，其地表表现形式分为褶皱构造和断裂构造两类，与管道工程选线关系较密切的是断裂构造。依据其第四纪以来的活动性可分为强活动断裂、中强活动断裂和弱活动断裂。管道工程选线时应远离强活动断裂和中强活动断裂。若把管道工程敷设在强活动断裂带内就有被断裂活动毁坏的风险。地震是第四纪新构造运动的一种表现，管道选线应予考虑。

2）沟河水冲刷作用

沟河水下切冲刷是外动力地质作用的表现。与管道工程选线关系密切。若将管道敷设在沟河床内，就会有管道被冲蚀暴露地表和被大块石砸伤的危险。

3）地层岩性

地层是地壳的组成物质，是支撑输油气管道的物质基础。按其工程性能（岩性）的差异可分为硬岩地层岩组、半硬岩地层岩组、软岩地层岩组和第四纪松散土层，前两岩组工程性能较好，适宜敷设管道工程；后两岩组工程性能较差，若分布山区25°以上的斜坡上，极易产生滑坡，所以一般不适宜输油气管道的敷设。

3.2.1.2地质选线的基本原则

1）远离强活动断裂带

强活动断裂多是地震发震断裂，一旦发生强烈地震，埋设在断层带内的管道就有被毁坏的危险。

2）横跨断裂带，尽量避免斜穿断裂带原则

长数百至数千千米的输油气管道要穿越多条构造线及活动断裂带，要想完全避让几乎不可能。结合理论与实践分析，横跨比斜穿好，因为横跨与斜穿断裂带相比，线路短一些，好预防因断层强烈活动产生的危害。而斜穿断裂带不仅线路长，断裂带强烈活动可导致管道多处受损，防护起来难度较大。

3）沿沟河选线走河岸，勿走河床，远离侵蚀原则

河流的主要作用是河水侵蚀。沿河输油气管道选线的总原则是防治流水侵蚀，因此应将管道敷设在河岸上，万不得已才敷设在河床里。但应将管道埋于此段河流最大冲刷深度以下，否则易受洪水的冲刷。把管道敷设在河床里不仅防护难度大，而且投资也很大。按流水的冲刷作用可将河岸分为侵蚀和堆积岸两类，堆积岸适宜管道敷设。若把管道敷设在侵蚀岸，也应尽量远离侵蚀岸边，否则会受到洪水的冲刷。

4）横跨沟河，切勿斜穿沟河原则

因为横穿沟河距离较短，且易防护；而斜穿距离大，防护也困难得多。

5）走硬质岩组，绕避软质岩组原则

在1:20万（或25万）的地质图上，按地层的分布和岩性特征论述，可把硬质岩组和软质岩组划分出来。在山区斜坡地带管道线应尽量敷设在硬质岩组分布区，若遇软质岩分布区也应尽量绕避。

3.2.2地形选线

地形即地表形态之总称。地形选线是人们用得最多、最普通的方法，管道工程选线也是如此。

3.2.2.1与输油气管道工程选线有关的地形要素

地形有沟河、谷坡（斜坡）、山岭以及平原（高原）等地形（地貌）要素构成。这些要素均与输油气管道工程选线有关，一条长数百至数千千米的输油气管道要穿越无数的沟河，上下无数的谷坡，翻越无数的山岭，还有大小不等的许多平原（高原）。其中沟河、谷坡和山岭十分复杂，要选一条较好的管道线路确有不小的困难，仅在平原、高原上布线较为容易。

3.2.2.2地形选线原则

1）沿沟河谷选线

沟河及其两岸谷坡是山区主要地貌类型。沟河两岸由于经受长期的地壳运动和风化作用，致使坡面“凸”、“凹”不平。有的基岩出露，有的则是松散的坡崩积层，还有复杂的支沟切割和断层作用。两岸坡中部和下部多崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害。在如此复杂环境中选线应遵循以下原则：

（1）沿河谷走向应遵循就低勿高原则：在沟河两岸坡脚大多有高河漫滩和阶地，把输油气管道敷设在高河漫滩和阶地上是最好的。因为敷设在两岸坡中、下部，有可能遭受滑坡、崩塌及泥石流等灾害的危害。敷设在河床边，有可能遭受洪水的冲刷。当管道通过峡谷段时，沟河两岸无明显的高河漫滩和阶地，也应将输油气管道敷设坡脚，在与管道使用期同期的最高洪水位以上。但要详细调查，确认此处无深层大型滑坡。若此处有深层大型滑坡，可将输油气管道敷设在对岸。若岸坡脚陡峭，又面临洪水冲刷时，需做防冲挡土墙，保护管沟，防冲挡墙基础应置于基岩上，或河床最大冲刷深度以下1m。

（2）沿山坡走向应遵循宁高勿低原则：当管道从一个流域上升经垭口到另一流域，若管道不需立即下降到沟河边时，可沿山脊的一侧缓坡敷设。因为山脊两侧大多有一缓坡带，平均坡度15°～20°，且大多无崩塌和滑坡分布，有的有基岩出露，有的无基岩出露，第四系残积层厚度也很小，大多1～3m。所以山脊两侧稳定性较好，适宜管道敷设。若将管道敷设在岸坡中部，不可避免地会碰到滑坡、崩塌和穿越坡面冲沟等许多复杂问题。除非万不得已，否则不能将管道敷设在半坡上，所以要遵循宁高勿低原则。

（3）多经阴坡，少走阳坡：谷坡水热条件的坡向差异，导致地形、气候、水文及植被等自然地理生态要素也呈现一定的坡向差异。受其制约，滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害的发生也存在某种程度的坡向性分布规律。尤其在近东西延伸的干热河谷地形和坡向的差异更为明显，在其他条件相近的情况下，阳坡与阴坡相比，日照时间长，太阳辐射强，气温高，日温差大，蒸发强，湿度低，易于风化剥蚀，由此造成植被难于生长，水土流失严重，滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害分布也较阴坡多。如西藏境内的雅鲁藏布江支流——帕隆藏布是一条近东—西走向的河流，北岸是阳坡，南岸是阴坡。据考查，从然乌至108道班，长270km河段，崩塌和滑坡分布于北岸49处，南岸14处。泥石流分布于北岸80处，南岸45处。可见，相比之下，阴坡的环境和稳定性比阳坡好，所以输油气管道应多经阴坡，少走阳坡。当然，若阴坡的自然地质条件，稳定性不如阳坡，综合比较也可走阳坡。总之不能绝对化，不能死搬硬套，要据当地的实情而定。

（4）多走堆积岸，少走冲刷岸：据河岸与流水冲刷的关系，将河岸分为冲刷岸（“凹”岸）、堆积岸（“凸”岸）和不冲不淤岸（顺直岸）等3类。其中冲刷岸遭受洪水顶冲，要不断后退。堆积岸与此相反。接受上游搬运以及“凹”岸冲刷的粗粒物沉积，岸坡不断向河中生长，显然输油气管道应布置在堆积岸，不适敷设在冲刷岸。当然，若冲刷岸阶地很宽，将输油气管道敷设在远离岸边的阶地中间也不会有什么危险。

（5）绕行山咀多用隧硐截弯取直：沿沟河选线，经常遇到山咀，绕行和翻山脊，不仅线形不好，而且线路通常将增长1.0～1.5倍，此时用隧硐截弯取直是最理想的选择（图3-1）。虽增加建设成本，但由于缩短了线路，节省了运输成本，从长远看是合算的。

图3-1 隧硐截弯取直过山咀示意图

2）跨流域越岭选线

山区输油气管道要穿越无数沟河，翻越许许多多的山脊，翻山的管道长度占相当大的比例，所以越岭选线也是整个管道选线的重要内容。据野外调查和理论研究，越岭选线应遵循以下理论和原则。

（1）垂直等高线上、下：输油气管道翻越山岭有以下两种方式：一是垂直（近于垂直）等高线上、下；二是近于平行（斜交）等高线缓缓上、下。这两种情况，管道受到坡面表部岩土的作用力是不同的。

以碎石土层斜坡为例，图3-2（a）为管道垂直等高线敷设，管道两侧为碎石土层，假设碎石土层有向下蠕变滑移的趋势。P为向下蠕变滑移力；N为蠕变滑移力的侧向分力，垂直作用于管道上；F为管道两侧碎石土层向下蠕变滑移产生的摩擦力；τ为管道两侧土体产生的剪应力。它们之间的关系是：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：φ、C分别为碎石土层与管道接触面上的内摩擦角和粘聚力。

图3-2 碎石土层斜坡管道受力示意图

a.管道垂直等高线敷设；b.管道近平行等高线敷设

当τ＞0时，表明管道两侧碎石土层有滑动趋势；当τ＜0时，表明管道两侧碎石土层无滑动趋势。由此得出，垂直等高线布置的输油气管道，对四周土体有阻滑作用，当然这种作用是十分有限的。只有松散碎石土层很薄（2m以内），此种作用才会显现。或斜坡较缓，松散土层虽然较厚，但已确认不会发生松散土层深层滑坡，此种作用也会显现。当管道所在斜坡土层较厚，并有发生整体滑坡的危险。此种作用与滑坡强大推力相比是十分渺小，管道会因滑坡滑动而毁坏，所以输油气管道垂直等高线敷设，也不应敷设在有滑坡危险的斜坡上。

图3-2（b）为近平行等高线敷设，P_i为管道内侧单宽碎石土层向下蠕变滑移力，取其中一段i进行分析，此段管道长为m_i，管道的水平面夹角为α_i；则管道受到碎石土总的向下里变滑移力E为：

山区油气管道地质灾害防治研究

此种敷设法要受到管道内侧所有碎石土层向下蠕变滑移力的总和，其量级要大于垂直等高线敷设若干倍，所以输油气管道翻越山岭，近平行（斜交）等高线敷设方法不可取。若无法避让则需对管道进行特殊保护。

（2）避免陡上、陡下：据野外观测和室内砂堆及碎石堆模型试验，较纯的砂和碎石（粘粒含量＜5%）天然休止角在36°～40°。若将一钢管顺坡向放于40°左右的碎石土陡坡上，它会自动慢慢下滑。这说明在40°以上的陡坡上敷设输油气管道，管道会借助自身的重力向坡下滑，不稳定。要使管道稳固在管沟中，必须施加固定管道措施。所以在选线过程尽量避免管线陡上陡下，不要把管道敷设在40°以上的陡坡上。据近几年的实践经验，25°以下的缓坡不需加任何稳管措施，25°～40°的陡坡上需加适量稳管措施，40°以上的陡坡上须进行严格的稳定性计算，设计固管工程。

（3）穿越岭脊多用隧道：在许多情况下山脊和垭口两侧较陡（40°～60°），岩体风化严重。若管道越岭而过，不仅线性不好，而施工也困难；若用隧道通过，不仅工程量增加不了多少，而且线性也较好。尤其在高山区，冬季有积雪和季节性冻害，用隧道越岭的方法更优越。

3）岩溶槽布线，以避让为主，走两侧勿走中间

岩溶区的主要地貌形态是：溶洞、落水洞（漏斗）、溶蚀洼地以及多个溶蚀洼地相连形成的溶蚀槽谷。忠县至宜昌输气管道恩施以东段多为岩溶地貌，选线时碰到的难点是如何避让落水洞。落水洞地面口径一般小则数米，大则数十米，地面以下还有无数的隐蔽溶洞，稍不注意，就会把管道敷设在隐蔽的溶洞上，给管道的长期稳定带来隐患。通过详细调查发现，大多数溶洞及落水洞均分布槽谷中间，呈串珠状排列。有了这一经验，初选线路时，可将管道敷设在槽谷两侧缓坡上，就可避让绝大多数隐蔽洞和落水洞，到线路详勘时作些微调，就可达到几乎完全避让溶洞和落水洞的目的。

3.2.3避灾选线

滑坡、崩塌和泥石流是山区最常见的3种地质灾害，在选线勘测中若不认真处置，误把输油气管道敷设在滑坡、崩塌和泥石流区，那后果将不堪设想。一则花巨额投资进行治理，二则改线避让。所以，无论那种选线方法，都应将避灾选线放在首位。

3.2.3.1滑坡区避让为主，穿越为辅

（1）对于中、大型深层滑坡，且现今仍有滑动现象，选线时应远离避之。

（2）对于中、大型老滑坡，经详细调查，确认为已经稳定并无复活的条件时，可将管道敷设在滑坡前沿以外2～3m的地方，开挖管沟时不要伤及滑坡前缘，以免引起滑坡复活。也可从滑坡后壁以外3～4m通过。尽量避免从滑体中通过，以免管道施工过程中引起滑坡复活；或竣工后因其他人为工程活动引起滑坡复活。

（3）对于小型表部浅层滑坡，滑动面埋深2m以内，管道可敷设在滑坡前缘，但管道内侧坡需做抗滑护坡挡墙进行保护，也可将管道从滑坡中穿过，但需通过计算做抗滑支墩，稳定滑坡，保护管道通过。

3.2.3.2崩塌体（区）前沿通过，切勿后缘穿越

沿沟河选线调查时，通常在峡谷段，如上方有20～30m高的陡崖，下有10余米高的倒石堆到河边，这就是一崩塌段。在崩塌段如何敷设管道？据忠县至宜昌输气管道和兰成渝输油管道线的经验，并进行理论分析，得出管道只能敷设在倒石堆前沿，不能从后缘陡崖边穿过。因为陡崖还会不断崩坍，使管道悬空毁坏。从崩塌体前沿通过也有两种方式：

（1）紧靠崩塌堆积体前沿，从下伏原始松散土层深埋通过，即使还有崩塌块石堆在管道顶上，也不会伤及管道。此种方式施工较困难，若方法不当，可能引起崩塌体的崩塌（图3-3①）。

（2）紧靠河床边深埋通过，因为管道不怕水浸泡，但需做水工保护工程。防止河水冲刷（图3-3②）。

3.2.3.3泥石流沟扇沿沟口通过，切勿从堆积体穿越

输油气管道沿沟河选线，会遇到不少的小冲沟，其中许多是泥石流沟，沟口至主河边缘大多有洪积扇。输油气管道通过泥石流堆积扇，一般有三种布线方法：即沿沟口、堆积体中部和前部扇沿布线。其中沿堆积体中部布线不可取，因为泥石流堆积体不稳定，且堆积厚度较大，大多在3m以上，若要将管道敷设在3m以下的原始土层中，工程量很大；若敷设在泥石流堆积体中，则有被冲刷掏蚀的可能。所以输油气管道不能从泥石流堆积体中通过。

（1）从泥石流沟口通过这是一个比较好的位置，因为泥石流沟口是一个相对稳定区，冲淤都不明显，是泥石流堆积扇的起点。管道从泥石流沟口深埋通过，为防止冲刷，需在穿越管道下游侧修一拦砂坝（固床坝）保护（图3-4）。

（2）从泥石流堆积扇沿通过若泥石流堆积扇沿与主河床还有较大的距离，管道敷设在扇沿可不做水工保护。若泥石流堆积扇沿紧靠主河床边，管道的敷设还应考虑主河床的冲刷。管道应深埋至此段河床最大冲刷深以下，必要时还应施加稳管措施。

图3-3 管道于崩塌体前沿敷设示意图

①敷设在堆积体前沿原始土层中；②敷设在河床边原始稳定性地层中

图3-4 管道从泥石流沟口穿越示意图

3.2.4环境因子叠加综合选线

上面列举了地质、地形和避灾3种选线的理论与方法，分析这3种选线，不难看出它们均存在明显的缺陷，不能单独进行选线。

3.2.4.1地质选线

地质选线主要考虑地质构造，地层岩性和新构造活动对输油气管道的作用。没有考虑地形、地质灾害对管道的作用和影响。这是地质选线的最大缺陷，所以单纯的地质选线不成立。

3.2.4.2地形选线

现今复杂多样的地形、地貌形态是地壳内动力地质作用和外动力作用共同塑造的结果。所以输油气管道的地形选线除重点考虑了复杂的地貌形态外，综合了部分地质构造因素，而对地层岩性和地质灾害对管道的作用未作主要因素考虑，所以单纯的地形选线也是不周全的。

3.2.4.3避灾选线

地质灾害对管道有严重的危害，选线过程应尽量避让，即使无法避开，也应选一个较好的位置通过。所以避灾选线也仅考虑了地质灾害对管道的作用，单独的避灾选线也不成立。

综上分析，单纯的单一种环境因子选线都不完善，应将它们综合（耦合）进行选线，才能选出一条较满意的输油气管道线路。以下介绍两种综合选线方法。

环境因子叠加法

①原理

在地质环境评价，地质灾害危险性分区预测已广泛应用环境因子叠加法，所以，它不是一个新法。但在输油气管道工程选线上还很少应用，故作简明介绍。

环境因子叠加法就是将参加选线的环境因子分别分级，用灰度表示放在单因子图上，而后将单因子图叠在一张图上，依据叠加灰度的深浅进行输油气管道选线适宜环境分区。

②环境因子叠加法步骤

环境因子选择：根据输油气管道工程与环境诸因素的关系，选择地质、地形及灾害三大环境因素就足够了，选得太细、太复杂不利于本法的利用。依据前面的分析论述，在地质、地形和灾害三大环境要素中，对选线的贡献率是不相同的。地质环境作为选线的背景条件，其中地层岩性包括在避灾选线中，外动力作用体现在复杂的地形上，唯有地质构造对管道的作用可以单独划出。但是，地质构造活动是漫长的，活动幅度很小，对选线的贡献总体较小。地形选线是基础，现行的铁路公路选线都是以地形选线为主，兼顾其他环境因子选线，对选线的贡献率最高，地质灾害对输油气管道的作用很突出，减灾防灾的第一环节就是避灾选线，对选线的贡献率为中等，按贡献率大小三个环境因子的排序是：

地形环境因子（A）＞灾害环境因子（B）＞地质构造因子（C）。

因子分级和绘制单因子图

山区油气管道地质灾害防治研究

将上述分级分别绘在同比例尺的单因子图上，可用灰度或线条疏密来表示分级。

环境因子叠加和布线适宜性分区：将上述单因子叠绘在同一张图上，根据叠置灰度的深浅进行布线适宜性分区。

以地形环境因子为基础，A₁与其他两个环境因子可组合成9种叠加方式，A₂和A₃也可分别组成9种叠加方式，一共可组合27种叠加方式，这27种叠加方式按输油气管道布线适应性可分为3个区段。

（a）适宜输油气管道布线

A₁为平缓坡地形，与其他两个环境因子叠加，有9种组合方式，其中A₁+B₁+C₁和A₁+B₁+C₂为最适宜输油气管道布线；A₁+B₂+C₁,A₁+B₂+C₂,A₁+B₁+C₃，因有少量滑坡分布或属断裂构造强活动区，布线时注意避让，总体上还属布线适宜区。

（b）基本适宜输油气管道布线

A₁的其他4种组合方式，A₂除A₂+B₃+C₂、A₂+B₃+C₃2种组合方式外其余7种方式为基本适宜输油气管道布线。

（c）不适宜输油气管道布线

A，为坡度＞45°以上的急陡坡、陡崖，与其他两种环境因子无论怎样组合都不适宜输油气管道布线。

综合指标数值分析法

本法是在上述环境因子叠加法的基础上提出来的，具体做法是：

①环境因子与作用的指标体系

本法选择的环境因子仍然是上述3个，按其在输油气管道选线中的贡献率排序仍然是：

地形环境因子（A）＞灾害环境因子（B）＞地质构造因子（C）。

仍按上述方法对每一环境因子进行分级。

（a）环境因子贡献率（作用指数）的确定

对于因子贡献率（或作用指数）的确定过去常用专家打分，或研究者根据因子在分级中的重要性（作用程度）进行确定，具有很大的人为主观性。中科院成都山地灾害与环境研究所于1994年在攀西地区暴雨泥石流滑坡区域预测预报研究中用几何学的黄金分割原理确定因子分级作用指数，克服了科学性不强的弱点。按本研究环境因子的排序，地形环境因子（A）贡献率最大，为0.618；灾害环境因子次要，贡献率为0.382；地质构造因子在输油气管道选线中贡献率最小，大多数情况下不考虑，仅在强活动断裂中考虑，所以，贡献率降低一档，为0.145。

（b）环境因子分级与作用指标体系

按上述三级分级法，在每一个环境因子内仍按黄金分割原理，分割每级的作用指标，分割结果如表3-1。

表3-1 油气管道布线环境因子分级作用指标体系

②环境因子综合指标与布线适宜度

地表任何一个小区域都有环境因子分级指标之和，称为环境因子综合指标。用下式表示：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：N为环境因子代号；A、B、C分别为地形环境因子、灾害环境因子和地质构造因子；i为每一环境因子的分级号。

由表3-1可以算出，环境因子综合指标最大值为A₁+B₁+C₁=1.145，而最小值为A₃+B₃+C₃=0.437。综合指标越大说明该地区敷设油气管道的适宜性越大，敷设的管道越安全，反之，则管道敷设的适宜性小，敷设的管道不安全，危险性大。布线适宜度即为输油气管道敷设的适宜度，用D表示，等于布线（选线）的环境因子综合指标除以最大环境因子综合指标1.145，即

山区油气管道地质灾害防治研究

③输油气管道布线适宜性分区

分区指标：

将27个叠加组合方式的综合指标按上式进行规一化处理，变成布线适宜度，并与实际环境进行分析研究，将布线适宜性分为3个区，其分区界线指标如下：

适宜输油气管道敷设区（段）：适宜度D>0.80；

基本适宜输油气管道敷设区（段）：适宜度0.55<D<0.080；

不适宜输油气管道敷设区（段）：适宜度D<0.55。

分区方法：

（a）在油气管道可能经过的地形图上（比例尺1:5～1:10万）按经纬度作方格；

（b）在每个方格内量测地形，灾害和地质构造3个环境因子的分级指标；

（c）计算每个方格内的环境因子综合指标，并换算成布线适宜度；

（d）按上述分区界限指标，绘制布线适宜度等值线图，即布线适宜度分区图，并标注分区名称。

4. 油气管道沿线地质灾害危险性分段与预测

油气管道沿线地质灾害危险性分段及危险度预测是通过对各段灾害发育条件的比较分析，确定不同因素对灾害发生的作用，运用区域地质灾害危险性评价的理论和方法，确定管道各种地质灾害的危险度。

4.2.1危险性分段与危险度预测依据

（1）查明管道沿线与灾害发育相关的环境条件；

（2）灾害的分布规律、规模与成因类型；

（3）管道沿线灾害发生的原因，相似管道段的分布；

（4）掌握管道沿线发生灾害的主要诱发因素及其出现规律及原因。

4.2.2评价因子与评价指标

管道沿线地质灾害危险性分段与预测评价因子有：灾害发生的基本环境条件——主控因子（S_i）、影响管道灾害的诱发因素——次要因子（B_i）、管道已发生灾害——现状因子（G_i）等三类，并从各类因素中选取对灾害起控制作用的条件作为预测评价的主要因子（图4-5）。

图4-5 管道分段危险度预测框图

评价因子指标的确定内容较多，下面仅将各类因素中的典型因子指标确定进行介绍。

4.2.2.1主控因子评价指标（Si）

（1）管道所处斜坡坡度（S₁）:25°～45°产生的灾害最多（表4-4）。

表4-4 管道所处斜坡坡度判别因子（S₁）

（2）斜坡坡形及变形（S₂）：斜坡坡形及变形判别因子评价指标见表4-5。

（3）管道所在斜坡岩性（S₃）：管道所在坡体岩性评价指标见表4-6。

表4-5 斜坡坡形及变形判别因子（S₂）

表4-6 斜坡岩性判别因子（S₃）

（4）斜坡结构（S₄）：斜坡中的结构面是产生斜坡不稳定的基础因素，结构面的产状和不同结构面的组合控制了灾害的发生（表4-7）。

4.2.2.2次要因子评价指标（Bi）

地质灾害发生的常见诱发因素主要有降雨量、地震、人为活动。其中降雨量是诱发灾害发生的主要因素。

（1）降雨诱发灾害的判别因子（B₁）评价指标（表4-8）。

（2）斜坡地下水动态变化判别因子（B₅）评价指标（表4-9）。

地震危险判别因子常考虑的因素。与斜坡破坏有关的地震参数是：地震烈度、加速度、地震周期、地震历时、最大震中距。目前使用较广的判别指标仅为地震烈度。

表4-7 斜坡结构面判别因子（S4）

表4-8 降雨量判别因子（B₁）

表4-9 坡体地下水动态变化判别因子（B₅）

4.2.2.3管道沿线灾害发育现状判别因子指标（Gi）

管道沿线灾害发育现状判别因子（表4-10）包括已发生的灾害分布数量、已发生的灾害规模，已发生灾害的危害程度。管道已发生灾害是预测危险度的依据之一。

表4-10 管道沿线灾害发育现状判别因子（G_i）

4.2.3管道危险度分段预测方法

灾害危险度分段预测是按地貌和环境条件相似性进行分段，然后对管道各段发生的因子进行取样，确定管道各段内不同因子对发育灾害发生的危险程度，并对所取因子按照一定的数学方法进行叠加，求出危险度。危险度值越大，表明危险性越大。

（1）将管道按地貌条件划分成若干段，并将具有相似的地貌条件和灾害发育条件相似划归一类；

（2）选定各段的判别因子，并按照各因子所处的等级赋值，单因子危险度为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ时，分别赋值5、4、3、2、1。当管道各段内不具备某种因素时，设定该判别因子取值为1，然后将各因子取值进行归一化处理；

（3）分段采样，由于被评价的区域是不确定的数（指区域面积），各区域内的地质灾害相关因素也有一定差异，所以总体危险度等级的判别指数应根据具体区域统计的结果，并结合实际情况确定。

将上述归一化处理后的判别因子值代入下式，把因子值进行叠加平均：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：

——危险度预测判别因子的单因子样本；

n——总样本数；

P——各段中因子的平均值。

（4）对各段因子判别值分别进行统计，得出各段危险度预测判别统计值。确定综合评价因子指标

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：

——综合评价因子指标；

[a_i]——评价因子权重。

危险性分段数据的采集和分析是本项目研究的难点，采用GIS技术系统进行统计、分析、评价与制图，评价因子按不同的权重赋值于网格进行采样统计，综合因素数字集求中位数的统计方法。即：

平均样本值：

山区油气管道地质灾害防治研究

通过以上工作，最后进行管线沿线地质灾害危险度区划，确定不同灾害对管线的影响程度。

5. 油气输送管道检查内容和达到什么样的标准

油气输送管道来是属于输送气源体或者液体，最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），是特种设备管理范围内压力管道的。 目前属于重点整治范围。 见：质检总局关于印发质检系统开展油气输送管道隐患整治攻坚战工作方案的通知(国质检特〔2015〕130号

6. 忠—武管道张家沟危岩治理工程

8.4.1张家沟危岩基本特征

张家沟危岩（群）位于重庆市石柱县黄水镇张家沟左侧斜坡，管道里程047+603～047+826。地理坐标：北纬30°05′10.9″、东经108°25′43.3″，高程（沟底）1325～1340m。川汉公路（省道）从张家沟左侧通过，交通便利。

石柱县属于云贵高原东北的延伸部分，为巫山大娄山中山区，齐耀山、方斗山近平行排列纵贯全境。地势东南高、西北低，呈起伏状下降。黄水镇大风堡海拔高1934.1 m，西沱镇陶家坝海拔仅119m。境内以中山、低山为主，兼有山原、丘陵，危岩所在地海拔高程1324～1400m。区内出露地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J₂s）砂岩夹泥质粉砂岩，砂岩呈中厚层状，泥质粉砂岩呈中薄层状。岩层产状近水平，张家沟测得岩层产状为55°∠4°

危岩（群）发育在侏罗系中统上沙溪庙组（J₂s）长石石英砂岩地层中，危岩所在的张家沟沟底高程1325～1340m，危岩所在高程1340～1400m，临空高度20～75m。在顺管道约200m范围段，共发现6个危岩体，自上游往下游依次编号为A、B、C、D、E、F（图8-7），危岩体之间相距10～40m。单个危岩体积300～2300m³。

8.4.1.1危岩地形地貌特征

张家沟自西向东流，旱季（调查期间）流量约5l/s，沟底宽度一般在10～30m。危岩发育在张家沟的左侧斜坡，处于张家沟向南弯拐的突出斜坡部位。斜坡坡度40°～60°，局部陡崖（危岩）部位近直立。根据陡崖（危岩）分布高程，可分出两级，下一级基脚部位高程1350～360m，临空高度（距管道高度）20～30m左右，分布有A、C、D、E等4个危岩体；上一级1380～1400m，临空高度（临下级危岩顶部高度）也为20～30m左右，分布有B、F等2个危岩体。两级危岩陡崖之间有10～30m宽窄不等的缓坡过渡带。

8.4.1.2危岩空间形态结构

根据现场地质调查测绘资料，绘出各个危岩体的剖面如图8-8～图8-12。这些危岩体的一些基本特点是：后缘拉裂张开，正面上悬下凹。后缘拉张裂缝宽数厘米至数十厘米，一般都是上宽下窄。前缘临空面，由于岩层的差异风化和剥蚀，危岩体下部均出现不同程度的内凹岩腔，使得危岩上部岩体悬空。外倾的拉张裂缝与内凹的岩腔联合控制下，使得危岩体呈现“头重脚轻”的不稳定状态（照片8-19～照片8-23）。

图8-7 张家沟危岩（群）平面分布示意图

各危岩体规模特征列于表8-4。

表8-4 各危岩体规模特征

危岩体发育在侏罗系中统上沙溪庙组（J₂s）细粒长石石英砂岩，岩性坚硬，产状平缓，层理倾角在10°以内。坚硬的近水平产出的岩体，易于形成高陡的斜坡，从而有利于危岩体的孕育。

岩层中发育节理，节理主要两组，一组倾向南东、倾角中等到陡倾（120～130°∠60～70°）；另一组倾向南西、倾角中等到陡倾（210～220°∠60～70°）。由于张家沟在此段由南东流转向北东流，使得拐点上游与下游左岸斜坡分别与其中一组节理平行，从而节理成为危岩体的控制结构面。

促使危岩体形成的另一个因素是卸荷作用。新构造运动以来渝东—鄂西地区强烈隆升、河流快速下切，陡峻的山坡中卸荷作用强烈。顺坡向的节理在卸荷作用下易于张开。两组节理分别平行和垂直于边坡临空面。

图8-8 A危岩体剖面图

照片8-19 A危岩体后侧裂缝

图8-9 B危岩剖面图照片

照片8-20 B危岩体仰视

图8-10 C危岩剖面图

照片8-21 C危岩后侧裂缝

图8-11 D危岩剖面图

照片8-22 D危岩及后侧裂缝

图8-12 E危岩剖面图

照片8-23 E危岩体及后侧

8.4.1.3岩石物理力学特征

危岩体所在地层为侏罗系中统上沙溪庙组（J₂s）厚层－块层状砂岩，基岩较完整，表层岩石中等到弱风化。采取了一些岩块及结构面样品，试验结果见表8-5，结构面抗剪强度参数见表8-6。根据试验参数及类比相似地质条件的岩体物理力学性质，给出张家沟危岩岩体的物理力学建议参数（表8-7）。

表8-5 危岩岩块物理力学试验成果

表8-6 危岩结构面抗剪强度检验成果

表8-7 张家沟危岩岩土物理力学参数建议值

8.4.2危岩稳定性分析

8.4.2.1危岩变形宏观分析

张家沟危岩群各个危岩体后侧均不同程度的发育拉张裂缝，缝最宽处近1m；各个危岩体两侧均见到裂缝，它们很可能是相互贯通的；裂缝切割深度大，接近基脚部位。从正面看，危岩体中下部内凹，上部突出。从空间上看，危岩体几乎是“站立”在陡坡上，且“头重脚轻”，所以，危岩体呈不稳定状态。

相邻两危岩体之间地形上呈一缺口，此缺口是老危岩体崩塌后留下的，一些部位还可观察到危岩崩塌后岩壁上留下的滑动擦痕。

影响危岩体稳定的因素包括降雨、风化剥蚀及地震动。降雨、特别是特大暴雨时，危岩后侧裂缝可能积水，形成静水压力，给危岩体增加了侧向的推力；由于存在差异风化剥蚀，危岩体下部均出现了岩腔，在进一步风化的条件下，支撑力降低，最终导致危岩崩塌；当遇到地震动如地震时，震动力可能导致危岩崩塌。

8.4.2.2危岩稳定性计算分析

危岩后部裂缝张开，按危岩顺底部滑面滑动，即单平面滑动计算其稳定性。假定滑动面的强度服从库仑－莫尔判据。

由于该地区地震基本烈度为Ⅵ度，故而不将地震因素列入考虑范畴。

张家沟危岩体经过计算，得出稳定性系数η＝1.17，处于临界～欠稳定状态，存在潜在危险。而危岩体下方正是忠县—武汉输气干线，一旦发生危岩体的破坏，将直接威胁整个忠县—武汉输气管道线。

8.4.3危岩危害性评价

8.4.3.1计算方法

根据根据运动学原理，在各种边坡坡面条件下，落石会产生不同运动状态。

1）坠落

当块体在陡峭边坡下落，在自重作用下，基本不受阻挡时，会产生自由落体运动。落石速度为：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：v为块体崩落速度（m/s）;

g为重力加速度（9.8m/s）;

H为崩落点至计算点高度（m）。

2）滑动

当块体的自重下滑分力大于摩擦力时，即mgsinα＞T时，块体将发生向下的滑动。根据功能原理，落石速度为

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：v₀为块体滑动运动初速度（m/s）;

H为滑动点至计算点垂直高度（m）;

f为滑动摩擦系数；

α为坡角。

3）滚动

块体在初速度和加速度的作用下，会发生滚动理想的刚体运动学中，滚动不考虑接触面的弹塑性变形，而在实际的工程中往往要考虑弹塑性问题，边坡坡面会在接触点处产生弹塑性变形，从而阻碍块体的运动.考虑弹塑性变形时，根据机械能守恒定律，得块体的速度：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：r为块体惯性半径（m）;

a为球体或柱体的半径（m）;

k为滑动摩阻系数（m）;

h为滑动开始点至计算点的垂直距离（m）。

4）弹跳

弹跳时，块体做斜抛运动，由运动学基本原理，块体做斜抛运动时的速度为：

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式中：v₀为落石的初速度（m/s）;

v_x为任一时间沿x方向的速度分量（m/s）;

v_y为任一时间沿y方向的速度分量（m/s）；

β为初速度方向与斜坡坡面的夹角；

t为碰撞发生开始至计算点的时间（s）。

发生碰撞前的运动轨迹方程为：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：x为沿x方向的位移分量（s）;

y为沿y方向的位移分量（s）。

在下一次碰撞发生前的瞬间块体速度为：

山区油气管道地质灾害防治研究

根据牛顿的碰撞理论，下一次碰撞开始后，由于碰撞中产生的动能损失，需要将初速度乘以恢复系数。在落石计算中，恢复系数可以根据现场推石试验或者由崩塌遗迹的岩块位置利用上述公式，经过多次试算得到，则碰撞结束后的初始速度为：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：R_t为切向恢复系数；

R_n为法向恢复系数。

5）动能的计算

计算速度的最终目的是通过动能公式计算能量，以便选取防护措施，动能的计算公式为：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：v为块体速度（m/s）;

m为块体质量（kg）;

E为块体动能（k J）。

8.4.3.2计算结果

1）A危岩

A危岩相对位置低，危岩坠落时初速度为0，计算得危岩的运动路径、运动过程中速度变化及能量变化的结果分别如图8-13、图8-14、图8-15所示。

A危岩重4378.5t，危岩在斜坡下部覆盖层处停止，由4m/s骤减至0，需在覆盖层处消耗0.5×10⁵KJ的能量，能量巨大，足以把覆盖层连同管道一起推走。一旦危岩坠落，必然摧毁管道。

图8-13 A危岩运动路径

2）B危岩

B危岩相对位置较高，计算得危岩的运动路径、运动过程中速度变化及能量变化的结果分别如图8-16、图8-17、图8-18所示。

B危岩坠落后直接砸中管道的概率约40%，此时速度近25m/s，总动能近4.5×10⁵KJ。危岩坠落，有可能摧毁管道。

3）C危岩

计算得C危岩崩塌后的运动路径、运动过程中速度变化及能量变化的结果分别如图8-19、图8-20、图8-21所示。

C危岩坠落后在斜坡下覆盖层界线上有一个落地点，此时速度近13m/s，总动能近9×10⁵KJ。一旦危岩坠落，必然摧毁管道。

4）D危岩

计算得D危岩崩塌后的运动路径、运动过程中速度变化及能量变化的结果分别如图8-22、图8-23、图8-24所示。

从危岩可能运动路径分析，D危岩坠落后都会在管道附近（距管道5m以内）有落地点，此时速度近14m/s，总动能近3.5×10⁵KJ。一旦危岩坠落，必然摧毁管道。

5）E危岩

图8-14 A危岩动能变化曲线

图8-15 A危岩速度变化曲线

计算得E危岩崩塌后的运动路径、运动过程中速度变化及能量变化的结果分别如图8-25、图8-26、图8-27所示。

从危岩可能运动路径分析，E危岩坠落后都会在管道附近（距管道5m以内）有落地点，此时速度近9m/s，总动能近2×10⁵KJ。一旦危岩坠落，必然摧毁管道。

6）F危岩

图8-16 B危岩运动路径

图8-17 B危岩动能变化曲线

计算得C危岩崩塌后的运动路径、运动过程中速度变化及能量变化的结果分别如图8-28、图8-29、图8-30所示。

从危岩可能运动路径分析，F危岩坠落后都会在管道附近（距管道5m以内）有落地点，此时速度近18m/s，总动能近2×10⁵KJ。一旦危岩坠落，必然摧毁管道。

图8-18 B危岩平均速度变化曲线

图8-19 C危岩运动路径

8.4.4治理方案

张家沟地质环境条件差，危岩集中，在本次勘察的200余米长地段，共发现了6个危岩体，单个危岩体体积小者300余立方米，大者2000立方米以上。危岩体后缘裂缝宽大，前侧下部存在岩腔，呈三面临空状态。进一步剥蚀风化或遇强降雨、地震等条件下，危岩体有失稳的可能。历史上有崩塌留下的痕迹，沟中有崩塌留下的巨型块石。管道敷设在斜坡坡脚，上距危岩30～50m。若危岩崩塌滑落，势必会摧毁管道，从而对管道安全构成严重威胁。所以，对危岩进行治理非常有必要。

图8-20 C危岩动能变化曲线

图8-21 C危岩平均速度变化曲线

治理的总体思路是：①对危岩体逐一进行加固，防治其崩塌；②对管道进行保护，遇危岩崩塌时不致破坏管道。针对这两条治理思路，提出两种治理方案：

一是对各个危岩体设置支撑柱＋锚杆。岩腔部位设置钢筋混凝土支撑柱，通过锚杆将支撑柱与危岩体联结，锚杆穿过危岩后侧控制结构面进入稳定岩体一定深度，使支撑柱、危岩体及基岩成为一个整体，达到防治危岩崩塌滑落的目的。

图8-22 D危岩运动路径

图8-23 D危岩动能变化曲线

二是管道上设置钢筋混凝土拱架。拱架的作用相当于盖板，但能承受的冲击力更强，因为危岩体规模大、势能大，崩塌岩块到达管道附近时会有很大冲击力。

在具体实施中采用了二者结合的治理方案，即：在上部采用锚索锚固的方法将即将下坠的、规模较大的岩体或块石进行固定，防止崩塌；下部的管道采用拱形结构梁加覆盖的方法进行防护，保障了管道的安全。

竣工见照片8-24、照片8-25。

图8-24 D危岩平均速度变化曲线

图8-25 E危岩运动路径

7. 地质灾害防治高标准"十有县"是什么意思

意思就是该地区的地质灾害防治达到了国家规定的“有制度、有机构、有经费、有监测、有预警、有评估、有避让、有宣传、有演练、有效果”的要求。

8. 五 地质环境保护与地质灾害防治

党中央、国务院提出建设资源节约、环境友好型社会的要求，注重社会经济与资源环境的协调发展，从而研究大区域地下水演化、评价生态地质环境、预报地质灾害等工作显得日益重要，国土资源部在这些领域取得了一批重要的成果。

西部严重缺水地区人畜饮用地下水勘查示范工程

研究了不同类型缺水地区地下水埋藏富集模式与演化的机理，在碎屑岩地区新发现一系列“储水构造”，丰富和发展了“构造控水”理论；在咸淡水交错分布区发现多种地下淡水分布模式；在西南红层丘陵区创造出“小口径浅井”取水新技术和“一户一井”供水新模式；应用了漂砾石和严重漏失地层的钻探成井、基岩钻孔爆破增水、“渗流井”取水新工艺；研制开发了“塑衬贴砾滤水管”和红层地区“微型钻机”，编制了《红层地区地下水勘查评价技术要求》等。这些成果及时转化与推广应用，推动了西部人畜饮用水的解困工作。

巫山新城蓄水前航空影像（2003.3）

秀峰寺滑坡防护及开发利用示范工程

9. 管道穿越不稳定斜坡的防治方法

7.1.1危险斜坡防治的原则

输油气管道翻越山岭有以下3种方式：

（1）垂直（近于垂直）等高线上、下；

（2）近于平行等高线缓缓上、下；

（3）斜交等高线上、下。

这3种情况，管道受到坡面表部岩土的作用力是不同的。

以碎石土层斜坡为例，图7-1（a）为管道垂直等高线敷设，管道两侧为碎石土层，令碎石土层有向下蠕变滑移的趋势。P为向下蠕变滑移力；N为蠕变滑移力的侧向分力，垂直作用于管道上；F为管道两侧碎石土层向下蠕变滑移产生的摩擦力；τ为管道两侧土体产生的剪应力。它们之间的关系是：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：φ、C为碎石土层与管道接触面上的内摩擦角和粘聚力。

当τ＞0时，表明管道两侧碎石土层有滑动趋势；

当τ＜0时，表明管道两侧碎石土层无滑动趋势。由此得出，垂直等高线布置的输油气管道，对四周土体有阻滑作用。当然这种作用是十分有限的。只有松散碎石土层很薄（2m以内），此种作用才会显现。或斜坡较缓，松散土层虽然较厚，但已确认不会发生松散土层深层滑坡，此种作用也会显现。当管道所在斜坡土层较厚，并有发生整体滑坡的危险。此种作用与滑坡强大推力相比是十分渺小，管道会因滑坡滑动而毁坏，所以输油、气管道垂直等高线敷设，也不应敷设在有滑坡危险的斜坡上。

近平行等高线敷设图7-1（b）,P为管道内侧单宽碎石土层向下蠕变滑移力，取其中一段i进行分析，此段管道长为m_i，管道的水平面夹角为a_i，则管道受到碎石土总的向下蠕变滑移力E为：

山区油气管道地质灾害防治研究

此种敷设法要受到管道内侧所有碎石土层向下蠕变滑移力的总和，其量级要大于垂直等高线敷设若干倍，所以输油气管道翻越山岭，近平行（斜交）等高线敷设方法不可取。不到万不得已，不用此法，若要用，需对管道进行特殊保护。

管道斜交等高线穿敷设的受力可分解为垂直等高线和平行等高线的两种等效模式进行考虑，其受力分析可参考上述平行、垂直等高线时的受力分析。

图7-1 碎石土层斜坡管道受力示意图

（a）管道垂直等高线敷设；（b）管道近平行等高线敷设

按管道的不同通过方式，管道平行等高线敷设又可为：从斜坡上部、中部、下部通过斜坡。管道通过斜坡的方式不同、与等高线之间的关系不同所可能造成的地质灾害种类各不相同，其中最主要的、对管道影响最大的是滑坡灾害。对危险斜坡可能出现的滑坡防治原则为：

（1）难度大、投资高的大型、巨型滑坡应采取避让为主；

（2）对管道有重要影响的滑坡，采取工程治理为重点；

（3）经济合理、技术可行；

（4）尽早整治，综合治理的；

（5）一次根治、不留后患。

7.1.2滑坡灾害防治工程措施

治理已发生的滑坡或防治潜在滑坡的发生，关键在于减少滑坡推力，增大抗滑阻力，从而达到提高滑坡稳定性的目的。国内外常用的工程治理措施有：排水（包括地表水和地下水）、改变边坡几何形状（削坡减载、回填压脚）、抗滑支挡结构（抗滑挡墙、抗滑桩、预应力锚索、预应力锚索桩、预应力锚索框架、树根桩、土钉墙等）以及改变滑带性状（注浆、搅拌桩、高压喷射注浆）等。

7.1.2.1斜坡排水

滑坡区截排水是防治滑坡滑动的常用措施。据调查统计，90%以上的滑坡发生在雨季。地表水和地下水是诱发滑坡产生和发育的重要因素，其作用主要表现在以下方面：

（1）增大滑体重度，增加了滑坡推力；

（2）显著降低了滑带土的抗剪强度指标；

（3）增加了地下水的动水压力；

（4）增大浮托力，减少了滑面的有效应力；

（5）地表水的径流及入渗可以在滑体内形成渗流场，并产生渗透压力，恶化边坡稳定；

（6）增大了滑面上的附加空隙水压力，减小了有效应力，从而降低了滑面土体的抗剪强度。一般情况下，地表水的入渗也是地下水的补给源之一。因此，截断这一补给源，可以大大降低地下水位的上升，有利于滑坡的稳定。

排水系统包括地表排水系统和地下排水系统两部分。其中地表排水系统常用的工程治理措施有：沿滑坡周界设置截水沟、在滑坡变形体地表设置树枝状的截水沟。

将地表裂缝及时填实并整平积水坑或洼地，使雨水能迅速向坡面截水沟汇集排泄。

截水沟的断面应根据每段坡面的汇水面积和洪峰流量设计。沟壁一般为1:1.50～1:1.75。其结构多为块石水泥沙浆浆砌结构或水泥预制板镶嵌结构（图7-2）。

各种不同的排水沟断面运用的场合也不同，可归纳如下：

（1）用于不透水地层，冲刷严重，两侧进水；

（2）用于不透水地层，冲刷严重，单侧进水；

（3）用于不透水地层，冲刷不严重，设置不透水的单层片石或乱石铺砌；

（4）用于透水地层，冲刷严重，单侧进水；

（5）用于从陡坡上的U形截水沟。

图7-2 排水沟断面图

滑坡体内排水沟的结构与截水沟基本相同，其不同点是：

当排水沟通过裂缝时，应该设置成迭瓦式的沟槽。可用塑料板和钢筋水泥预制板做成，其结构如图7-3所示。

当滑坡体内有积水湿地和泉水露头时，可将明沟上端做成渗水盲沟，或埋全透管，伸进湿地内，达到疏干湿地内上层滞水的目的。伸进湿地内部的渗水盲沟的结构可参照相应的规范实施，此处不再详细叙述。

图7-3 排水沟跨越裂缝结构图

地下排水系统常用的工程措施：地下排水隧洞（横向排水隧道、纵向排水隧道）、仰斜排水孔、垂直排水孔以及支撑盲沟等。

7.1.2.2减载反压

通过在滑坡体上部（下滑区）清方减重，以减少滑坡推力，并在滑坡前部抗滑段上填土反压，增加抗滑段的抗滑力，以达到稳定滑坡的目的。这种工程措施既简单，又节约投资。对于一些有场地条件的大型、巨型滑坡，这是一种最为有效、最可行的治理措施。此类工程措施只能用于滑坡的后壁和两侧有稳定的岩（土）体的情况，不致因清方减重而引起滑坡向上和两侧扩展。

7.1.2.3抗滑支挡

治理滑坡最常用的工程措施是在滑坡体上设置抗滑支撑结构，常用的抗滑结构有：抗滑挡墙、抗滑桩、以预应力锚索为基础的预应力锚索桩、预应力锚索框架、肋板锚索、树根桩以及各种组合抗滑结构等。

1）抗滑挡墙

抗滑挡墙是防治滑坡经常采用的有效工程措施，适用于中、小型滑坡的治理，它主要依靠自身重力提供的抗滑阻力来平衡滑坡推力。抗滑墙具有就地取材，施工技术简单，工程投资较低等优点；但抗滑挡墙需要的圬工量较大，提供的抗滑力非常有限，在开挖基础时容易诱发滑坡的进一步变形破坏、甚至滑动。由于滑坡所处山地自然地质环境十分复杂，滑体结构和动态特征也复杂多样，故抗滑挡土墙的形式和结构也是多样，无统一定型的结构形式。现将滑坡防治工程中常用的结构形式归纳为图7-4的各种形式。

对于抗滑挡墙的平面布置可参考如下归纳出的情况，在特殊环境下布置位置可特殊考虑。

（1）对于一般中、小型滑坡，抗滑挡墙设置于滑坡前缘为宜。

（2）若滑坡发生地点为一沟掌地形，且滑坡区前缘为一峡口（锁口），峡口两侧为未滑动的基岩或密实土夹石可在此处设置抗滑挡土墙。

（3）若滑动面呈阶梯桩，滑坡上部可能从滑体中部剪出；或滑坡呈纵长型，且滑坡体厚度小（10m左右），若在滑坡前缘设置挡墙后，滑体上部仍有从中部剪出的可能。这两种情况均可分级设置抗滑挡土墙。

滑坡中部这一级抗滑挡土墙应严禁大开挖所以宜采用沉井式抗滑挡墙为宜。

（4）当基岩呈强风化并十分破碎时，不宜作抗滑挡墙的基础。

抗滑挡墙设计定型后，应按下式对抗滑挡墙的稳定性进行验算：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：η为抗滑挡墙的抗滑稳定系数；f为抗滑挡墙与基岩之间的摩擦系数；W为抗滑挡墙自重（N）; E_x为滑坡下滑力作用在墙背上的水平分力（P_a）; E_y为滑坡下滑力作用在墙背上的垂直分力（P_a）; E_p为墙前被动土压力（P_a）; y为墙前土容量（kg/m³）; H为墙前被动土压力厚度；φ为被动土内摩擦角；K_c为设计抗滑挡墙应达到的抗滑安全系数。

若η＜K_c，应加大抗滑挡墙的规模；若η＞K_c，则应适当缩小抗滑挡墙的规模。

抗滑挡墙施工注意事项：

（1）滑坡多发生在雨季，雨季滑动快，旱季滑动慢。因此最好的施工季节是旱季。尤其是我国南方多雨区。

图7-4 抗滑挡土墙结构形式

（1）滑动面；（2）滑坡推力；（3）被动土压力

（2）在滑坡（变形斜坡）前缘进行抗滑挡土墙施工，严禁全面拉槽挖基。因为全面拉槽挖基会引起滑坡整体滑动。因此应实行分段、跳槽开挖的施工方法。即将抗滑挡墙分为10～15m的段落，每间隔2～3段挖一段，每次开挖段加起来的长度不得超过全长的1/4～1/5。开挖一段，立即浆砌，回填一段。然后依次开挖其他的段落。

沉井式抗滑挡墙也应实行间隔挖的办法，一般每间隔2～3个挖1个。这样就可以做到不影响滑坡的稳定性，也会得到施工安全。

（3）施工顺序，一般是先两侧，后中间；若分级支挡，应先滑体中部，后滑坡中下部前缘。这样可以使已建好的抗滑挡墙部致因滑坡推力集中而损坏。

其他要求与一般挡墙施工相同。

（4）管沟施工出现的洼地、凹陷地形应填满、压实，并在管道施工段尽快实施水保工作，恢复原地貌形态。

（5）加强巡线工作，密切注意滑坡的变形破坏迹象。

2）抗滑桩

抗滑桩埋入深度大，可以抵抗较大的滑坡推力，与抗滑挡墙相比，具有圬工量小，施工安全可靠，布置灵活方便，适应性强等优点，在施工过程中，通过跳挖，对滑坡体的扰动较小，有利于滑坡的稳定。目前已成为滑坡治理的主要抗滑结构型式，可用于大中型滑坡的治理。典型抗滑桩整治滑坡示意图见图7-5。

图7-5 抗滑桩整治滑坡示意图

抗滑桩在施工设计时最主要的参数为滑坡推力，其计算方法（传递系数法）如下：

图7-6 传递系数法计算滑坡推力时各条块之间力的关系

由图7-6可知，第i块的剩余下滑力（即该部分的滑坡推力）E_i可用下式计算：

山区油气管道地质灾害防治研究

式中：E、E_i-1— —第i块，第i-1块滑体剩余下滑力；

W_i、R_i— —第i块滑体重量，第i块滑体滑床反力；

ψ_i——传递系数；

C_il_i— —第i块滑体滑面上岩土体粘聚力与滑体滑面长度；

φ_i——第i块滑体滑面上岩土的内摩擦角；

α_i——第i块滑体滑面的倾角。

计算时从上往下逐块进行，按上式计算得到的推力可以采用来判断滑坡体的稳定性。如果最后一块的E为正值，说明滑坡体是不稳定的；如果计算过程中某一块的E为零或负值，说明本块以上岩体基本稳定，并且下一条计算时按上一条块推力考虑。

实际工程中计算滑坡体稳定性还要考虑一定的安全储备，选用的安全系数K_s一般取1.05～1.25。考虑安全系数后计算出的推力称设计推力。式7-7为：

山区油气管道地质灾害防治研究

用式7-7计算推力时应注意：

（1）算所得E为负值时，说明以上各块在满足安全情况下能自稳。

（2）计算断面中有逆坡时，倾角为负值，则W_i·sina_i也为负值，因而w_i·sina_i不是下滑力而是抗滑力了，此时W_i·sinα_i项也就不应再乘K_s。

3）预应力锚索框架梁

预应力锚索框架是由锚索和纵横向排列的地梁共同组成的一种新型轻型抗滑支挡结构。它能将外头较高的集中荷载通过框架进行分散和传递，调整浅层土体的受力状态，减少局部土体受压变形而造成的预应力损失。同时，该结构型式能较好地克服土体出现浅层拉应力，使土体处于三向受压状态，能更好地发挥预应力锚索的潜能。此外，这种结构形式还能很好地与生态工程相结合，满足绿化生态护坡的目的。预应力锚索框架属于主动防护，能快速稳定滑坡的进一步发展。典型预应力锚索框架治理滑坡示意图见图7-7。

图7-7 预应力锚索框架治理滑坡示意图

4）预应力锚索桩

预应力锚索桩是由普通抗滑桩和预应力锚索两种抗滑结构组合而成的新型抗滑支挡结构。与普通抗滑桩相比，预应力锚索桩改变了普通抗滑桩的悬臂受力结构形式，其受力更为合理，可以减少抗滑桩的截面尺寸，节约圬工量，降低抗滑桩的锚固深度，降低了施工难度，同时，由于施加了预应力荷载，因而改变了普通抗滑桩的抗滑作用机制，由被动受力桩转变为主动加固，能迅速稳定滑坡，防止滑坡的进一步变形和发展，对于一些抢险工程或是坡顶、坡脚有重要构筑物的滑坡治理，更具优越性。典型预应力锚索桩整治滑坡示意图见图7-8。

5）微型灌注桩

图7-8 预应力锚索抗滑桩整治滑坡示意图

在滑坡体上设置小直径的钻孔灌注群桩，灌注桩的深度超过滑动面，灌注群桩顶部为刚性的钢筋混凝土桩帽，形成一个类似重力式抗滑挡土墙的微型灌注桩墙，依靠其弯矩、剪力以及抗拔力来平衡滑坡推力，达到整治滑坡的目的。这一技术在欧洲国家应用比较普遍，但在国内应用得不多。典型微型灌注桩墙示意图见图7-9。

图7-9 微型灌注桩治理滑坡示意图

6）组合抗滑结构

对于一些大、中型滑坡，由于滑坡推力巨大，采用单一的抗滑结构难以满足抵抗巨大滑坡推力稳定滑坡的目的，于是出现了各种组合抗滑结构型式。根据滑坡的发育特点、主要诱发因素、滑坡推力大小等，采用2种或多种常用抗滑结构型式进行最优组合，充分发挥各种单一抗滑结构的优点，形成组合抗滑结构共同稳定滑坡。这种组合可以根据情况任意组合，比较常用的组合结构有：预应力锚索＋抗滑桩；多排抗滑群桩；预应力锚索桩＋预应力锚索框架；抗滑挡土墙＋预应力锚索框架；预应力锚索与普通抗滑挡墙组合结构等。典型组合结构治理滑坡工程实例为图7-10。

图7-10 预应力锚索桩＋预应力锚索地梁组合抗滑结构治理滑坡示意图

7.1.2.4改变滑面力学特性的方法

通过化学灌浆、搅拌桩、高压喷射注浆、焙烧以及爆破等手段增强滑面土的抗剪强度从而达到治理滑坡的目的。但这些手段效果如何，有待进一步研究，在实际工程中应用较少。

7.1.3管道不同方式敷设于斜坡可能产生地质灾害的具体防护措施

7.1.3.1管道敷设方向与等高线平行

1）管道的通过方式为从斜坡上部通过

管道从斜坡上部通过，所产生的地质灾害主要为水土流失；其次可能产生的灾害为由于管道施工对滑坡体扰动和管道的荷载作用于滑坡体上，相当于在滑坡体上方加载，由此而可能诱发的坡体坍塌。

（1）对于水土流失灾害的防治对策。

水土流失的原因是由于管道的施工，对坡面原状进行了扰动，破坏了场地的植被，使得管沟回填土和开挖断面直接暴露在外，在降雨形成的坡面径流的作用下坡面管沟回填被雨水冲到坡下。因此，要对水土流失灾害进行防止，护坡是行之有效的保护措施。夯实回填土；进行护坡，减少坡面径流对边坡裸露在外的管沟回填土和开挖断面的侵蚀。

坡面护坡又可分为工程护坡、生物护坡和工程、生物相结合的护坡。每种护坡形式都有其适用环境。其具体适用环境如下：

工程护坡适用于植被在短时间内很难恢复的恶劣环境条件，或灾害点分布区域日降雨量很大，地表径流量大的区域需要用工程护坡保护坡面松散坡积层不被坡面径流带到坡脚。

生物护坡适用于在较短时间内植被能够较好的恢复，且坡面无松散坡积层坍滑的地段。

工程、生物相结合的护坡一般适用于植被恢复需一定的时间，坡面有少许不稳定的松散坡积层坍滑的地段。

（2）对于坡体坍滑的防治对策。

坡体坍滑是由于外界因素（如雨水作用，施工因素等）改变了土体的原有力学性能，降低了土体的原有力学参数值，使原本处于稳定状态的土体的形态由稳定状态变为不稳定状态，在重力作用下沿着滑面向下坍滑。

对于坡体坍滑的防治行之有效的措施是挡土墙和护坡。在管道的外侧修建挡土墙，管道的内侧修建坡面护坡。修建抗滑挡墙所该注意的事项或参照滑坡灾害防治工程措施中抗滑挡墙一节所述。具体如图7-11所示。

图7-11 挡土墙、护坡的剖面布置示意图

2）管道的通过方式为从斜坡中部通过

管道从斜坡中部通过，由于施工的原因对坡体进行扰动，坡面原有的排水系统将有可能被破坏。施工时必须注意对原排水系统的保护和恢复，若排水系统不畅，在降雨量大的时候不能及时的把坡面径流水排除坡体之外，坡面水渗入坡体内部，降低坡体的组成物质的各种力学性能。可能产生的灾害类型为滑坡、坡面坍滑。防治对策为：

（1）在滑坡体上部建排水沟，滑坡体后部建截水沟。目的使得在滑坡的区域范围内的表面径流能尽快排出坡体之外。

（2）在滑坡的剪出口处修建抗滑挡土墙，墙基础应深入基岩中。对于规模较大、滑坡推力较大的滑坡可考虑采用抗滑能力较强的支挡结构，如抗滑桩。并在抗滑挡土墙上方修建护坡。具体防护工程如图7-12所示。

图7-12 管道从坡体中部通过时防护工程布置示意图

3）管道通过方式为从斜坡坡脚通过

管道从斜坡坡脚通过时，由于管道的施工，对坡脚进行开挖，如不注意对坡体进行及时支护，就极有可能造成由于开挖坡脚而引起的牵引式滑坡。防治对策为：

（1）在滑坡体上部建排水沟，滑坡体后部建截水沟，使得在滑坡的区域范围内的表面径流水尽快的排出坡体之外。排、截水沟的结构选取可参照图7-2所示的结构选取。滑坡体上的排水沟通过裂缝时同样应该设置成迭瓦式的沟槽。

（2）在滑坡的剪出口修建抗滑挡土墙，墙基础应深入基岩中，抗滑挡土墙的位置可以分为管道的外侧或管道的内侧，具体是在管道的外侧还是内侧要视管道的具体埋设位置而定，当管道处于剪出口外侧，抗滑挡土墙应布置在管道的内侧，反之则布置在管道的外侧。当管道沿着公路内侧敷设时，一般考虑抗滑挡墙位于管道的内侧。对于规模较大、滑坡推力较大的滑坡可考虑采用抗滑能力较强的支挡结构，如抗滑桩等。抗滑挡墙上方修建护坡。

（3）由于施工原因在管沟处出现的洼地，凹陷地形应填满、压实，并在管道施工段尽快实施水保工作，恢复原地貌形态；

（4）加强巡线工作，密切注意滑坡的变形破坏迹象。

具体防护工程布置如图7-13所示。

7.1.3.2管道敷设与等高线之间的关系为垂直关系时

管道垂直等高线敷设，应避让老滑坡体，防止由于管道的施工造成老滑坡体复活。在避让开老滑坡体的前提下，管道垂直等高线穿越山坡时可能产生3种灾害类型：

坡度较陡：人工开挖破坏了坡体原有的应力平衡状态，降水的冲刷和渗透作用使岩土体抗剪强度降低，在雨水的冲毁下，容易产生浅层滑动。管沟经过陡坡段发生坍滑。

管沟走向与等高线垂直，坡度较陡，降雨过后形成的地表径流对管沟的冲刷比较严重，回填管沟的填土属人工填土，不密实，不能在短期内固结，在雨水的冲刷下容易流失。因此，如防护措施不当，极易造成露管。

图7-13 管道从坡体坡脚通过时防护工程布置示意图

管沟的回填在没有完全固结时，在山洪来临时，也有形成小规模泥石流的可能性，从而对管道造成破坏。

以上3种灾害中的一个主导因素就是水的作用，所以治理方案中治水是关键。防治对策：

（1）坡度较陡地段，特别是坡度大于25°的陡坡段，沿管道建截水抗滑挡墙。

截水抗滑挡墙应遵循以下原则，即上挡土墙脚和下挡土墙顶的连线与水平面的夹角，小于斜坡岩土的自然休止角α；如遇坡度较陡的坡段，上挡土墙墙脚和下挡土墙墙顶的连线与水平面的夹角大于自然休止角α（图7-14），则可考虑沿管道的全断面护坡。管道与截水抗滑挡墙之间应按照管道施工规范所规定的采用柔性防透层（图7-15）。管沟用粘土进行回填、压实，不应出现凹槽或洼地等地形，管沟与斜坡的结合部位可用砂浆填实。

图7-14 上、下截水抗滑挡墙纵断面布置示意图

图7-15 截水抗滑挡墙横截面布置示意图

（2）洼地冲沟处建排水沟，将地表水排出管道通过处。在管道能过处斜坡上部建截水沟，减少地表水流入管沟。并疏通原天然排水冲沟。排、截水沟的结构形式及适用条件可参考图7-3。

（3）山脊管道穿过的最高点处建稳管墩防止管道侧向滑移。稳管墩基础应建在稳定的基岩内，埋深大于1m。

（4）恢复原地貌，并恢复开挖过后破坏的植被。

（5）合理处置开挖堆渣体，防止由于废弃的堆渣在山洪的时候造成小型的泥石流。

具体防护工程布置如图7-16所示。

图7-16 管道垂直等高线穿越山坡时防护工程布置示意图

7.1.3.3管道敷设与等高线之间的关系为斜交关系时

陡峻的地形，管道斜交等高线敷设，开挖以后是小型滑坡坍滑形成的最佳环境。管道开挖施工对边坡的扰动作用是不可忽略的人为因素，尤其是管沟开挖，回填土不能很快的固结，造成雨季沿管道流水的作用，易于形成冲蚀沟，对边坡的破坏性更大。特别是汇水面积较大的山坡，降雨过后形成的地表径流对管沟的冲刷比较严重。因此，如若防护措施不当，极易造成露管。其防治对策如下：

图7-17 管道斜交等高线穿越山坡时防护工程沿管道布置示意图

（1）在坍滑区建抗滑挡墙（抗滑挡墙的结构形式可参照图7-4，抗滑挡墙修建时该注意的事项可参照滑坡灾害防治工程措施一节中所述的抗滑挡墙修建注意事项）；挡墙上部建护坡，保证坡面的稳定；并恢复植被。

（2）山坡做一系列的截水墙，注意截水墙的基础要做在lm以下的未风化的稳定基岩上，截水墙两侧应延伸到两侧的山坡坡体中（如图7-15所示）。

（3）在出现滑动的斜坡上部建截水沟；在管道内侧沿地形修建截水沟，将地表水引出管道外侧边坡排走（排、截水沟的形式和适用条件参照图7-2）。

（4）填实管沟，恢复原地貌。

（5）山脊管道穿过的最高点处建稳管墩防止管道侧向滑移，对管道产生剪切作用。稳管墩基础应建在稳定的基岩内，埋深大于1m。具体防护工程布置如图7-17所示。