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基于西南管道地灾排查常见地质灾害辨识分析

更新时间:2009-03-28

0 前言

中石油西南管道有限公司所辖管道途径7省1市(滇、黔、桂、川、陕、甘、宁、渝),管道通过的大部份区域位于欧亚板块与印度板块强烈碰撞、挤压的地槽区,地质活动较为强烈,分布有一系列深大断裂和次生断裂[1]。管道沿线山高谷深,河流与山脉相间排列,管道蜿蜒于大山大河之间,如六盘山、秦岭、无量山、乌蒙山、怒江、澜沧江、金沙江、嘉陵江等。管道沿线地质、地貌和水文条件复杂,滑坡、崩塌、泥石流、水毁等地质灾害十分活跃,管道面临的地灾危害风险大[2]

碳排放与经济增长——基于湖北省1997-2015年的数据分析 …………………………………………… 王 丹 张 凯(6/03)

1 管道沿线自然条件

地形地貌:西南管道跨越了中国地势的三级阶梯[3]。海拔约达500~5000m,地形切割强烈、高差悬殊、谷底和山岭的高差常越过1000m[4]。由北向东依次穿越了黄河冲积平原、黄土高原、秦巴山区、红层低山丘陵区,云贵高原、滇西横断山区、滇中红层高原、粤桂低山平原等地貌单元。

降雨:从西北的200mm到西南的1000mm左右,到东南的2000mm左右,管道穿越区的年均降雨量相差悬殊。地表径流:从西北的不足5mm到西南的1000mm左右,到东南的2000mm左右,管道穿越区的地表径流相差悬殊。

2 地质灾害对管道的危害

2.1 管道地质灾害的定义

地质灾害是在自然因素或者人为因素的作用下形成的,对人类生命和财产安全、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。包括滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、土地冻融、地面沉降、坑道突水、地裂缝、黄土湿陷、岩爆、突泥、突瓦斯、煤层自燃、砂土液化、岩土膨胀、土地沙漠化及沼泽化、水土流失、土壤盐碱化,以及地震、地热害、火山等二十一类地灾灾害[5]

2.2 地质灾害的分级

(1)特大型:因灾死亡30人以上或直接经济损失1000万元以上的。

(2)大型:因灾死亡10人以上30人以下或直接经济损失500万元以上1000万元以下的。

(3)中型:因灾死亡3人以上10人以下或直接经济损失100万元以上500万元以下的。

(4)小型:因灾死亡3人以下或直接经济损失100万元以下的。

2.3 西南管道地质灾害常见主要类型及特征

2.3.1滑坡

(1)定义:在一定的地形地质条件下,由于各种自然的、人为的因素影响破坏了岩土体的力学平衡,使斜坡上的岩土体在重力或动力的作用下,沿着一定的软弱面或软弱带整体向下滑动的不良地质现象[7],称之为滑坡。

2.3.3崩塌

场地地形地貌条件的复杂程度及斜坡的坡度是地质灾害产生的先决条件。地层岩性决定了滑坡的物质基础。岩体结构对地质灾害产生多方面的影响:1)控制地形地貌;2)改变岩体结构,提供物源;3)各类构造结构面控制了空间位置和周界;4)控制了山体斜坡地下水的分布和运动规律;5)斜坡的内部结构、相互组合情况,断层、裂隙的特征及其与斜坡方位的相互关系等,与灾害发生的难易程度有密切的关系[8]

(2)影响因素,主要触发因素为降雨。另一重要影响因素为人类工程活动。地震也是重要的影响因素。

强烈地震往往形成崩塌和滑坡,以及地裂缝等,对地表地质环境造成严重破坏。也会导致地表建筑、构筑物、埋设物等的破坏。

2.3.2不稳定斜坡

猪丹毒杆菌对青霉素敏感,大剂量青霉素的治疗效果较佳,一般用水剂4 000单位/公斤体重、油剂1~2毫升/公斤体重,病情好转后再注射2~3次,以巩固疗效。或15万单位普鲁卡因青霉素和15万单位苄星青霉素,一次肌肉注射1~2万单位/公斤体重,猪群治疗用四环素132毫克/升饮水,直至病猪全部康复后5天停止。此外,猪丹毒杆菌对红霉素、氨苄西林、头孢曲松、头孢噻肟、四环素、金霉素、土霉素的敏感性也较强。因此,在治疗时可选择上述药物交替使用。

定义:潜在不稳定斜坡是指在受到各种地质、气候、人类工程活动等作用影响时,具有自然滑动或蠕动、崩塌或坡面泥石流等变形或失稳迹象的斜坡[9]

油井工作参数优化的主要对象是“泵径、冲程、冲次、下泵深度”,合理设置这些参数不但可以使油井产量最大化,而且还可以保证工作效率最合理,从而实现油井的合理开采。经过油田生产科研人员多年研究,建立全合租、多指标、逆向迭代计算的设计思路,简化优化经验公式,实现由过去烦琐的抽油系统效率计算和拟合计算向“工程师法”设计计算的转变,更加实用。

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(1)定义:较陡的斜坡上的岩土体在重力的作用下突然脱离母体崩落、滚动堆积在坡脚的地质现象[10]。其主要表现为:1)危岩体后缘裂缝明显拉张或闭合出现新生的裂缝;2)陡壁上常有小石块掉落新痕迹,坡脚有新落石堆积;3)裂缝中有浑水渗出;4)听到岩块异响声。

崩塌、滑坡堆积在暴雨状况下往往会转化为坡面、沟道型泥石流,其危害程度往往更加剧烈。地裂缝产生后,在余震、暴雨等情况下,会导致斜坡岩土体进一步转化形成为危岩而发生崩塌,或者使坡体形成潜在不稳定斜破,进而演变为滑坡。

(2)崩塌分类,根据崩塌体的规模、范围、大小对崩塌分类:1)剥落;2)坠石;3)崩落。

(3)崩塌与落石的区别

1)崩塌发生在地形陡峻、地质条件复杂的陡坡上,巨大的岩体或土体,因长期受风化侵蚀或地震影响突然脱离母体,在自重的作用下,在极短的时间内发生急剧的向下倾倒、崩落、翻滚和跳跃等变形现象[11],成为崩塌。

2)落石为个别岩块从悬崖陡坡上突然坠落(山体本身是稳定的)。落石的规模较小,岩块体积从几立方厘米至几立方米。

2.3.4泥石流

(1)定义:在山区小型流域内,突然暴发的包含有大量泥沙和石块的固、液相颗粒流体,是由于强降雨而形成的一种特殊洪流,称之为泥石流。

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(2)泥石流按其流域的地质地貌特征分类:1)标准型泥石流;2)河谷型泥石流;3)山坡型泥石流。按其组成物质分类:1)泥流;2)泥石流;3)水石流。按其物理力学性质、运动和堆积特征分类:1)黏性泥石流;2)稀性泥石流。

2.3.5水毁

就这样,我每个星期四的晚上,都会出现在鲍老师的研究生课堂上,大家从不排斥任何一位旁听的同学,鲍老师还特意嘱咐她的助教每次多复印一份讲义给我,还让我抽空多看看《北大教育评论》上面的文章。有时课下,她会询问我有没有什么问题。有时,我也会就自己的疑问向她请教,她总能给出令我惊喜的解答。

2.3.6地面塌陷

地面塌陷的基本特点是地面岩土体在自重应力场(或构造应力场的参与)条件下垂向变形破坏及向深部架空或潜在空间方向的运动[13]。按引发的原因分为:地下水开采型;土壤疏干型;洞穴塌陷型(岩溶、采空区、黄土陷穴)。

3 管道地质灾害产生的主要条件及五种常见地质灾害对比

3.1 滑坡及崩塌产生的主要条件

(1)地质条件与地貌条件影响

1)岩土类型,即岩土体本身的性质;2)地质构造作用下形成的具有一定倾斜的岩土体,被若干构造面切分成分离不连续的状态,才会形成下滑的趋势。同时降雨等水流会沿着构造面的裂隙进入斜坡体,尤其是垂直和平行斜坡的构造面及顺坡倾斜的构造面发育时,容易发生滑坡;3)地形地貌条件;4)水文地质条件:地下水活动,在滑坡形成中起着重要作用。

(2)内外营力(动力)和人为作用的影响

主要的诱发因素有降雨、地震、融雪、地表水的冲刷、浸泡等;不合理的人类工程活动;海啸、风暴潮、冻融等作用。

(1)岩性及地质构造;

3.2 泥石流的形成条件

(1)地形条件

在计算机网络中,存在着大量的不安全因素,包括自然因素、人为因素以及偶发因素,其中人为因素对计算机网络安全的影响最大。许多不法之徒会利用计算机网络漏洞,盗用计算机系统资源,非法获取数据,垃圾邮件、间谍邮件等都在侵犯着计算机网络,计算机网络的不安全因素主要有以下几方面。

1)上游形成区的地形多为三面环山、一面出口的瓢状或漏斗状;

2)中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷,谷床纵坡大;

目前,我国合宪性审查主要是通过备案审查来实现。按照我国现行立法规定,可以提起备案审查的对象只有行政法规、地方性法规、自治条例、单行条例、经济特区法规和司法解释,不包括法律,更不包括法律草案。因此,在法治体系仍不完备的目前阶段,如何完善合宪性审查制度,需要进一步深入研究、稳妥推进。

3)下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地[14]

(2)地质条件:1)地质构造;2)岩性;

灌区积极向上级争取项目立项,在得到资金支持的情况下,及时向社会招标,优先选用具有专业技术实力、先进软件及设备的企业,并积极与中标企业进行业务对接,及时交流灌区现状和目标技术需求,与企业方沟通探讨开发方案,解决技术难题。

(3)水文气象条件:1)短时间内突然性的大量流水;2)水的作用。

3.3 地面塌陷的形成条件

将MIKE11水动力模块与水质模块进行耦合,模拟计算水库运行期间典型枯水年南碧河水质变化情况,选取南木老河与南碧河交汇口断面、芒片河与南碧河交汇口断面、入小黑江汇口断面3个代表断面进行对比分析,各断面水质预测结果如表2,表3和图2。

(2)地表水及地下水活动;

(3)人类工程活动。

3.4 水毁的形成条件

(1)降雨及汇流;

(2)人类工程活动对河道的改变。

3.5 五种常见地质灾害对比

(1)滑坡可能导致管道出现拉断或推移挤压剪切破坏。滑坡发生相对比较缓慢,需要一个过程和一定得时间才会滑下来,因此,这就给我们一个减少损失的机会。

(2)崩塌(危岩)可能导致管道被砸中而受到冲击破坏。崩塌突发性很强,发生的时间也很短,就是瞬间的事情,对它的预防比较困难。

(3)泥石流:可能导致管道露管、悬管、弯曲变形、断管。泥石流,它爆发突然,历时短暂,来势凶猛,具有强大的破坏力。

(4)塌陷造成管道悬管、弯曲变形。地面塌陷隐蔽性较强,发展迅速,一旦发生,对构筑物的破坏也几乎是毁灭性的,因此应加强构筑物前期的地勘工作以进行预防。

(5)水毁表现为管道出现裸露、悬管、弯曲变形。水毁主要受降雨控制,在雨季发生频率较高,因此加强工程防护结构的强度是从根本上预防该类灾害发生的途径。

4 地震对管道的影响及地震灾害时应当注意的问题

4.1 地震对管道的破坏及设计研究

(1)地震对管道的影响颇大,从始至今,有三次地震对管道破坏较为严重。1976年唐山地震时,北京至秦皇岛输油管道有4处遭到严重破坏使得管道漏油,最终造成该管道停输;1994年美国洛杉矶地震造成震中30公里范围内的煤气管道,输水管道等爆炸,火灾四起;2011年东京地震中,由地震引起的管道泄漏等引发的火灾达80多处。

(2)地震灾害的防护—美日两国的油气管道抗震设计研究

美国在1972年以前敷设的地下管道从未进行过专门的抗震设计,1974年,美国土木工程师协会设立了生命线地震工程技术委员会,此后,生命线工程抗震研究工作有了很大的进展,并编制了《输油气管道系统抗震设计指南》。1973年以前,日本的地下管道也没有进行专门的抗震设计,日本进行了大量的试验研究和理论分析工作,由室内模型试验到现场原型模拟地震试验,为建立管道理论计算模型提供了依据[15]

4.2 地震灾害应当注意的问题

林权制度是当下林业制度的建设核心,同时稳定林权也是生态建设的基本保证,实行林权制度的不断革新,成为现代化人发展的重要动力。林业经营需要建立明确清晰的林权制度,林业发展经营中的产权也是会更加明晰。相关部门需要注意在政策上鼓励群众积极投入到造林育林的事业中,让国内森林事业得到长远发展,森林的质量也是达到更高的层面上,让生态文化进一步繁荣,同时也是促进生态和谐发展的重要基础。

第1主成分特征值为4.668 1,其贡献率达到46.68%,主成分分析结果显示分枝数、单荚粒数和百粒重的特征向量值偏高,因此可以把这个主成分称为荚粒数因子。而单株荚数的特征向量值为负数,说明在红小豆育种遗传改良选择中,要兼顾单荚粒数和单株荚数综合考虑,有利于优良品种的选择。

在全球进入地壳活动期情况下,管道跨越活动断裂区域,不排除可能发生比较强烈地震的可能性。管道地质灾害防护除应做好管道结构性保护外,还应重视地震导致的次生地质灾害的防护预案工作。

5 管道地质灾害的识别及防治措施

5.1 地灾识别

降雨是引发滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害的重要因素。不稳定斜坡表层土体孔隙比较大,降雨时雨水很容易下渗使得土体饱和,引发滑坡。茂密的森林和竹林中的不稳定斜坡也可能发生滑坡和泥石流。沟谷和随意堆砌的废土等也是泥石流易发区。

5.2 管道地质灾害的防治措施

(1)滑坡常见工程处理措施,国内外对滑坡治理总结了一套整治滑坡的有效措施:“避”—改线绕避;“排”—排水导流;“挡”—抗滑支挡;“减”—减重反压。

滑坡治理的工程措施:抗滑工程;削方压脚;工程排水工程;压浆加固。应急治理的工程措施主要为前缘堆载压脚、坡面预应力锚固工程、喷锚支护及格构锚固处理。

(2)泥石流常见工程处理措施,防治原则:“避强制弱、局部防护、重点处理、以防为主、综合防治”[16]。具体可分为,排导工程:排导槽、导流堤(束流堤、顺流堤)、导流坝(顺流坝、挑流坝);拦挡工程:拦渣坝(重力坝、格栅坝、桩林坝);固坡工程;水土分离工程;生物工程。

政府办公大楼智能工程施工进度要得到有效控制,需要在建造初期编制项目进度计划,并根据各工程的相关情况展开合理的时间安排,做好相关的智能设备安装建设工程,最终实现按照施工建设要求完成建设任务的目标[3]。除此之外,在具体的施工建造过程中,应针对具体建设中遇到的问题提出相应的补救措施,使工程在规定日期内完成。

水毁灾害是指主要由水动力引起的地质灾害,表现为溪流和洪水冲击、地表冲刷、坡面滑垮塌、冲沟、河床下切、河流改道等。根据水毁灾害发生位置的微地貌形态可分为坡面水毁、河沟道水毁和台田地水毁三类[12]

(3)地面塌陷常见工程处理措施

回填工程:压浆回填、明挖回填、巷道回填;跨越工程:桥梁、墩等支撑结构绕避。

(4)崩塌治理的工程措施

清危;封填、支撑凹岩腔;锚固(锚索);主被动网防护;拦石墙;垫层等。

5.3 地质灾害的监测

目前,对于重要管道附近,建议采用地质灾害监测技术,便于及时防护,避免造成严重损失。监测技术方法的类型取决于不同的监测目的和不同的监测信息种类,同一种监测信息可有多种监测手段。崩塌、滑坡常用监测项目主要有:变形监测、应力监测、应变监测、地下水监测、地表水监测、地声监测、气象监测、岩土体温度监测、地震监测、放射性元素监测及宏观现象监测等。

如滑坡的监测:

(1)地表裂缝监测:地面插钉、插杆定标法,墙上贴纸、划线定标法等简易监测法,自动伸缩仪。测量滑坡的相对位移,分析滑坡的变形速度等。

(2)地表位移监测:设置标准观测桩,采用全站仪、经纬仪等测量仪器进行精确观测法,测量滑坡的绝对位移,分析滑坡的主滑方向、总位移量等。

(3)深部位移监测:钻孔测斜仪。

(4)雨量计:简易雨量皿和自动雨量计。

(5)观测线布置:沿滑坡体纵、横轴线布置观测线。

6 结论

对于管道安全排查时应遵守的几点建议:(1)巡查并及时进行台账记录,并上报;(2)对于规模较小的潜在地质灾害,及时治理,无需进行勘察设计,防患于未然;(3)对于一定规模且发生的地质灾害,应及时联系勘察设计单位,进行勘察设计;(4)治理过程中,一定要对工程质量进行监督,并且合格才进行验收(此次地灾调查过程中,较多表现为施工质量不合格导致的损毁)。

其次对于支档工程应该严格进行质量监督,质量控制要点主要为:原材料、地基等。

原材料主要包括:(1)水泥:应有出厂合格证,标号应符合设计要求。对于批量进场的水泥,应注意施工期间的防潮措施。(2)施工用砂:粒径0.08~5 mm的岩石颗粒称之为砂。应注意砂的含泥量控制。(3)片块石:应注意片块石的强度、块径控制。片块石的强度一般要求不低于MU30,或不低于设计要求。

地基:由多方共同进行验槽(主要包括:①核对基槽的位置、平面尺寸、坑底标高及放坡等;②核对基坑持力层土质和地下水情况;③检查空穴、防空掩体及地下埋设物的位置、深度、形状等。),如不符合设计要求,应通知设计单位提出处置措施;在验槽过程中必要时应进行钎探或击实试验。

参考文献

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[2] 达瓦泽仁,毛雪松,扎拉次仁,等.藏东昌都地区国道干线公路沿线典型地质灾害类型分析[J].筑路机械与施工机械化,2016,33(2):109-112.

[3] 蒋捷,杨昕.基于DEM中国地势三大阶梯定量划分[J].地理信息世界,2009,7(1):8-13.

[4] 李瑞娥.黄土地区公路工程分区及指标体系研究[D].西安:长安大学,2009.

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[7] 李雷,郭振志.探究典型地质灾害形成原因及防治办法[J].建筑工程技术与设计,2016,(19):1288-1289.

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[10] 王东城.试论地质灾害的监测及其应对措施[J].现代交际,2010,(3):101.

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[12] 李宁,傅荣华,谭超.某长输管道水毁灾害分布特征及其影响因素研究[J].甘肃水利水电技术,2015,51(7):35-37+46.

[13] 杨培涛.跨地裂缝建筑物基础破坏机理和影响范围的研究[D].西安:长安大学,2015.

[14] 吴敏.映秀泥石流形成原因的遥感分析[J].青海交通科技,2012,(1):61-63.

[15] 梅云新.油气长输管道的抗震问题[J].油气储运,2008,27(12):1-4.

[16] 高佳玉.关于岩土工程地质灾害防治的探究[J].黑龙江科技信息,2014,(1):120.

 
陈科材,刘欣,李建春
《攀枝花学院学报》 2018年第02期
《攀枝花学院学报》2018年第02期文献

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