管道地质灾害风险有哪些
⑴ 管线工程地质灾害危险性综合分区评估
依据地质抄灾害危险性等级袭划分的标准,管线工程划分为28个区段(包括支线在内)(图7-8)。现将综合评估结果列于表7-7中。由表列可知,地质灾害危险性大的有6段,全长74km;危险性中等的有10段,全长178km;危险性小的有12段,全长546km。它们占河南段总长的比例分别为9.3%、22.3%和68.4%。因此河南段管线工程绝大多数建设用地是适宜和基本适宜的。
⑵ 地质灾害类型及其危险性现状评估和预测评估
一、地质灾害类型及特征
新疆段主要存在以下4种地质灾害:风蚀沙埋、盐渍土腐蚀和盐胀、泥石流和洪水冲蚀、崩塌(危岩)。它们的特征如下:
图6-2西气东输管道工程新疆段水文地质图
(一)风蚀沙埋
风蚀沙埋主要分布于轮南—三十团、博斯腾湖南岸沙山一带、库米什洼地及库姆塔格沙垄地段。这些地段多数靠近沙漠、沙山、沙丘,生态环境恶化,在强烈的物理风化作用下,使基岩风化成砂和砾石,地表岩性以疏松砾石、砂质土、粉细砂、粉土为主,在大风的作用下,向沙漠环境发展。风蚀沙埋具有掩埋农田、房屋设施和活动性大的特征,随着气候条件的变差,会逐渐加重危害。
轮南—三十团管线长约112km,紧挨南部的塔克拉玛干大沙漠,风力强劲,起沙风频率高,移动沙丘起伏高度5~25m,移动速率6~15m/a。
博斯腾湖南岸管线长约82km,位于沙山与库鲁克塔格之间,沙山连绵不断,高达几十米甚至上百米,向西南和南方向移动,堆积于山前砾质平原上,厚达3m以上,沙丘移动速率大于20m/a。该地段沙尘暴天数较多。
库米什洼地受沉积环境影响,管线经过库米什镇南18km地段黑戈壁村附近有长9km范围分布沙丘,多为半固定和固定沙丘,沙丘高度3~10m不等,多数地段已被改造为农田耕地,其移动减弱,随着改造的深化,管线经过地段沙丘及土地沙化最终将得到改良,其危害将减弱。
库姆塔格沙垄附近长31km范围,分布风蚀沙埋灾害。库姆塔格沙垄呈近南北向延伸,东西向宽度在6km左右。沙垄由高大的活动性新月形沙丘组成沙丘链。沙丘高度多在65~120m之间,西侧高,东侧低。沙丘链之间的距离一般在50~120m之间,移动速率在10m/a左右。沙垄西北侧分布有大面积的风蚀洼地,洼地深度一般30m左右,底部多分布有分选性极好的细小砾石,成分与底部基岩一致。沙垄的形成,受制于天山七角井的西北风和河西走廊的东南风,但以前者风向为主。由于沙丘活动性极强,在风季随时可以造成沙埋危害。风蚀灾害主要分布于库姆塔格沙垄西北侧的风蚀洼地内。
沙丘移动将对管线及施工造成掩埋危害。在风蚀洼地对地面工程有风蚀破坏作用,久而久之,可能会将地下工程刨蚀出地表,并产生破坏。
(二)盐渍土腐蚀和盐胀
新疆段内盐渍土均为内陆山间盆地和丘间洼地型,其分布范围较广泛,但不均匀,主要分布于轮南首站—三十团细土平原边缘、博斯腾湖南岸及东部细土带、库米什洼地、红柳河两岸及秋格明塔什北洼地等剥蚀残丘的丘间洼地内。管线在盐渍土分布区挖探坑43处,其中在轮南首站至382.5km段挖探坑16处,取样间距平均24km,深度3m,分别在0m、1m、2.0m、2.5m、3m处取样;在456.5~933km段挖探坑27处,取样间距平均17.6km,挖坑深度一般1.0~1.5m,个别达到2m,总取样数148个。根据化验结果分析,盐渍土在垂向分布上具有表聚性及结壳性的特点,盐分大量集中于表层。但库米什洼地及东段部分丘间洼地内受沉积环境的影响,其地层积盐较重,含盐量垂向表现出由地表向下减轻,至一定深度含盐量又有增加的趋势,Ca2+、
以上盐渍土分布地段,地下水埋深浅,仅为2~3m或更小,多为高矿化物的Cl·SO4—Na或SO4·Cl—Na型水。地表盐碱化严重,多数结壳,虽然分布于无人区,但其遇水陷落、高温干枯又膨胀并对金属设施具有一定腐蚀性,其危害较严重。
(三)泥石流和洪水冲蚀
泥石流仅零星分布于低山沟谷及山坡处。由于固体物质来源较少,沟谷流域面积、地形高差和沟谷相对切割程度都较小,降水稀少,在管线沿途低山区不易发生泥石流,发生的规模也较小,最大的一处在库米什洼地南侧低山沟谷AE001号桩附近,固体物质一次冲出量达6600m3。
洪水冲蚀危害主要分布于低山沟谷、山前冲洪积平原出山口、库米什以东剥蚀残丘的丘间洼地中的冲沟及冲沟汇流处。由于特有的干旱气候条件和脆弱的生态环境,低山丘陵区植被稀少,地表滞水能力差,抵御洪水能力弱,一遇强降水便可诱发洪流。新疆段内平原区发育的冲沟切割深度多在0.5~2.0m,最深的约为7~8m,沟宽一般在5~200m。洪流一旦发生,洪水流量大,起涨快,持续时间长,冲沟内以水为主,携带少量岩性与上游母岩相同的碎石夹少量粉土,形成水石流。其危害不同于山区特有的典型泥石流,主要表现在洪水的冲蚀破坏作用上。
上述山洪能造成危害的主要是洪水冲蚀,它具有短时间内破坏建筑设施、道路工程、管线工程设施等特征,其危害的决定因素是山区降水量的大小及瞬时降水大小。
(四)崩塌(危岩)
仅在库尔勒—塔什店低山区、库米什洼地西南侧低山沟谷、乌尊布拉克幅库米什洼地东北侧低山区的局部沟谷和高差较大的陡坡下时有发生,崩塌发生方量一般小于1000m3,崩塌堆积物长5~10m、宽0.5~3m、高0.5~3m,危害范围小于25m2;局部地段可大于10000m3,崩塌体底边长20~100m、宽30~100m、高20~50m,危害范围10000m2。
二、地质灾害危险性现状评估
根据地质灾害的类型及特征、危险性大小、规模、分布、稳定状态、危害对象等,对评估区内已有地质灾害进行危险性评估。
(一)风蚀沙埋
风蚀沙埋地质灾害主要分布于轮南首站—三十团、博斯腾湖南岸、库米什洼地中心、库姆塔格沙垄附近,除库米什洼地中心现有人文活动,其余地段均为无人区。风蚀沙埋地质灾害分布总长度238.1km。风蚀灾害主要表现在库姆塔格沙垄西侧风蚀洼地内,最大风蚀深度达30m,对地下管线有很大的破坏作用。在博斯腾湖南岸,沙山、沙丘活动性极大,根据段内沙丘移动速率及移动沙丘间距离,新疆段内风蚀沙埋现状评价危险性大的地段为0~5km、60~101km、127~128km、207~223km,260.4~292.2km,783.5~797km,合计103.8km。危险性中等的地段为:32~60km、223~235km、379.5~388.5km、780~783.5km,合计长52.5km。其余地段风蚀沙埋灾害危险性小。
(二)盐渍土腐蚀和盐胀
新疆段内盐渍土分布范围广,具有盐胀、腐蚀灾害。根据易溶盐取样分析结果,依据GB50021—94《岩土工程勘察规范》和地质灾害危险性等级标准,对沿线盐渍土类型及危害程度进行分类,亚氯盐渍土并为氯盐渍土,亚硫酸盐渍土并为硫酸盐渍土。现状评估按地表和地下2m处的含盐量分别进行。
1.危险性大的地段
(1)地表(以下均为输气管线km数):0~32km、82~127km、287.5~307km、379.5~388.5km、450.7~453.5km、455.5~474.5km、493.3~497km、548.7~583.2km、591.7~594.7km、622~624km、630.8~635.5km、675.7~679.5km、715.2~734.8km、760.8~767.4km、907~914km、931.7~935.3km,合计总长215.8km。
(2)地下2m处地段:106~127km、287.5~307km、379.5~388.5km、455.5~474.5km、493.3~497km、591.7~594.7km、622~624km、630.8~635.5km、760.8~780km、907~914km,合计总长107.8km。
2.危险性中等的地段
(1)地表:32~82km、223~235km、260.4~287.5km、373~379.5km、388.5~394.2km、504.5~512km、679.5~685km、691~715.2km、734.8~760.8km、767.4~780km,合计177.1km。
(2)地下2m处地段:12~48.4km、87~106km、127~147km、260.4~287.5km、373~379.5km、675.7~679.5km、504.5~512km、691~735km、754~760.5km、931.7~935.3km,合计总长189km。
3.危险性小的地段
(1)地表:512~531.5km、583.2~591.7km、594.7~622km、624~630.8km、635.5~675.7km、685~691km,合计108.3km。
(2)地下2m处地段:180~212km、679.5~685km、734.8~754km、823~887km,合计总长130km。
依据《岩土工程勘察规范》GB50021—2001水对钢结构的腐蚀性评价表,对3m以内地下水进行腐蚀性评价,盐渍土分布地段3m以内的高矿化水对钢结构腐蚀性一般为中等,考虑到管线埋置深度内见水,受高矿化水危害,与盐渍土危害密切相关,故将高矿化水并至盐渍土地质灾害危害一起评价,现状评价危险性中等。
(三)泥石流和洪水冲蚀
新疆段内泥石流仅在库米什洼地西南侧低山沟谷输气管线366~373km段内发生两处,其规模较小,最大一处在E001号桩附近,固体物质一次冲出量约6600m3。库尔勒低山区管线183.8km处东侧存在一处泥石流隐患点,上游流域面积小,汇流沟多,坡降大,附近输油管线已做了防护工程。泥石流对管线的危害表现为对管线的掩埋作用,地质灾害危险性小。
山前及山口处发育的冲沟,雨汛期洪水对输气管线有一定冲刷、冲蚀破坏。考虑到危害较小,现状评估为地质灾害危险性小。
(四)崩塌
新疆段内崩塌发生在低山丘陵无人区。据实地调查,在三个地段有多处崩塌发生。一段在库尔勒市—塔什店低山丘陵区输气管线174~186km段内,沿线多处发生微小崩塌,崩塌方量小于1000m3,属地质灾害危险性小的地段。一段在库米什洼地西南部低山沟谷内管线362~373km段;其中管线366~373km段沿线有崩塌发生,崩塌体有多处分布于沟谷的北侧和西侧,崩塌最大方量大于10000m3,岩块直径0.5~8m,属地质灾害危险性大的地段;在管线362~366km段,沿线崩塌方量小于10000m3,属地质灾害危险性小的地段。另一段位于库米什洼地东北侧输气管线394~403km段,沿线丘陵表层为强风化花岗岩及洪积片麻岩碎石,2~3m以下为中等风化片麻岩及花岗岩,受地质构造影响,崩塌多处发生,最大方量大于10000m3,属地质灾害危险性大的地段。其余地段均为崩塌未发生或不发育区。
三、地质灾害危险性预测评估
(一)工程建设诱发、加剧地质灾害的可能性
西气东输管道工程属开挖埋置管线工程,开挖深度2m左右。新疆段内库尔勒北低山区管线位置180~186km段,乾草湖塔格山区管线336.5~339km段,库米什洼地西南侧低山沟谷区管线362~373km段,库米什洼地东北侧低山沟谷区管线394~403km段,多位于地质构造发育区。地形相对陡峻,地层裂隙发育,加之软硬岩体相间出露,工程开挖施工后,岩体完整性变差,陡坡失稳,易产生岩石崩塌,对埋置的管线施工危害较大。
另外,管线于库尔勒市北东3km即管线位置177.9km处,自西向东横穿了南北向展布的孔雀河,在此处孔雀河西岸地势平坦,而东岸相对较高,河岸陡立,高出河面约6m,工程建设实施时东岸易诱发塌岸,从而产生危害。故施工和运营设计时应予以充分考虑,可以先进行削岸,再采取相应的防护措施,最后采用加固防护堤进行长期防护。
此外,因管线埋置地下需开挖沟槽,在第四系土体分布区,尤其是砂性土分布区可能会导致土地沙化更严重,加剧风蚀沙埋。
除上述易诱发、加剧地质灾害发生的地段外,其余均为山前砾质平原、细土平原、剥蚀残丘区及丘间洼地,工程建设对其影响小,不易诱发或加剧地质灾害。
(二)工程建设本身可能遭受地质灾害的危险性及发展趋势
1.风蚀沙埋
据风蚀沙埋地质灾害的分布特征及现状危险性评估,在库姆塔格沙垄和博斯腾湖南岸沙山、沙丘段,因沙丘高大,活动性强,不仅给管线施工带来巨大困难,开挖工程量大,而且风季随时可以造成风沙掩埋危害,不仅危害程度严重,而且危害周期长。预计随着气候的变暖变干,在未来50年内,沙埋危害会呈现加剧的趋势。在库姆塔格沙垄西侧的风蚀洼地内,预测除对地面工程有风蚀危害外,对地下工程也有可能造成风蚀的危害。在风蚀沙埋现状危险性大的地段,在使用期限内,风沙对管线及地面工程具有严重的危害,并有向主风向下游发展的趋势。
2.盐渍土腐蚀和盐胀
在使用期限内,盐渍土分布地段表层可能受气候的恶化影响,随着温度的升高、蒸发的加剧,含盐量有所上升,盐渍化危害有加重的趋势。而管线埋置深度内盐渍土含盐量长期变化不会很大。管线主要遭受埋置时地表危险性大的盐渍土埋填产生的短期腐蚀危害、地面以下2~3m深度分布的危害中等或轻微的盐渍土长期腐蚀危害及盐胀破坏危害。地下3m以内可见的地下水多为高矿化中等腐蚀性水,其对钢结构具有中等腐蚀危害,预计50年内随气候的周期性变化,其危害性有小幅度变化,但总体不会有很大变化。
3.崩塌、泥石流
西气东输管道工程设计使用期限为50年,在新疆段内低山区,崩塌和泥石流灾害偶有发生。据现状危险性评估,崩塌除局部地段危险性大外,其余地段危险性多为中等、小。泥石流灾害的危险性小。在使用年限内,部分山体在高温、大风、降雨等物理作用下容易失稳,产生崩塌危害。在库尔勒—塔什店低山区,管线183.8km处东侧存在一处泥石流隐患点,在暴雨产生时,易发生泥石流危害。新疆段内除上述发展趋势外,预计50年内管线遭受崩塌、泥石流灾害的危险性小。
4.地震液化
管线80~210km段,即三十团西南30km—库尔勒—博斯腾湖西南岸,地震烈度为Ⅶ度区。管线在80~99km、111~112km、126~128km段的地层时代晚于第四纪晚更新世,其地下水位埋深多小于10m,有发生砂土液化的可能,需在进一步的工程勘察工作中,了解地下水埋深及15m深度内土层的剪切波速值或贯入阻力临界值,以便进一步判别土层是否液化。
综上所述,西气东输管道工程沿线多经过无人区和荒漠区,开挖深度仅2m左右,工程的建设实施不会对沿线地质环境条件产生大的影响,工程建设对周围现存工程也不易产生较大的破坏。
⑶ 各类场站地质灾害危险性评估
分布于西气东输管线地质灾害危险性评估区内的场站有5个,自西向东分别是:轮南首站、孔雀河清管站、减压站、西矿山路清管站、鄯哈界压气站。
一、轮南首站
轮南首站是西气东输管线的起始站,该站位于迪那河洪积扇上,地层为粉细砂,地形平坦。
轮南首站所在地段属于地质灾害危险性大的区域,主要灾种为风蚀沙埋、盐渍土,现状条件下风蚀沙埋、盐渍土危害大。工程建设不易诱发、加剧地质灾害,但工程建设自身受地质灾害危害有加剧的趋势。
二、孔雀河清管站
孔雀河清管站位于西气东输管线180km处,地层为新近系桃树园组,岩性为砂质泥岩、砂岩、含砂砾岩、砂砾岩。
该站位于地质灾害危险性中等地段,灾种以崩塌为主,危害中等,其次伴有泥石流,但危害轻微。现状条件下以崩塌危害最大,其次是泥石流,工程建设容易诱发和加剧地质灾害。
三、减压站
减压站位于西气东输管线约444km处,地层为石炭系雅满苏组,岩性主要为凝灰岩、英安玢岩、灰岩、凝灰砂岩。
减压站处于地质灾害不发育地段,工程建设不易诱发、加剧地质灾害,工程建设自身不易受到地质灾害危害。
四、西矿山路清管站
西矿山路清管站位于西气东输管道工程管线552km处,该处地层岩性为全新统化学沉积物,由盐壳和淤泥组成。
该站处于地质灾害危险性大的地段,灾种以崩塌为主,危害严重;伴有泥石流灾害,但危害轻微。工程建设易诱发和加剧地质灾害。
五、鄯哈界压气站
鄯哈界压气站位于西气东输管道工程管线800km处,该处地层为新近系桃树园组,地层岩性为砂质泥岩、砂岩、含砂泥岩、砂砾岩。
鄯哈界压气站处于地质灾害危险性小的地段,灾种为单一的风蚀沙埋,危害较轻微。工程建设不易诱发、加剧地质灾害,工程建设自身受地质灾害危害有加剧的趋势。
图6-3西气东输管道工程新疆段建设用地地质灾害危险性分区图
1.危险性大;2.危险性中等;3.危险性小;4.输气管线;5.站场
⑷ 地质灾害主要危险地段和灾种
受自然地理和地质环境条件的制约以及人类工程—经济活动的影响,西气东输管道工程沿线地质灾害具很强的地域性分布规律。大致以腾格里沙漠东缘和太行山东麓为界,分为西、中、东三个区段。西区段以风蚀沙埋、泥石流和洪水冲蚀、盐渍土腐蚀和盐胀灾害为主,是在脆弱的地质和生态环境下典型的干旱气候衍生的地质灾害。中区段以滑坡、崩塌、泥石流和洪水冲蚀、采空塌陷、黄土湿陷和潜蚀、风蚀沙埋、盐渍土腐蚀和盐胀灾害为主。它的西部以干旱气候环境的地质灾害为特征,而中东部则是典型的山地地质灾害分布区,本区段内以煤矿为主的矿产资源十分丰富,因此采空塌陷灾害突出,将对输气工程有严重影响。中区段是地质灾害类型最多,分布最集中的地段。东区段以地面沉降、地裂缝、采空塌陷、膨胀土胀缩灾害为主,大多属于人类活动导致的地面变形灾害。工程沿线各省(自治区)评估区内发现的地质灾害类型汇总于表5-2中。
表5-2工程沿线各省(自治区)地质灾害类型汇总表
通过综合评估,各省(自治区)地质灾害危险性分级情况列于表5-3中。由表5-3可见,危险性大的长度占输气管线总长度的12.7%左右。危险性大的地段主要在新疆、陕西和山西三省(自治区)境内,其中陕西和山西两省危险性大的地段分别占该两省境长度的35.32%和27.08%,灾种以突发性的滑坡、崩塌、泥石流和洪水冲蚀、黄土湿陷和潜蚀以及采空塌陷为主,而且它们密集分布于一些地段,对管线工程施工和正常运营安全的影响,应引起工程部门的高度关注。
表5-3工程沿线各省(自治区)地质灾害危险性分级表单位:km
注:新疆段危险性按地下2m处评价。
陕西、山西两省境内危险性大的地段是:滑坡和崩塌——陕西的马路壕—武家坡段、高石崖—李家岔段、桃园—王家院段,山西的阳城芹池—北留段;泥石流和洪水冲蚀——陕西的马路壕—武家坡、武家坡—高石崖、阳道峁—桃园、王家院—杨家圪塔、张家河—黄河段,山西浮山东要—阳城北留段;采空塌陷(煤矿)——陕西焦家沟—王家湾段,山西蒲县—临汾尧都土门段、浮山东要附近、阳城芹池—北留段、泽州李寨—瓦窑河段;黄土湿陷和潜蚀——陕西和山西的黄土高原区线路越梁、宽梁残塬区,山西浮山段。上述灾种在同一地段内往往叠加分布。
这里需要特别指出的是,在全线路地质灾害危险性评估中,将洪水冲蚀与泥石流灾害并列归为一种地质灾害,这对跨(穿)越河流、沟谷的超长型线型工程来说具有重要的实际意义。以往将洪水灾害笼统归入气象水文灾害中有些偏颇。实际上,洪水冲蚀与稀性水石流型泥石流并无本质的区别,而在工程实践中,更多的线型工程(道路、桥梁、管道等)是由于雨汛期洪水冲蚀而遭致破坏的,在本工程西、中段的一些地段尤为突出。
⑸ 管线工程地质灾害危险性综合分区段评估
依据国土资发〔2004〕69号文件附件《地质灾害危险性评估要求》,按照危险性大、危险性中等、危险性小三级进行综合分区(以代号A、B、C区分),并进一步分为不同地段(以阿拉伯数字1、2、3……区分)。按以上综合评估原则,甘肃段共划分出17个不同的危险性区段,其中危险性大的4段,危险性中等的6段,危险性小的7段,详见图5-8及表5-31。
(一)危险性大的区段(A)
在切割强烈的黄土丘陵区、黄土梁峁区和中低山区分布有众多中、小型崩塌、滑坡和泥石流。崩塌和危岩体大多是采石、取土形成;滑坡前缘的工程,都有不同程度的破坏,以老滑坡为主;泥石流沟主要在沟谷狭窄、沟床坡度大、边坡松散物多、植被覆盖度低的支沟中,危害严重、危险性大。黄土丘陵区和黄土梁峁区基本为自重湿陷性黄土分布区,切沟、冲沟、落水洞、黄土柱、黄土桥皆有所发现。
根据地质灾害体的分布规律、危害及危险性程度确定出危险性大的有4段,长152.8km,占管线总长的34.3%。分段说明如下:
图5-8 甘肃段地质灾害危险性分区图
1.兰州市西固小坪子—兰州市直沟门段(A1)
位于皋兰山前三、四级阶地及黄土丘陵区,地形起伏较大,多见高边坡及冲沟、泥石流沟。段内管线长29.0km,占管线总长度的6.5%。主要的地质灾害为崩塌、滑坡、泥石流、黄土湿陷和潜蚀。综合评估危险性大。
2.通渭县碧玉—秦安县莲花城段(A2)
该段属于黄土垄岗细梁与深沟地段,梁顶狭窄但相对平坦,梁脊长且略有弯曲,坡地中常发育黄土滑坡或黄土—泥岩滑坡,多为老滑坡。梁间沟谷深切,支沟多为泥石流沟。段内管线长44.0km,占管线总长的9.9%。主要的地质灾害为滑坡、泥石流、黄土湿陷和潜蚀。综合评估危险性大。
3.张家川县龙山镇—张家川县赵家沟段(A3)
属于黄土梁峁及沟谷地段,地形起伏较大,沟谷深切。段内管线长 11.0km,占管线总长的2.5%。主要的地质灾害为崩塌、滑坡、泥石流和黄土湿陷、潜蚀。综合评估危险性大。
4.张家川县韩家硖—天水市北道支线段(A4)
该段属于黄土垄岗细梁与深沟地段,梁顶狭窄但相对平坦,梁脊长且略有弯曲,坡地中常发育黄土滑坡或黄土—泥岩滑坡,多为老滑坡。梁间沟谷深切,支沟多为泥石流沟。段内管线长68.8km,占管线总长的15.5%。主要的地质灾害为滑坡、泥石流、黄土湿陷和潜蚀。综合评估危险性大。
(二)危险性中等的区段(B)
在切割较为强烈的黄土丘陵区、黄土梁峁区和中低山区分布有一定程度的中小型滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害体,危害中等,危险性中等。
根据地质灾害体的分布规律、危害及危险性程度确定出危险性中等的6段,合计长135.7km,占总长的30.5%。分段说明如下:
1.兰州直沟门—榆中县乔家营(B1)
处于兴隆山前,地形起伏较大,属于中等切割的黄土丘陵区,多见高边坡及崩塌。区段内管线长16.0km,占管线总长的3.6%。主要的地质灾害为崩塌、泥石流、黄土湿陷和潜蚀。综合评估危险性中等。
2.榆中县方店子—榆中县稠泥河(B2)
属于中等切割的黄土丘陵区,地形起伏较大,多见高边坡及崩塌。段内管线长13.0km,占管线总长的2.9%。主要的地质灾害为崩塌、泥石流、黄土湿陷和潜蚀。综合评估危险性中等。
3.榆中县高崖—定西市符川段(B3)
处于宛川河与关川河西支沟分水岭段,地形起伏较大,属于中等切割的黄土丘陵区,多见高边坡及崩塌。段内管线长19.5km,占管线总长的4.4%。主要的地质灾害为崩塌、泥石流和黄土湿陷、潜蚀。综合评估危险性中等。
4.定西市红土窑—通渭县碧玉段(B4)
处于关川河东支沟与牛谷河段,地形略有起伏,以河谷平原为主,河谷两侧泥石流及河岸崩塌发育。全长63.5km,占管线总长的14.3%。主要的地质灾害为崩塌、滑坡、泥石流和黄土湿陷。综合评估危险性中等。
5.张家川县上磨村—张家川县马鹿前庄段(B5)
处于关山西部低山丘陵区,出露闪长岩、片麻岩、变质砂岩,上覆薄层黄土,基岩风化破碎十分强烈,地形起伏较大,沟谷切割较深。公路沿线多见崩塌与泥石流沟,地质环境相对脆弱。区内管线长20.5km,占管线总长的4.6%。主要的地质灾害为崩塌、泥石流和黄土湿陷。综合评估危险性中等。
6.张家川县马鹿官山沟口—张家川县老爷庙段(B6)
处于关山林区,马鹿牧场,植被覆盖率高。由闪长岩、片麻岩、变质砂岩构成,上覆薄层坡残积,边坡处基岩风化破碎十分强烈,地形起伏较大,沟谷深切,官山沟沟口多见采石场崩塌,地质环境脆弱。段内管线长3.2km,占管线总长的0.7%。主要的地质灾害为崩塌、洪水冲蚀。综合评估危险性大。
(三)危险性小的区(C)
在冲洪积平原区、榆中盆地和部分黄土丘陵区分布有一定程度的小型崩塌和泥石流等地质灾害体,其危害及危险性小。
根据地质灾害体的分布规律、危害及危险性程度确定出危险性小的7段,合计长156.5km,占总长的35.2%。分段说明如下:
1.兰州市西固首站—兰州市西固小坪子段(C1)
位于兰州盆地一—二级阶地,地形平坦,段内管线长2.0km,占管线总长的0.4%。主要的地质灾害为黄土湿陷,局部可能有地面塌陷。综合评估危险性小。
2.榆中县乔家营—榆中县方店子(C2)
处于榆中盆地,地形平坦开阔,局部略有起伏。段内管线长17.2km,占管线总长的3.9%。主要的地质灾害为泥石流和黄土湿陷。综合评估危险性小。
3.榆中县稠泥河—榆中县高崖段(C3)
处于关川河河谷平原,地形平坦开阔,局部略有起伏。段内管线长 16.0km,占管线总长的3.6%。主要的地质灾害为泥石流和黄土湿陷。综合评估危险性小。
4.定西市符川—定西市红土窑段和定西市景台上—定西市安定区(C4)
该段处于关川河东、西支流河谷平原区,Ⅰ—Ⅱ阶地发育,地形平坦开阔。段内管线长59.8km,占管线总长的13.5%。主要的地质灾害为泥石流和黄土湿陷。综合评估危险性小。
5.秦安县莲花城—张家川县龙山镇段(C5)
位于清水河河谷平原区,Ⅰ阶地发育,地形平坦开阔,左岸山坡多见中—大型老滑坡,距管道1~3km。段内管线长48.0km,占管线总长的10.8%。主要的地质灾害为泥石流和黄土湿陷。综合评估危险性小。
6.张家川县赵家沟—张家川县上磨村段和张家川县城关镇—张家川县韩家硖支线段(C6)位于后川河河谷平原区,Ⅰ—Ⅱ阶地发育,地形较为平坦。段内管线长8.5km,占管线总长的1.9%。主要的地质灾害为泥石流和黄土湿陷。综合评估危险性小。
7.张家川县马鹿前庄—张家川县官山沟沟口段(C7)
属于关山山间盆地,Ⅰ阶地发育,地形相对平坦开阔。段内管线长5.0km,占管线总长的1.1%。主要的地质灾害为洪水冲蚀和黄土湿陷。综合评估危险性小。
⑹ 地质灾害危险性预测评估
(一)地质灾害危险性预测评估概况
根据野外调查并结合已有资料分析,拟建输油管道工程建设和运行过程中可能遭受的地质灾害和工程建设可能加剧、引发的地质灾害主要有滑坡、崩塌、地裂缝、边坡失稳、洪水冲蚀以及黄土湿陷和潜蚀等。
表6-6 崩塌(危岩)危险性现状评估一览表
续表
现状评估中已存在的滑坡、崩塌,根据其规模大小、运动特征、稳定性以及与拟建管线临近关系(大中型50~100m以内,小型30m以内),确定有6处滑坡(H1、H3、H11、H12、H14、H17、H24)和5处崩塌(B1、B2、B6、B14、B16)可能对管道形成灾害危险。
在管线通过处附近发育4条地裂缝(D1、D2、D3、D4),在其继续活动下,拟建管线可能遭受地裂缝灾害,主要引起管道变形、拉裂、错断等破坏作用。其危害性大小主要根据地裂缝与管线相交关系和临近距离以及地裂缝活动特征等综合判定。
图6-7 段家峡曹固公路崩塌示意剖面图
1.人工堆积物;2.奥陶系灰岩;3.崩塌体坠落方向
拟建管线部分地段穿越黄土丘陵以及黄土台塬、高阶地前缘地带,受地形条件限制,不可避免地存在削方、挖坡工程,形成一定规模的人工边坡,在全线路零星分布,长约9.8km。若设计和施工不当,将引发边坡失稳,形成崩滑灾害。边坡失稳致灾的危险性主要依据开挖处自然坡高、坡度、岩性组合、岩体破碎程度以及植被覆盖条件和降水入渗条件等来综合分析判断。
拟建管线工程长度大,并跨越多条河流,不可避免地经过河流凹岸处,一定程度上受到河流侵蚀作用,形成近岸处填埋管道外露以至变形破坏和管道桥台坍塌。拟建工程有3处地段通过或临近河流侵蚀段,可能遭受洪水冲蚀灾害。
拟建工程可能遭受、加剧和引发的地质灾害,依管线工程特点分干线、支线和站场三部分进行预测评估。
(二)输油干线工程地质灾害危险性预测评估
拟建输油管道干线可能遭受、加剧或引发的地质灾害危险性评估结果列于表6-9中。
干线工程地质灾害危险性预测结果表明:
(1)拟建管线可能遭受6处滑坡的危害,受灾长度775m,遭受滑坡危险性大的是440+900、446+500和616+800三处管线段,长435m。危险性中等的2处,长70m,危险性小的1处,长250m;
(2)拟建管线可能遭受5处崩塌的危害,受灾长度145m。遭受崩塌灾害危险性大的是在380+700处,长20m。危险性中等的3处,长110m。危险性小的1处,长15m;
(3)拟建管线由于施工原因,可能形成1处地段人工边坡,长度7.8km。工程削坡后易失稳,处理不好,极易引发崩滑灾害,评估致灾危险中等;
(4)有3处地段靠近或穿过河流凹岸,可能遭受洪水冲蚀塌岸灾害,受灾长度2100m,危险性中等1处,长900m。危险性小的2处,长1200m。
表6-7 地裂缝危险性现状评估一览表
表6-8 洪水冲蚀危险性现状评估一览表
表6-9 陕西段干线管道工程地质灾害危险性预测评估表
续表
从以上可看出,拟建输油管道干线工程建设和运行过程中可能遭受的地质灾害主要有滑坡、崩塌、河流侵蚀塌岸,引发的加剧的地质灾害主要是工程削坡引发和边坡失稳,共4种灾害,对干线工程形成15处灾害点,长度10.820km,占整个干线工程长度的2.67%,其中致灾危险性大的4处(长0.455km),致灾危险性中等的7处(长8.080km),危险性小的4处(长1.465km)。
(三)输油管线支线工程建设地质灾害危险性预测评估
拟建输油管线支线工程有5条,其中宝鸡、咸阳和渭南3条支线可能遭受和加剧、引发的地质灾害,其危险性评估结果见表6-10。
支线工程地质灾害危险性预测结果表明:
(1)宝鸡支线穿越1处崩塌,管线铺设施工有可能引发、加剧该崩塌灾害,受灾长度50m,危险性中等。
(2)咸阳支线任家咀分布有1条构造成因的地裂缝,管线建成运行后有可能遭受该条地裂缝灾害的威胁,受灾长度170m,危险性小。
(3)渭南支线沿线或两侧500m范围内分布有3处构造成因的地裂缝、1处滑坡和1处崩塌,管线建成运行后有可能遭受这3处地裂缝灾害的威胁,受灾长度210m,危险性中等。管线铺设施工有可能引发、加剧滑坡和崩塌灾害各1处,受灾长度120m,危险性中等。
表6-10 输油管线支线地质灾害危险性预测评估表
(4)西安和风陵渡支线两侧100m范围内无滑坡、崩塌和泥石流地质灾害,1000m范围内也无地裂缝,管线铺设施工方式为浅埋开挖和顶管,也不引发、加剧地质灾害,对管线不构成危害,危险性小。
(四)输油管线站场工程地质灾害危险性预测评估
拟建输油管道陕西境设5个站场,即固关减压泵站、凤翔分输站、咸阳分输站、渭南分输站和风陵渡分输站,其所处地貌部位分别为:千河一级阶地、山前洪积平原、黄土塬、渭河一级阶地、黄河一级阶地。站场附近地势平坦,地面相对高差不超过5m。在站场附近100m范围内无地质灾害分布,拟建站场施工和运行也不会引发和加剧地质灾害发生。渭南和风陵渡站场需作抗地震液化的设防措施。预测评估站场工程地质灾害危险性小。
⑺ 管线地质灾害危险性综合分区评估
根据上述分区原则与量化指标分区标准,将山西段输油管线划分为 18个危险性区段。各区段分区评估涉及地质环境条件、存在的地质灾害、拟建工程施工过程中可能诱发、加剧和遭受的地质灾害,综合评估的量化指标数值、危险性等级、危害程度等内容,列于表9-19中。
18个区段中,地质灾害危险性大的有6个区段,长度130.5km,占线路总长度的25.7%;地质灾害危险性中等的有4个区段,长度97.5km,占线路总长度的19.2%;地质灾害危险性小的有8个区段,长度280km,占线路总长度的55.1%。综合分区评估图见图9-17。地质灾害危险性大、中等、小等级的区段,其建设用地适宜性相应为适宜性差、基本适宜和适宜。现从起点到末站分述如下:
1.K0+0~K2+300区段地质灾害危险性小区(C1)
分布于陕西省潼关县秦东镇沙坡村西南至黄河漫滩,全长2.3km,风陵渡分输站即位于起点。
管道横穿黄河Ⅰ级阶地,阶地平坦,沟谷不发育,地面高程350~360m,地下水位埋深15~18m,阶地前缘坡高约10m,坡度600~800,坡体不稳定,有崩滑迹象(W1),拟建工程开挖时易引发坡体失稳,危害程度小,地质灾害危险性较小。
该区段环境地质条件较简单,地质灾害类型单一,不稳定斜坡体1处。灾害点密度0.4个/km,灾害段分布长度比例4m/km,综合评估该区段地质灾害危险性小。
2.K2+300~K3+800区段地质灾害危险性大区(A1)
分布于陕西省潼关县秦东镇沙坡村西至山西省芮城县风陵渡镇东王村东lkm。全长1.5km。
管道横穿黄河河漫滩、河床区,黄河在此段河水面宽约1km左右。两侧漫滩宽约300~500m,宽阔平坦,地面高程340m左右,地下水水位埋深约1~2m,有轻微盐渍土分布,地表粉土略呈白色,对管道的危害主要是盐胀和侵蚀,其危险性小。近河床一带由于黄河水长年冲蚀岸边易坍塌,附近护堤工程已遭破坏。由于拟建工程穿越黄河采用深部定向穿越,该灾害对工程无危害,危险性小。该区黄河及漫滩区由于存在地震液化潜在危害,预测评估地质灾害危险性大。
该区段地质环境条件简单—中等,总计有3种地质灾害,岸边坍塌2处,液化砂土分布1.5km,盐清土分布约1km。灾害点密度0.5个/km,灾害段分布长度比例1000m/km,综合评估该区段地质灾害危险性大。
3.K3+800~K8区段地质灾害危险性小区(C2)
分布于芮城县风陵渡镇东王村东1km至东章村东500m。全长4.2km。
地貌类型为黄河左岸Ⅰ级阶地,阶地较为平坦,由北向南微倾,地面高程350~390m,冲沟较发育,较大的东章河有轻微洪水冲蚀,阶地前缘地形较破碎,坡体高约 10m左右,坡度50°~900,坡体岩性上部为粉砂土,厚5~8m,下部为巨厚层砂层,坡体易沿岩性触面崩塌,另外,当地百姓取土挖砂严重破坏了自然坡体并形成多处不稳定直立边坡(W2、W3、W4),拟建工程在施工开挖过程中极易诱发崩塌,地质灾害危险性小。
该区段地质环境条件简单,总计有2种地质灾害,不稳定斜坡体3处,洪水冲蚀2处。灾害点密度0.90/km,灾害段分布长度比例5m/km,综合评估该区段地质灾害危险性小。
4.K8~K23区段地质灾害危险性中等区(B1)
分布于芮城县风陵渡镇东章村东至永济市韩阳镇韩家坡村,全长15km。
K8~K20区段地貌类型为芮城盆周隆起黄土侵蚀台地,地面标高一般400~800m,地形起伏较大,冲沟发育,地形支离破碎,沟谷发育密度大,沟深谷长梁窄,沟谷形态多呈深“V”型,近沟口呈深“U”型。管道七次穿越大型深切沟谷,沟坡坡度多超过400,大部分近直立。边坡大部分为不稳定斜坡。坡体岩性上部为第四系上更新统黄土,具大孔隙,垂直节理发育,为中等~强湿陷性黄土,中部为中更新统黄土,下部为新近系上新统粘土。坡体易沿岩性接触面和重力剪切面崩滑,是崩塌滑坡易发区,拟建工程在施工开挖过程中极易引发坡体失稳并遭其危害,地质灾害危险性中等。同时该区段也易遭受洪水冲蚀,地质灾害危险性小—中等。
K20~K23区段地貌类型为断块剥蚀高中山中条山西部区。管线基本沿山脊附近敷设,在近山下时穿越沟谷两次。该区段出露地层为太古界涑水群以斜长角闪片麻岩为主的变质岩,有侵入岩脉分布,构造发育中等,岩体风化中等~强烈,山高坡陡。拟建工程在施工开挖过程中容易诱发基岩崩塌,地质灾害危险性中等,在近山前地段拟建工程可能加剧并遭受H1滑坡地质灾害,危险性中等。
总之,该区段地质环境条件复杂程度中等,总计有6种地质灾害,滑坡1处,不稳定斜坡11处,黄土塌陷3处,湿陷性黄土分布区段10km。灾害点密度0.8/km,灾害段分布长度比例660m/km。综合评估该区段地质危险性中等。
5.K23~K125+200区段地质灾害危险性小区(C3)
分布于永济市韩阳镇朝家坡村至夏县水头镇上牛村。管线呈北东向穿越运城盆地冲湖积平原区,全长102.2km。
该区段总体地形开阔平坦,地势总体由北东向西南倾斜,第四系松散堆积物厚度较大,边山发育活动性断裂,地面高程在340~480m之间。其中K34~K44区段及K105~K115区段为黄土台地区,高出盆地30~50m不等,前者为涑水河盆周隆起黄土台地,地面高程为360~370m,后者为涑水河与其支流姚暹渠之间隆起的黄土台地,地面高程380~480m,两台地冲沟相对不发育,沟谷较浅,地表岩性为第四系中更新统粉土。为中等湿陷性黄土,其危害小,地质灾害危险性小。在K105右2km处GL1地裂缝延伸方向距管线约4km,预测地质灾害危险性小。
在永济市东北K48至K54区段,穿越涑水河下游的伍姓湖区,分布6km长的盐渍土和软土,地下水水位埋深0~3m,盐渍土对管道工程存在盐胀和侵蚀作用,其危险性小;该区段下部存在一定厚度的淤泥质粘土,淤泥、软土,工程地质性质较差,易产生不均匀沉降,对管道形成危害,其地质灾害危险性小。
在K33+250处,管道第一次穿越涑水河,涑水河束流归渠排污,渠宽约10m,水宽5m,深1.0m,两侧河床宽阔,无洪水冲蚀威胁,地下水水位小于3m,无盐渍土分布。在K119处,管道第三次穿越涑水河,河床浅而窄,无水流,洪水冲蚀可能性小。
运城分输站位于K95附近,地形平坦,无灾害发育,也无潜在地质灾害威胁,综合评估站址区地质灾害危险性小。
总之,该区段地质环境条件复杂程度较简单,总计有4种地质灾害,盐渍土、软土分布区段6km,湿陷性黄土分布区段20km,地裂缝1条,灾害点密度0.04个/km,灾害点分布长度比例250m/km。综合评估该区段地质灾害危险性小。
6.K125+200~K164+700区段地质灾害危险性中等区(B2)
分布于夏县水头镇上牛村至侯马市上马镇西阳,呈西南,全长39.5km。
该区段穿越峨眉山断隆黄土台地区东部,地面高程500~660m。地表岩性为第四系中上更新统黄土类土。地处侵蚀作用最为强烈的地段,冲沟极为发育,沟壑纵深,地形支离破碎,切割深度30~100m,穿越大沟谷20余条。沟谷形态多呈深“V”字型,近沟口呈“U”字型,沟坡坡度30°~70°,有的近直立。拟建工程在施工开挖过程中易诱发崩塌、滑坡,并加剧已有不稳定斜坡失稳而遭受其危害,其地质灾害危险性中等。
该区段地表岩性为第四系上更新统风积坡洪积黄土,属中~强湿陷性黄土,黄土湿陷地质灾害危险性小—中等。穿越沟谷均易遭受洪水冲蚀,地质灾害危险性中等。
总之,该区段地质环境条件复杂程度中等,总计有3种地质灾害类型,湿陷性黄土分布区段长度30km,不稳定斜坡21处,滑坡4处,洪水冲蚀多处,灾害点密度0.6个/km,灾害点分布长度比例750m/km。综合评估该区段地质灾害危险性中等。
7.K164+700~K170、K180~K258、K261+500~K278区段地质灾害危险性小区(C4、C5、C6)
分布于侯马市上马镇西阳呈西南至洪洞县明姜镇晋家庄,全长99.8km。
管线近南北向穿越临汾盆地西部,地势总体北高南低且由西部微向东倾斜,地形较平坦开阔,地面高程400~500m,松散堆积物厚度大,最深达2000m,由于基底隐伏断裂发育,新构造运动强烈,地震动峰值加速度为0.20g,对应基本烈度为Ⅷ度,发育多条地裂缝,调查区范围内有两条(GL2、GL3),延伸方向距离管线分别为2.5km、4.2km,目前较稳定。预测评估地质灾害危险性小。
K223+500~K242+500区段为汾河盆周隆起黄土台地,台面高程440~510m,南部高出盆地30m左右,北部与冲洪识倾斜平原接壤,冲沟较发育,其穿越五条大沟,沟谷形态多呈宽“U”型,坡高10m左右,坡体基本稳定,拟建工程在开挖过程中引发坡体失稳可能性小,地质灾害危险性小。该段地面岩性为风积黄土,湿陷系数介于0.03~0.07之间,为中等湿陷性黄土。
K200~K278区段,管线基本沿冲洪积倾斜平原敷设,地面高程500~600m,冲沟发育一般,较大型沟谷9条,其沟谷形态多呈宽“U”型,边坡一般基本稳定,直立高陡的稳定性差,拟建工程在施工开挖过程中较易诱发边坡失稳,地质灾害危险性小,较大的沟中多堆积有全新统冲洪积物,多数沟具洪水冲蚀威胁,但危险性较小,三条沟由于人类工程活动强烈,人工松散堆积物贮量丰富,为泥石流的发生提供了物质来源,为潜在泥石流沟,中等易发,洪水冲蚀和潜在泥石流地质灾害危险性小。
侯马、洪洞分输站分别位于K168、K254附近,侯马分输站至侯马油库分支线约4km。两个站址区及分支线无地质灾害发育,也无潜在地质灾害威胁,综合评估地质灾害危险性小。
总之,该区段地质环境条件复杂程度中等,总计有3种地质灾害类型,湿陷性黄土分布区段19km,潜在泥石流沟3条,地裂缝2处,灾害点密度0.07个/km,灾害点分布长度比例200m/km,综合评估该区段地质灾害危险性小。
8.K170~K180和K258~K261+500区段地质灾害危险性大区(A2、A3)
分布于汾河及漫滩区,长度13.5km。
管道两次穿越汾河,并沿汾河漫滩敷设。汾河河床宽约300~500m,水面宽20~60m,水深2~5m,岸边由于洪水冲蚀发育一些小型的坍塌。地质灾害危险性小。另外汾河河床及漫滩地段地下水水位埋藏较浅,约1~3m。地层中发育较厚的中、细粉砂层,据临近标贯试验确定Ⅷ度地震烈度下存在砂土液化,液化等级为 Ⅲ—Ⅱ级。据史料记载临汾盆地发生过多次地震液化事件,预测地质灾害危险性大。
总之,该区段地质环境条件复杂程度中等,总计有3种地质灾害,不稳定斜坡1处,岸边坍塌4处,砂土液化2处,灾害点密度0.5个/km,灾害点分布长度比例1000m/km,综合评估该区段地质灾害危险性大。
9.K278~K335区段地质灾害危险性大区(A4)
分布于洪洞县明姜镇晋家庄至灵石县马和乡杨家源村东,全长57km。
管线近南北向穿越霍州盆周隆起侵蚀黄土台地和灵石褶皱断块侵蚀低山区,该区段人类工程活动强烈,主要以采煤为主。
本区段属霍西煤田区,各煤矿区上部2号煤已基本采空,正在向下开采9、10、11号煤层。形成了大面积新、老采空区。局部地区为多层采空区。已导致地表形成采空塌陷型地裂缝地质灾害,规模较大,小型煤矿区主要形成中、小型塌陷和地裂缝。该区段共调查采空导致的地裂缝40条,大型的16条,中型的40条,小型的4条,塌陷6处,目前均处于不稳定状态。由于今后开采规划的范围扩大和下层煤的复采,将会扩大和加剧地面变形破坏,对管道危害程度大,预测地质灾害危险性大。
K278~K290区段为黄土台地区,松散覆盖层厚,地形虽然较为平整,但所处地貌位置为冲沟向上源侵蚀较发育区,预测地质灾害危险性小。表层黄土具中等~强湿陷性,预测黄土湿陷地质灾害危险性中等一大。
K315~K335为低山区,地形切割强度,冲沟发育,相对高差大,沟深坡陡,形态多呈深“V”型,沟深100m左右,上部岩性为垂直节理发育的第四系上更新统黄土,厚10余m,中部为中更新统粉质粘土,其下为新近系上新统粘土,有的沟底出露二叠系砂岩。沟坡坡度一般为 50~90°,不稳定斜坡广布,是滑坡、崩塌易发区。拟建工程在施工开挖过程中易引发坡体失稳,并遭受其危害,地质灾害危险性中等~大。另外,该区段洪水冲蚀和泥石流的地质灾害危险性小~中等。
综上所述,该区段地质环境条件复杂,人类工程活动强烈。总计有8种地质灾害类型,地裂缝40条,塌陷6处,不稳定斜坡12处,滑坡2处,崩塌4处,泥石流沟2处,洪水冲蚀多处,黄土湿陷性段20km。综合评估,灾害点密度1.1个/km,灾害点分布长度比例800m/km。综合评估该区段地质灾害危险性大。
10.K335~K365区段地质灾害危险性中等区(B3)
分布于灵石县马和乡杨家源村东—介休市三佳乡南两水,全长30km。
管线北北东向穿越盆周隆起黄土台地进入太原盆地,地面高程770~1030m,总体地势由南向北逐渐降低,台地沟谷较发育,沟谷形态呈“V”型,少量呈窄“U”型,沟深一般10~50m,谷坡300~600,崩塌、不稳定斜坡发育,地质灾害危险性小~中等,洪水冲蚀轻微—中等,N6泥石流对管道危害小,预测地质灾害危险性小。另外在进入盆地区介休市龙头镇—三佳镇一带,管线穿越由于超量开采松散岩类孔隙水而引发的地面沉降边缘区,目前沉降边缘区尚未发现土地及民房变形损坏现象,预测地质灾害危险性小。另外该段台地区,黄土湿陷系数位于0.03~0.07之间,为中等湿陷性黄土。
总之,该段地质环境条件复杂程度中等,总计有6种地质灾害类型,其中,崩塌5处,泥石流1处,洪水冲蚀4处,不稳定斜坡3处,地面沉降区段5km,湿陷性黄土分布区段10km,灾害点密度0.5个/km,灾害点分布长度比例400m/km。综合评估该区段地质灾害危险性中等。
11.K365~K394+800区段地质灾害危险性小区(C7)
分布于介休三佳乡南两水~平遥县沿村堡乡东大间村东,全长29.5km。
管线近北东向穿越冲洪积倾斜平原区,地面高程760~770m,总体地势东南高,西北低,冲沟不发育,仅有一条沟谷有洪水冲蚀现象,地质灾害危险性小,地表岩性为第四系中更新统冲洪积粉土,湿陷性弱或无。
总之,该区段地质环境条件复杂程度简单,地质灾害类型单一,综合评估该区段地质灾害危险性小。
12.K394+500~K430区段地质灾害危险性大区(A5)
分布于平遥县沿村堡乡东大间村东至祁县晓义乡张家堡东,全长35.5km。
管线近北东向穿越冲洪积倾斜平原区,地势开阔平坦,地面高程760~770m之间,总体地势北高南低,冲沟不发育,仅有一条大河——昌源河从K412+200处通过,由于上游建有子红水库,洪水冲蚀危险性小。
该区段基底隐伏断裂发育,并处于断裂构造转折部位,主要地质灾害是受构造控制的地裂缝,其发育密度集中,规模也大。断续延伸,共发育9条,最长达20余公里,最短几十米,最宽1.5m,窄者春夏季开裂,冬季闭合,宽者形成壕沟,局部地段下错20~50cm,导致地面起伏,水井破坏,所经之处已导致公路下错,房屋毁损弃住,土地不能正常耕种,危害巨大,损失严重。据调查每年都有新的发展,处于不稳定状态,预测评估地质灾害危险性大。
祁县分输站位于K425处,到东观油库分支线长约4km,站址及分支线均位于地裂缝发育区域,工程建成后预测遭受地质灾害危险性大。预测评估地质灾害危险性大。
该区地质灾害类型单一,但地裂缝地质灾害危险性大,灾害点密度0.2个/km,灾害点分布长度比例800m/km,综合评估该区段地质灾害危险性大。
13.K430~K472区段地质灾害危险性小区(C8)
分布于祁县晓义乡张家堡东至榆次区鸣谦镇北砖井村东,全长42km。
管线近南北向,主要穿越于冲积平原区,宽阔平坦,最北部为冲洪积倾斜平原区,地势北高南低,地面高程介于770~840m之间,最低点位于乌马河、潇河和张花营至西荣一带,地面高程为771~772m之间,乌马河和潇河由于近下游区,一般无水,洪水冲蚀可能性小。K451~K464张花营至西荣地形较低,地下水位为0.20~3m,为盐渍土分布区,分布面积50km2,管线上分布区段 13km,该盐渍土为轻微盐渍土,对管道具有盐胀和侵蚀作用,其危害程度小,预测地质灾害危险性小。
总之,该区段地质环境条件简单,地质灾害类型单一,灾害点密度0.025个/km,灾害点分布长度比例为300m/km。综合该区段评估地质灾害危险性小。
14.K472~K495区段地质灾害危险性大区(A6)
分布于榆次区鸣谦镇北砖井村东至太原市杏花岭区西岗村,全长23km。
管线近南北向穿越太原东山褶皱断块侵蚀中低山区和黄土丘陵台地区,地形起伏不平,相对高差较大,沟谷深切,管线穿越地面高程840~1058m,沟谷形态多呈“V”字型,边坡坡度25°~60°间。出露基岩多为二叠系砂页岩,风化强烈,地质构造较发育。
该区段人类工程活动强烈,主要以采煤为主。分布大、中型煤矿5座,小型煤矿十几座。3#煤已基本采空,现主采15#煤,已形成大面积采空区,引发的地裂缝、塌陷灾害比比皆是,本次粗略调查地裂缝20条,塌陷20处。大矿引发的地裂缝规模较大,形成裂缝塌陷区,小煤矿形成的地裂缝规模较小、塌陷多为中、小型。地裂缝大型的6条,中型的7条,小型的7条,已造成土地弃耕、房屋损坏、村庄搬迁等危害,损失巨大。目前均处于未稳定状态,对管道危害程度大,预测地质灾害危险性大。
该区段滑坡、崩塌也较发育,拟建工程在施工开挖过程中易引发边坡失稳,对工程施工构成威胁。预测地质灾害危险性中等。该区段黄土为中等—强湿陷性,局部已引发路基变形开裂,另外在K473~474+100区段存在20世纪三四十年代修建的防空洞,埋深3~10m,断面面积2m×2m,分布面积约1km2,拟建工程在施工开挖过程中和建成运营后可能引发和遭受其塌陷灾害。预测地质灾害危险性小。
总之,该区段地质环境条件复杂,地质灾害类型有8种,其中采空地裂缝20条,塌陷20处,湿陷地裂缝1条,滑坡12处,崩塌2处,不稳定斜坡3处,湿陷性黄土分布区段约8km,人工洞穴段1km,岩溶塌陷3处。灾害点密度37个/km,灾害点分布长度比例 840m/km,综合评估该区段地质灾害危险性大。
15.K495~K508末站及油库区段地质灾害危险性中等区(B4)
分布于太原市杏花岭区西岗至北郊区赵家山末站至西焉村油库区,全长13km。
管线穿越地貌类型为梁状黄土丘陵和盆周隆起黄土台地区,地表岩性多为黄土,地形起伏不平,地面高程850~980m,沟谷发育,沟深一般10~30m,边坡坡度为30°~70°,坡体不稳定,易形成崩塌和滑坡,拟建管线施工开挖过程中易引发和加剧边坡失稳而遭危害,地质灾害危险性小。另外,地表黄土湿陷系数介于0.03~0.075之间,为中等—强湿陷性。地质灾害危险性小—中等。
管道于K501+500处,穿越汾河一级支流杨兴河,洪水冲蚀的可能性小,其北部支沟为太原垃圾场,管线穿越时要避开垃圾土敷设,预测地质灾害危险性小。
末站位于赵家山村西,地形较复杂,冲沟发育,边坡高8~15m,坡度较陡,边坡易坍塌,工程建设和运营过程中易诱发坡体失稳,预测地质灾害危险性中等,综合评估地质灾害危险性中等。
总之,该区段地质环境条件复杂程度中等,地质灾害类型有2种,不稳定斜坡4处,湿陷性黄土分布区段8km,地质灾害点密度0.4个/km,灾害点分布长度比例660m/km,综合评估该区段地质灾害危险性中等。
⑻ 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(Si)、影响管道灾害的诱发因素——次要因子(Bi)、管道已发生灾害——现状因子(Gi)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(Gi)
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:
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:
[ai]——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。
⑼ 地质灾害防治措施的建议
地质灾害总防治原则是“以防为主,防治结合,及时治理,因地制宜。”根据本工程特点及山西支干线地质环境条件和地质灾害发育的具体情况,提出地质灾害的防治建议如下:
(一)地质灾害防治分级
根据已有和潜在地质灾害对拟建工程的危害程度及危险性,将评估区地质灾害分为重点防治点(段)、次重点防治点(段)和一般防治点(段)。分述如下:
1.重点防治点(段)
(1)管线穿越的霍西煤田、东山煤田采空区、平遥祁县地裂缝密集区、黄河、汾河砂土液化区,均作为地质灾害重点防治地段,防治工作需在工程建设前进行。
(2)管线沿线穿越的不稳定斜坡,H1、H3、H19滑坡、B10崩塌要进行重点防治,防治工作需与工程建设同步进行。
(3)对运城盆地GL1地裂缝、临汾盆地GL2、GL3地裂缝要进行重点防治,防治工作与工程建设同期进行。
2.次重点防治点(段)
(1)管线穿越的湿陷性黄土区、盐渍土、软土、人工堆积土分布区,泥石流(潜在泥石流),洪水冲蚀对管道有一定的危害,防治工作需与工程建设同步进行。
(2)对离管线较近、对管线有潜在威胁的不稳定斜坡、滑坡、崩塌等,防治工作可在工程建设后进行。
3.一般防治点(段)
对离管线较远的地质灾害点,作为一般防治点,防治工作可视工程情况而定。
表9-20 山西支干线各站场地质灾害危险性综合评估一览表
(二)地质灾害防治措施
针对各种灾种(包括潜在的地质灾害)的特点、发展演化的过程和阶段以及制约和诱发因素,提出防治对策与措施的建议如下:
1.采空塌陷和地裂缝
考虑到管线穿越的霍西煤田、东山煤田采空区地裂缝、塌陷灾害发育,现状和预测地质灾害危险性均大,工程治理难度较大,建议管线避让,重新踏勘选线。
建议在霍州—灵石段管线沿大运高速公路东侧50m外穿越,该区段绝大部分地段未开采,可为管线留设保护煤柱,或部分利用高速公路留设的保护煤柱,另外遇到采空塌陷和地裂缝地质灾害少,易于治理,但地形高差较大,不稳定斜坡较多。原管线长66km,改线后58.4km,较为经济,改线方案见图9-8。
太原东山煤田区,管线向西避让穿越东山煤矿、长沟煤矿等采空区和人类活动密集区;向东避让虽可减少采空区行走线路,同时也遇到了一些大型采石厂矿和其他问题。管线在工程勘察阶段需重点勘察,并在工程建设前,对地裂缝、塌陷进行治理。该段宜全部采用抗变形结构铺设管道,其方法是在输油管道底部铺设一定厚度的钢筋混凝土层,必要时在管道两边加设钢筋混凝土墙,形成钢筋混凝土框,并在管道两侧预留一定的错动空隙。
2.地裂缝
对运城盆地、临汾盆地GL1、GL2、GL3地裂缝延伸方向可能涉及的地段,管道宜采用抗变形结构。并对其地裂缝设置变形观测装置,定期观测。
平遥—祁县地裂缝发育密集且规模大,地质灾害危险性大,危害程度大,影响管线长同时威胁祁县分输站安全,采取一般治理工程效果不一定有效,建议管线避让,重新选线。提议管线从平遥城西K380北上绕过地裂缝密集区后沿两条裂缝间(GL11与GL12)穿越至K430处与原线相交,分输站也设此地,可减少其危险性。原线路长50km,改线长度约51.3km,改线方案见图9-18。为防患于未然该段管材及管道敷设均宜采用抗变形结构。并对GL4、GL7、GL10、GL12地裂缝设置变形观测装置,定期观测。
3.不稳定斜坡
管线穿越不稳定斜坡较多,在施工开挖过程中首先要采取预防措施,防止坡体坍塌。①针对不同高度、不同坡度、不同岩性的坡体选择安全坡比;②减少坡体前缘压力,施工工程活动和材料堆放距离坡缘20m以上;③为管道砌筑护体;④尽量不要大面积破坏原有坡体形态;⑤必要时削方减载处理。
4.滑坡、崩塌和岸边坍塌
避让管线穿越的H1、H3、H19滑坡,B10崩塌。对汾河岸边坍塌地段要加大管道埋设深度,同时对岸边进行砌护等措施。
5.泥石流和洪水冲蚀
(1)在管线经过的洪水冲沟和泥石流沟时,修建防冲蚀护坡等防护工程,应加大埋设的深度,同时要加保护层。
(2)在管道沿线应加强植树种草,以利水土保持。
6.地面沉降
管线穿越介休地面沉降的边缘地带,为防止地面沉降引发的地裂缝危及管道,该段管材宜采用抗变形结构。
7.黄土湿陷
对于Ⅰ级、 Ⅱ级自重或非自重湿陷性黄土采取换土或强夯法处理。
对于m级自重或非自重湿陷性黄土应采取冲击碾压、土桩挤密法处理。同时做好坡面排水工作。
8.盐渍土盐胀与腐蚀
(1)首先在选输油管材时,应选用抗腐蚀性强的管材,同时管外采用先进的防护层等抗腐蚀工艺。
(2)适当加大管道的埋设深度,设置隔离墙等。
(3)埋设管道的基槽回填前,底部应铺设一定厚度的粗砂层,以隔断有害毛细水上升通道。
9.地震液化
根据今后工程地质勘察资料提供的液化层的深度分别采取挖除液化层、加密法。如振动加密、砂桩挤密,强夯等措施。
图9-18 管线绕避构造地裂缝改线方案图