淺析地質災害對油氣管道的危害及影響因素

祁 壯

(成都理工大學 四川 成都 610066)

一、油氣管道地質災害主要類型

(一)斜坡。由于脫落物質的組成和運動方式不同，造成斜坡災害的類型也不同，一般情況下可以分為崩塌、滑坡和泥石流三類。

1.滑坡。滑坡是指斜坡上的土體或巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人為等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體或者分散地順坡向下滑動的自然現象。滑坡對管道會造成壓覆擠壓和拉裂破壞，依據管道處于滑坡體的位置可以分為以下四種：①當油氣管道位于滑坡體中，滑坡體在下滑力的作用下移動時，若下滑力大于管道抗剪切力則會發生管體斷裂。②當管道位于滑坡體前緣滑動面下方，滑坡體在堆積在管道之上對油氣管道在造成壓覆，使管體位于新的滑坡體中，日后降雨、地震等影響下滑體移動，則可能剪斷管道，造成新的隱患。③當管道位于滑坡體外但在次級影響區范圍內，盡管管道不直接受滑坡體的影響，但是在滑坡體移動后則會形成的不穩定地形，日后遇到降雨，地震等則會產生移動，對油氣管道造成損壞。④當管道與滑坡體處于平行時候，若管道的抗拉賬強度大于滑坡體的下滑力，則會對管體造成摩擦損害，以至于加劇管體的腐蝕程度；若管道的抗拉張強度小于下滑體的下滑力，則會在強拉張力的作用下斷裂。

2.崩塌。崩塌是指在較陡斜坡上的巖土體在重力作用下，突然脫離母體在短按時間內崩落、滾動、跳躍堆積在坡腳(或溝谷)的一種現象。多產生于陡峻的斜坡地段，節理裂隙發育，巖體破碎的地方。若管道敷設于陡坡或陡崖地帶，當巨石從高處落下時，由于勢能較大，所產生的動能也大，極有可能使管道變形，甚至破裂。

3.泥石流。指山區小型流域內，突然暴發的包含有大量泥沙和石塊的固、液相顆粒流體，是由于強降雨而形成的一種特殊洪流，稱之為泥石流。主要發生在植被覆蓋率低，基巖較破碎，巖土結構疏松，崩塌與沖溝發育的地方和較厚松散層斜坡體。一旦發生于油氣管道的危害極大。由于泥石流一般攜帶大量碎石泥沙，所具有勢能強度遠遠大于油氣管道抗剪切力，在表現形式中：①若在沖溝中危害表現為下切侵蝕，以至于管道裸露遭受碎石泥沙的沖擊破壞。②在泥石流末端或是堆積區，對油氣管道有輕微下切侵蝕和側蝕作用。

(二)水毀。指主要由水動力引起的地質災害要受降雨控制，表現為溪流和洪水沖擊、地表沖刷、坡面滑垮塌、沖溝、河床下切、河流改道等。根據水毀災害發生位置的微地貌形態可分為坡面水毀、河溝道水毀和臺田地水毀三類。其中前兩者由于無集中水流，破壞力較小。但河溝道水毀對管道影響最為嚴重，在較為集中地水流作用下，使管道出現裸露、懸管、漂管、彎曲變形。長時間裸露沖擊以及承受水體托浮力管道被變形破壞。

(三)塌陷。塌陷指在人為和自然地質因素作用下,地表巖土斷錯坍塌,形成塌陷坑、洞、槽的地質現象。按成因分為地下水抽取致塌、滲水致塌、振動致塌、荷載致塌、采空致塌等。城市燃氣管道,建筑物地基沉降塌陷、地下水位下降塌陷和滲水塌陷對管道安全構成巨大威脅;對于長輸管道,如果途經礦區,采空致塌將嚴重影響管道的安全運營。

(四)構造。由構造所引起地質管道活動對油氣管道影響最為嚴重的有地震和斷層。地震作用會是管道周圍的巖土完整性和連續性被破壞。另外，地震所產生的地震波波及范圍廣，會造成管道及輔助設施的破壞，尤其是在管道焊接薄弱和后期腐蝕較嚴重的地方。地震另一個危害就是會造成地面的不均勻沉降而使管道地基失去支撐力，造成管道的懸空，軸向拉力增大而被破壞。斷層是地殼巖層因受力達到一定強度而發生破裂,并沿破裂面有明顯相對移動的構造現象,分為走滑斷層、正斷層和逆斷層三種基本形式。一般而言,走滑斷層隨管道與斷層跨越角度的不同而產生壓力或拉力;正斷層則增大埋地管線的拉力,管線產生拉彎作用;逆斷層則使管線產生壓彎作用。

二、油氣管道地質災害影響因素

(一)地質條件。地質條件是油氣管道地質災害發生的主要因素。斜坡、構造、坍塌都明顯受控于地層，巖性以及構造斷裂的控制。例如滑坡在第四紀與第三紀松散堆積物易發生，其次是在軟質巖石，只有在經歷長時間的風化作用后形成破碎，產生大量松散堆積物。硬質巖石至于在特定條件下才會發生，比如發生地震，斷層破碎，人為爆破。崩塌主要發生在地層為硬質巖石夾雜軟質巖石和松散堆積物，斷裂；節理裂隙發育的地方。地震，活動斷層等，由地殼內動力地質因素也會引起各種地質災害對油氣管道造成破壞。

(二)地形地貌。地形地貌是油氣管道地質災害發生的決定因素。在山地，丘陵，河谷以及人工開鑿的斜坡都是影響地質災害的發生，另外坡度越陡會對泥石流提供更大的動能，危害性更大。經過統計，山地地貌單元是最頻繁發生地質災害的地方。

(三)水文條件。水是油氣管道地質災害發生中作為最為活躍的誘發因素。可以主要分自然降雨和地下水兩種類型。通常對于部分地質災害有著促進與觸發的作用。例如使巖土體的粘聚力與內摩擦力；抗剪切力降低，軟化巖土造成侵蝕，塌陷等。另外靜水壓力和動水壓力均可造成滑坡，泥石流等災害。水毀也是經常發生在大暴雨或者連續降雨之后。

(四)人類生產活動。隨之社會不斷發展，人們對于自然地破壞日益嚴重。據統計，50%以上的地質災害發生的主要原因是人類行為。尤其是不符合科學的開墾土地，破壞植被覆蓋以及工程建設等情況均會造成災害的發生。其中最為嚴重的是工程建設活動，會造成新的災害隱患。例如改變原有的地形地貌，開挖山體造成受力不平衡，工程建設的需求導致原地表水和地下水的的補給與排泄方式，爆破施工導致巖土松動等。

三、結束語

總言而之，由于地質災害對油氣管道的影響大，破壞性強，常常造成巨大的損失。我國在防治措施方面為了避免地質災害對管道破壞，應在管道勘察設計階段應當盡量避繞穩定地質區域；無法避繞，則應根據地質環境狀況，充分考慮和預測可能出現的災害形式和規模，采取科學合理的敷設方案和預防措施，盡可能增加管道對地質災害的抵抗能力。對于在使用的管道，還應強加災害監測和應急方案管理工作，以便及時應對可能出現的災害事故，并把災害損失降到最。