王金榮1 廖方建1 張雷1 蘭旭彬2 姚安林2 蔣宏業(yè)2 徐濤龍2

1. 中航油彭州管道運輸有限公司； 2. 西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院

摘  要：以航油管道為研究對象，以成都盆地為地域環(huán)境，著(zhù)眼于管道所經(jīng)地區的地災類(lèi)型，介紹其辨識方法和防治措施；重點(diǎn)針對滑坡災害，概述了基于SPH-FEM耦合分析模擬和基于InSAR的地質(zhì)災害監控兩大關(guān)鍵技術(shù)，為航油管道滑坡段管道的安全輸送提供支持。

關(guān)鍵詞：山地航油管道；滑坡地質(zhì)災害； SPH-FEM耦合法； InSAR地災監測

中航油彭州管道運輸有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)彭州管輸公司）管轄的彭州煉油廠(chǎng)至雙流國際機場(chǎng)的航油輸送管道（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“成彭管道”）途經(jīng)青白江區、龍泉驛區等地，全長(cháng)195.7 km，作為雙流機場(chǎng)的“生命線(xiàn)”，每日為其輸送4800 t航油。成彭管道地域跨度大，沿線(xiàn)地質(zhì)條件復雜，災害頻發(fā)，且以滑坡、水毀為主。 2019年初步識別出7處高風(fēng)險點(diǎn)及5處中風(fēng)險點(diǎn)。有必要對常見(jiàn)地災進(jìn)行識別與防控，輔以地災管控關(guān)鍵技術(shù)，保證航油安全輸送。

1 地質(zhì)災害辨識

成彭管道主要穿越成都平原及其東部的龍泉山脈，途經(jīng)平原、丘陵及低山等地貌。通過(guò)現場(chǎng)踏勘，管道沿線(xiàn)地區典型地災類(lèi)型包括水毀、滑坡、泥石流、崩塌。

（1）水毀災害。地 質(zhì) 災 害 主 要 以 坡 面 和 河（溝）道水毀為主（圖 1）。需要調閱和調查當地水文資料（暴雨頻率等）、災害點(diǎn)地形地貌（坡長(cháng)等）、管敷情況（埋深等）等 。

（2）滑坡災害�；�坡是成彭管道最主要的地質(zhì)災害（圖 2），對其辨識通�；�于以下特征：①地形地貌特征：滑坡在斜坡上多呈圈椅狀、馬蹄狀或有多級異常臺坎分布；②地層特征：滑坡體的巖層和土體與未滑動(dòng)的斜坡有明顯差異，通常較松散、凌亂；③邊界特征：在滑坡后緣通常有順坡向擦隙；④水文特征：滑坡會(huì )破壞原有的水力聯(lián)系，造成地下水流動(dòng)路徑、排泄地點(diǎn)等改變。

（3）泥石流災害。泥石流的辨識，主要有以下特征：①物源特征：易發(fā)生于溝谷兩側山體破碎松散 物質(zhì)較多、滑坡垮塌等現象明顯、植被稀少等的溝谷區；②地形地貌特征：溝谷側方山體陡峻，上下游高差大等有利于泥石流的形成；③水源特征：暴雨多發(fā)及冰雪季節性消融等有利于泥石流形成的區域。

（4）崩塌災害。崩塌的辨識主要根據坡體的地形地貌和地質(zhì)結構特征：①坡度大于60°，且高差較大；②坡體內部裂隙發(fā)育，使之與母體形成了分離之勢；③坡體前部存在臨空，或有崩塌物發(fā)育。

2 地質(zhì)災害防治措施

（1）水毀防治措施。根據管道工程需要設置擋土墻、擋土坎、梯田坎、截水溝、排水溝等，汛期應重點(diǎn)加強管道沿線(xiàn)巡線(xiàn)力度，對河床下切或局部塌陷進(jìn)行風(fēng)險評估，定期進(jìn)行水工保護措施巡查修補，提前制定管控措施防災減災以降低風(fēng)險。

（2）滑坡防治措施。 2019年龍泉山區持續降雨，滑坡地質(zhì)災害頻發(fā)，公司組織地災專(zhuān)家對龍泉山區管道開(kāi)展了徒步巡線(xiàn)排查，發(fā)現重大隱患點(diǎn)2處，隨即實(shí)施了一系列管控措施。①生產(chǎn)運行中心利用遠程視頻監控對涼風(fēng)埡地災點(diǎn)實(shí)時(shí)監控。②加強巡線(xiàn)頻次，制作重大隱患點(diǎn)的專(zhuān)項巡檢記錄，每日在巡線(xiàn)管理微信群中匯報地災點(diǎn)情況。③強化“監控監測”，開(kāi)展滑坡區全站位移監測工作，在管道設置應力應變監控。④持續加大科研投入，分別開(kāi)展《航油管道土質(zhì)滑坡下的力學(xué)響應及其防控對策研究》《基于InSAR的成彭管線(xiàn)地質(zhì)災害監控技術(shù)應用研究》和《基于InSAR技術(shù)的航油管道微滲應用技術(shù)研究》等專(zhuān)項研究，突破關(guān)鍵技術(shù)，助力災害防治。

（3）泥石流防治措施�？蓪�管道進(jìn)行配置壓重及鋼筋混凝土加重的抗浮措施，同時(shí)可設置防沖墻以阻止溝谷與河道的持續下切；基于敷設在基巖主溝道內的管道，可采用鋼筋混凝土護面加錨筋的結構形式，將管道緊緊嵌固在基巖內。

3 地質(zhì)災害管控關(guān)鍵技術(shù)

（1） SPH-FEM耦合分析關(guān)鍵技術(shù)�；�坡占成彭管道總災害的69.23%（圖 3），對管道安全帶來(lái)較大的威脅。

為避免滑坡作用下滑坡體及管內輸送介質(zhì)發(fā)生大形變而致使計算終止，采用光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)法（SPH），將問(wèn)題域離散成一系列不依賴(lài)于網(wǎng)格的粒子；針對滑床及管體小變形區域，采用傳統的更具效率的有限元法（FEM），并在其交界面處通過(guò)設置接觸形式，實(shí)現SPH-FEM算法的耦合，最大限度發(fā)揮兩者優(yōu)勢，實(shí)現滑坡下土―管―介質(zhì)多物理場(chǎng)完全耦合建模（圖 4）�？紤]模型整體重力，并與時(shí)間相關(guān)聯(lián)，最大程度復原滑坡演變過(guò)程，并獲取不同時(shí)刻下管體應力/應變及位移情況，為管體防護工作提供理論支撐與技術(shù)指導。

（2）基于InSAR的地質(zhì)災害監控關(guān)鍵技術(shù)。采用衛星遙感監測技術(shù)（InSAR）對成彭管道災害多發(fā)的管段進(jìn)行監測。通過(guò)InSAR廣域處理，對管道全區域進(jìn)行普查，實(shí)現對隱患點(diǎn)變化趨勢的動(dòng)態(tài)跟蹤；并通過(guò)每12天一次的時(shí)序變形監測分析，對有緩慢形變的區域及時(shí)分析和預警，對已變形的災害區域二次預 警和防范。專(zhuān)題數據包括所有形變點(diǎn)云的經(jīng)緯度位置信息，形變速率，內檢驗經(jīng)度信息，每一時(shí)刻形變量信息。專(zhuān)題圖表包括管線(xiàn)區域的形變速率、時(shí)序形變趨勢、累積形變量、形變面積、沉降區域的邊界等信息（圖 5）。

4 結論

地質(zhì)災害嚴重威脅山地管道運行安全。合理運用現場(chǎng)地質(zhì)災害辨識、 InSAR衛星遙感監測技術(shù)及SPHFEM耦合分析等技術(shù)，可以為防災減災提供有力技術(shù)支撐，從而保障山地管道安全運行。

作者簡(jiǎn)介：王金榮， 1979年生，山東濰坊人，工程師，從事油料儲運及安全管理與技術(shù)研究工作。聯(lián)系方式：13302068058， wangjr@cnaf.com。

通訊作者：徐濤龍， 1984年生，浙江諸暨人，講師，博士，從事管線(xiàn)力學(xué)及油氣管道風(fēng)險評價(jià)等研究。聯(lián)系方式：18280099577， swpuxtl@163.com。