Analysis of disaster risk to oil and gas pipelines and the effect of CFG reinforcement on high-fill slopes in Yunnan
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摘要:
文章旨在研究位于云南省安宁市的某重点建设项目中填方边坡的稳定性及对坡脚油气管道的影响。该项目于2023年初形成了长近1.6 km、最大高度约42 m的高填方边坡,由于场地规划选址的限制，在高填方边坡坡脚平行埋设有4条油气管道，边坡坡脚距离最近的管道仅有7 m，这给油气管道的安全带来了严重威胁。研究采用FLAC3D软件，分析了填方边坡对坡脚管道的影响，并探讨了在边坡坡脚布置5排CFG桩的情况下边坡的稳定性。研究结果表明：失稳滑动面仅出现在人工填土内，位于油气管道上方；填方边坡的基本稳定系数为1.305，在暴雨工况下边坡处于基本稳定状态；管道在天然工况下满足稳定性要求，但在暴雨工况下可能导致变形和破裂；边坡坡脚地基增设5排CFG桩后，暴雨工况下管道变形和椭圆度满足规范要求，边坡稳定系数提升了4.2%，但仍未满足规范安全储备要求。建议进一步采取防治措施以保证填方边坡的安全储备。
Abstract:The study aims to investigate the stability of high fill slopes and their impact on oil and gas pipelines at the foot of the slopes in a key construction project located in Anning City, Yunnan Province. The project formed a high fill slope with a length of nearly 1.6km and a maximum height of about 42 m in early 2023. Due to site planning constraints, four oil and gas pipelines were buried parallel at the foot of the high-fill slope, with the closest pipeline being only 7 m away from the foot of the slope, posing a serious threat to the safety of the oil and gas pipelines. FLAC3D software was employed to analyze the influence of the fill slope on the pipelines at the foot of the slope, and to explore the stability of the slope with the installation of five rows of CFG piles at the toe. The results show that the potential failure surface exists only within the artificial fill, above the oil and gas pipelines. The basic stability factor of the fill slope is 1.305, indicating basic stability under extreme rainfall conditions. Under natural conditions, the pipeline meets the stability requirements, but may lead to deformation and rupture under heavy rainfall conditions. With the addition of five rows of CFG piles at the slope toe, pipeline deformation and ellipticity meet the specification requirements under heavy rainfall conditions, and the safety and stability coefficient of the slope increases by 4.2%, yet fails to meet the specification safety reserve requirements. Further preventive measures are recommended to ensure the safety reserve of the fill slope.
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Keywords:
- oil and gas pipeline /
- high fill slopes /
- slope stability /
- CFG pile /
- slope safety reserve
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0. 引言
印度板块向欧亚板块撞击，使得我国西部处于隆升抬起的掀斜区域，河谷地带常发育较多古滑坡。许多学者都对古滑坡的发生时代做过不同的探讨[1 − 2]。随着人类活动的不断扩展，古滑坡的复活成为困扰铁路、公路、水利水电、城镇开发等工程建设的突出问题[3 − 8]。
近年来，古滑坡的研究主要侧重于发育特征和形成机理，大部分古滑坡研究案例分布于西藏、四川、云南、甘肃、贵州等地。许多学者针对不同典型古滑坡开展了富有成效的研究工作，取得了显著的成果。例如，雅鲁藏布江断裂附近西藏加查拉岗村巨型古滑坡具明显的高速远程特征，沿雅鲁藏布江断裂发生的强震可能是该滑坡的直接诱因，岩体受到地震抛掷力作用，原有节理裂隙和新生破裂面发生张剪－拉裂破坏迅速贯通[9]；岷江上游槽谷曲流段松潘县元坝子大型古滑坡，是历史地震引发的大型岩质古滑坡，其发展经历了斜坡裂缝、地震滑坡、河流下切和前缘复活等阶段[10]；茂县叠溪巨型古滑坡为一巨型顺层岩质滑坡，滑坡后壁高陡，与汶川地震诱发的大型同震滑坡特征相似，并且滑坡区域强震频发，推测叠溪古滑坡可能为地震诱发的顺层岩质滑坡[11]；小江断裂带巧家巨型古滑坡成因极可能是由于小江断裂带强烈左旋走滑作用下, 导致巧家东侧山地发生持续性的构造抬升，并在巨大地震活动触发下形成[12]；金沙江巧家段巧家巨型古滑坡估算体积约为 12×108 m3，其发生与坡体形态、岩性特征、断裂带活动及地震等有密切联系[13]；四川盐源县玻璃村特大型玄武岩古滑坡复活，可分为主滑区和侧滑区两种破坏模式不同的区域，降雨作用下滑坡体内渗流场明显变化，孔隙水压力增大，导致古滑坡体开始发生变形，稳定性系数逐渐降低，主滑区具有多级、多次失稳，渐进破坏的特点[14]、川西大渡河泸定段大型古滑坡主要发育于 120 ka 左右、25 ～ 10 ka 和全新世3个周期段，与大渡河断裂带活动性密切相关[15]。
古滑坡因其所处的地形地貌、岩体结构、诱发因素等的不同，具有不同的形成机理：雅江缝合带角不弄巨型古滑坡属于典型的高速远程巨型岩质滑坡，其形成主要包括节理裂隙形成阶段、失稳启动阶段、高速滑动阶段、高速碰撞解体阶段、冲击消能夯实阶段共 5 个运动状态[16]；金沙江断裂带贡觉段雄巴古滑坡发育２级深层蠕变滑带，坡体内发育的深层承压水对斜坡稳定性影响较大，其目前仍处于深层蠕滑中，深层“锁固段”对滑坡的稳定性起关键控制作用，但在降雨－地下水渗流、河流侵蚀和地震等因素作用下，该古滑坡潜在失稳可能性较大[17]；甘肃舟曲垭豁口古滑坡，其变形破坏是在降雨作用下上部块体发生缓慢蠕变并塑性流滑，堆载于中部平台引发中部滑体变形，最终一滑而下刮铲下部滑体进入河道，其上中下三部分滑体是逐步被激活的[18]；甘肃舟曲南峪江顶崖古滑坡可划分为古滑坡崩塌区、滑坡岩体变形区、古滑坡堆积区等3个大区，以及4个古滑坡复活区等7个区域，坡体内断错陡坎和拉裂缝极为发育，在断裂活动和地震作用下形成的破碎岩土体和斜坡结构特征为滑坡复活提供了内因，强降雨作用增加了坡体自重并弱化了岩土体的力学强度，在暴雨期形成的强烈河流侵蚀作用进一步切割坡脚，从而诱发滑坡的复活[19]。这些典型案例的研究成果，为其他古滑坡的研究提供了有益的参考和借鉴。
当前，研究古滑坡采用的技术手段主要基于野外地质调查，有不同学者尝试采用高密度电法和电阻率测深法、EH4音频大地电磁测深仪等物探方法、InSAR识别方法、激光雷达（LiDAR）识别方法等开展多技术融合方法开展调查[20 − 24]。而古滑坡的稳定性分析、威胁范围及发展变化过程等，则主要通过有限元分析[25]、离散元分析[26 − 27]、神经网络分析[28]、离心机模型试验[29]等手段进行模拟分析来开展。
2020年9月17日贵州省晴隆县鸡场镇红寨村发生的红寨滑坡灾害，导致134栋房屋严重损毁，直接经济损失
4020 万元， 127户569人紧急避险。经过现场调查，发现红寨滑坡是一处发展演化较为特殊的古滑坡复活案例，其不同于其他古滑坡为堆积体受扰动的失稳复活，而是滑面逐渐向深部发展演化、古滑床发生多次复活变形的特殊类型，其变形特征及复活机制值得我们深入研究。本文以该滑坡为例，通过变形特征调查、无人机倾斜摄影测量、工程地质勘察、地球物理勘探等手段，分析了红寨古滑坡复活的变形特征和影响因素，其变形特征可为其他该类型灾害的研究分析提供参考，也为云贵山区城镇建设选址和防灾减灾提供借鉴。1. 研究区概况
红寨滑坡位于贵州省黔西南州晴隆县鸡场镇红寨村一二组，距离晴隆县城约33 km（图1）。研究区属于温凉湿润的高原亚热带季风气候区，年降雨量870.2～
2051.4 mm，年平均降雨1506.9 mm，最大日降雨量220.3 mm，最大时降雨量68.1 mm，降水时空分布不均，雨季和高海拔地区降雨较多。 研究区河流属珠江流域北盘江水系大桥河支流，滑坡前缘有1条常年性溪沟（石蚌沟），由西向东径流，汇入大桥河中，流量约20 L/s。斜坡上季节性冲沟十分发育，对残坡积层冲蚀强烈，形成深度2～3 m的顺坡向深沟。![]()
图 1 红寨滑坡区位及地质图Figure 1. Traffic location and topographical map of the Hongzhai landslide area研究区属剥蚀、侵蚀低中山地貌，整体南西高、北东低，相对高差约519 m。区域位于扬子陆块江南复合造山带兴义隆起区（兴义穹盆构造变形区）。研究区位于安谷背斜北东缘，地层为北东倾向的单斜地层，产状36°∠19°。研究区主体出露下三叠统夜郎组（T1y）灰绿色、紫红色粉砂岩、钙质黏土岩等，北东部受河谷切割影响，出露下伏上二叠统龙潭组（P3l）深灰色黏土岩、粉砂岩夹煤层。区内有一条近东西向的区域断层F1穿过，走向约80°，延伸长度约15 km，为平移断层，活动迹象不明显。研究区地震基本烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.05g，反应谱特征周期0.40 s。研究区斜坡结构为顺向坡，岩层倾角略大于坡角，加之坡底河流下切，易发生顺层岩质滑坡。
2. 滑坡特征
2.1 滑坡变形分区
滑坡区整体南高北低，后缘高程912 m，前缘剪出口高程750 m，滑坡体后缘与坡脚高差为162 m。斜坡坡向19°，坡度10°～33°，平均坡度15°，坡体前缘为石蚌沟。滑坡主滑方向26°，滑坡体纵向长约605 m，横向宽约532 m，根据现场调查及勘查，滑体平均厚度25 m，滑坡体积约6.25×106 m3，为深层大型岩土混合滑坡。
根据滑坡变形特征及不同块体间推力的传递方向，将滑体分为4个区（图1）：A区为B、C区下滑后的影响变形区，B、C区为主滑区，D区为破坏隆起变形区。A区是主滑区下滑后岩土体失去支撑而发生的影响变形，发育多条弧形拉张裂缝；受坡体地层岩性的倾向影响，滑体埋藏深度呈现出左侧浅、右侧深的特点，导致B区变形强烈、地表建筑物倒塌损毁严重，C区表现出深大拉张裂缝，房屋大多拉裂破坏但屹立不倒。B、C区在整体滑移过程中，B区沿滑床层面倾向运动逐渐挤压C区，在B、C区剪切错动带部分区段形成长约57 m的挤压侧埂。在B区内部，由于滑体上地表冲沟的切割形成薄弱地带，B区滑块在下滑过程中右侧前缘受阻，而左侧前缘相对临空，B区整体沿冲沟分裂为B1和B2两个次级滑块，B1滑动距离较B2次级滑块远，同时在冲沟内形成长约110 m的挤压翻埂。D区为滑坡体前部区域，左侧部分表现为滑塌破坏，右侧部分表现为隆起鼓胀。
2020年9月17日上午6时，B区居民发现房屋、水泥路面开裂；12时许，裂缝变形加剧，B、C区均有房屋变形开裂，村民上报险情，政府组织应急调查及监测；23时，监测变形进一步增大，政府组织撤离避险； 18日8时，滑体开始进入快速滑移阶段，滑坡左前缘发生滑塌（约1×104 m3），B1区房屋出现变形倒塌；18日10时，12栋房屋倒塌，60%房屋损坏；18日17时，90%房屋损坏。
2.2 滑坡变形特征
滑坡发生后，坡体表面的房屋和基础设施变形严重，居民住房、道路发生拉裂破坏，所处山体左右侧、中部及后缘多处出现拉张裂缝和下挫坎（图2—3）。经过现场变形特征调查，发现滑坡4个分区变形特征不尽相同，各分区变形特征如下：
A区为滑坡后缘变形影响区，由于覆盖层的影响，裂缝断续出现，区内调查到裂缝约28条，裂缝呈折线形，总体走向140°～160°，与岩体中一组节理的走向基本一致（图3b—d）。
B区总体位于滑坡体左侧中部，是本次滑坡变形最大的区域，该区域有较为完整的次级边界（剪切裂缝连贯），同时受B区内冲沟影响，分为B1和B2两个块体。B区左侧缘剪切裂缝长约190 m，走向约20°，裂缝宽20～30 cm，下错150～400 cm，该剪切裂缝为整个滑坡的左侧边界（图3e—f）。B区右侧剪切裂缝长约105 m，走向约50°，裂缝宽35～110 cm，下错120～150 cm（图3j）。由于前缘阻挡支撑条件不同，B1区和B2区运动距离略有不同（图3g—h），B1区前缘临空并发生滑塌，滑塌处有水溢出，水质浑浊，流量约 1L/s，滑移距离10～19 m；B2区由于前缘D区阻隔，滑移距离5.5～7.0 m。此外，坡体上分布约39条走向105°～120°的张拉裂缝，中后部裂缝下错约50～100 cm，最大达到158cm，前部裂缝下错仅5～10 cm（图2）。
C区总体位于滑坡体右侧中部，发育约36条走向60°～80°为主的拉张裂缝，裂缝普遍张开10～40 cm，最大达到105 cm，普遍下错5～25 cm，裂缝造成该区域内房屋普遍受损变形，道路拉张错位。C区右侧缘断续发育2条走向350°～10°的剪切裂缝，一直延伸至滑坡右前缘，该裂缝张开10～37 cm，内侧下错10～46 cm，后部滑移错动距离约1.0 m，前缘部位滑移错动约4～5 m，该条裂缝为滑坡的右边界。
D区为相对阻滑隆起区，区内岩土体滑移下错较小，坡体中存在许多鼓胀裂缝。滑坡左侧前缘部分由于鼓胀挤压形成小型次级滑坡（图3i），体积约 1×104 m3，次级滑坡越过石蚌沟刮铲对岸坡体形成滑塌，堆积物质大部分被流水冲刷，仅在沟边可见约1.9 m高的堆积层；右侧前缘部分由于隆起造成坡体上右侧冲沟沟底被抬高约3.5 m（图3 k），右前缘玉米地隆起发生滑塌破坏，滑塌面上有水渗出。
2.3 滑坡结构特征
滑体：根据勘查（图4）及野外调查，滑体主要为粉质黏土、碎石土、粉质黏土夹碎石组成：粉质黏土主要分布在滑坡中前部水田及旱地里，黄褐色，可塑−硬塑，稍湿，含少量碎石与角砾，顶部含大量植物根系，厚度1.5～7.0 m；碎石土分布于整个滑坡体，灰黄色，稍密，稍湿，碎块石成分主要为灰黄色粉砂岩、黏土岩，强−中等风化，厚度7.8～29.6 m；粉质黏土夹碎石，褐色、黑色，可塑−硬塑状，稍湿，该层仅滑坡前缘和滑坡中部有所揭露，厚度6.0～8.4 m。
滑带：滑带物质主要为粉质黏土夹碎石，呈软塑状，厚度2.0（ZK1）～5.7（ZK4） m，泥质含量相较滑体碎块石土显著增多，夹多层软塑状甚至流塑状粘性土，物理力学性质差，为控制滑坡变形演化的主要软弱面。
根据勘查结果，滑体中存在两层滑带（表1），根据不同钻孔揭露第一层滑带埋深约12.8～23.0 m，厚度1.7～5.0 m，平均厚度3.3 m；第二层滑带位于第一层滑带之下4.2～11.3 m，平均间距7.8 m，平均厚度2.9 m。滑带物质为软塑状粉质黏土及压碎研磨的粉砂岩、炭质泥岩等，所含碎石颗粒大小均匀，3～5 mm，磨圆度较好，且以第二层（下层）含水率较高，普遍呈软塑状。
表 1 双层滑带深度分布范围Table 1. Depth distribution of double-layer slip zone钻孔编号 ZK1 ZK2 ZK3 ZK4 ZK5 ZK6 滑带
深度/m第一层 − 18.0～23.0 18.0～22.0 15.0～16.7 16.0～19.6 12.8～16.0 第二层 20.7～22.4 24.3～26.0 23.2～25.3 18.0～23.7 22.4～27.7 24.0～27.4 滑床：主要为上二叠统龙潭组（P3l）青灰色泥质粉砂岩、黏土岩，岩层产状36°∠19°，斜坡结构为顺向坡，岩层倾角略大于坡角，加之坡底河流下切，易发生顺层岩质滑坡。
根据钻探成果及地球物理勘探成果，红寨滑坡结构特征如图5所示。
3. 红寨古滑坡复活成因
3.1 高陡的地形地貌
红寨滑坡所处的地形整体为圈椅形，后缘陡、中部较缓、前缘较陡，滑坡前后缘高差达到162 m。该地形为古滑坡滑动破坏后形成的历史地貌[30 − 32]。前缘有石蚌沟自西向东穿过坡脚并向北转向，在坡脚处形成弯道冲刷，侵蚀坡脚形成高差约3～5 m的河谷临空面。前缘部分高差约55 m，坡度约25°（局部达到45°），坡面呈台阶状。坡体在历经多期滑动破坏及流水冲刷搬运之后，形成现有的地形地貌。
3.2 复杂的岩体结构
受区域构造影响，红寨滑坡地层产状36°∠19°，坡向26°，地层倾向与坡向近于一致，顺向斜坡结构易于发生滑坡地质灾害。受前缘石蚌沟内近东西向的区域断层F1影响，岩体破碎，岩层中存在许多次级断裂。岩体中发育两组节理：①组节理产状359°∠85°，节理间距20～25 cm，平直，泥质填充；②组节理产状57°∠72°，节理间距15～25 cm，平直，泥质填充。两组结构面的组合交线倾向与坡向近于一致，且节理②的倾向与岩层倾向交角小于30°，节理②的走向与滑坡中后缘拉张裂缝的走向相吻合。
3.3 软弱的工程岩组
从古滑坡形成的圈椅形地貌可以看到，古滑坡后壁、两侧壁出露下三叠统夜郎组（T1y）地层，其岩性为灰绿色、灰黄色粉砂岩、钙质黏土岩等。古滑坡的滑床，即现红寨滑坡的主要滑体部分，出露上二叠统龙潭组（P3l）地层，其岩性为深灰色黏土岩、青灰色泥质粉砂岩夹煤层。区内岩体为软岩、半坚硬岩，力学性质较差，在构造作用影响下，岩体破碎呈散体结构。
红寨滑坡滑体主要为浅表层第四系残坡积粉质黏土和龙潭组强风化黏土岩、粉砂岩及煤层。根据钻探和工程地质调查，残坡积粉质黏土层厚2～6.5 m，自后缘向前缘逐渐增厚。强风化深灰色黏土岩、粉砂岩厚15～29.6 m。滑带为粉质黏土，钻孔揭露其呈软塑状，厚度2.0（ZK1）～5.7（ZK4） m，其中ZK4中为一层软塑状炭质泥岩。
3.4 持续的地表入渗
根据红寨滑坡南西侧800 m处大新组滑坡地质灾害安装的自动化雨量计近一个月的数据显示，2020年9月10日至9月17日，红寨滑坡区域连降暴雨，8日累计降雨量达到375.8 mm，单日最大雨量达112.6 mm（9月14日）（图6）。滑坡区附近8日累计降雨量，已经达到了当地年平均降雨量的约25%，属于极端持续性降雨。滑坡主要变形破坏的9月17日至9月18日，降雨已经趋于减少及停止，滑坡的发生主要源于前期累计降雨的影响。降雨入渗后，滑体中粉质黏土、碎石土含水增重，滑带软化饱和、黏聚力下降，滑带中地下水饱和，坡体中下部泉点排泄不畅形成静水压力及扬压力，最终导致滑坡的发生。此外，坡体外围地表水集中排泄于滑坡区域，从古滑坡后壁进入到滑坡区域后，由滑坡后缘古滑坡后壁滑塌堆积体迅速转入地下，成为坡体内地下水的又一重要来源。
滑体中前部存在3处常年性泉点（图2），其中滑体中下部泉点Q1流量约为0.09 L/s，部分泉水供附近村民灌溉使用，多余的沿滑坡体中部浅冲沟（深1.0～1.5 m）向下汇入石蚌沟（图3g）；右侧冲沟内泉点Q2流量约6 L/s，沿滑坡体内右侧冲沟（深3.0～5.0 m）向下汇入石蚌沟；前缘存在一处泉点Q3及多处溢水点，流量约1 L/s，该泉点及溢水点使得滑坡前缘形成一处积水塘，水塘之后的斜坡由于地下水丰富种植水稻，其他区域均种植玉米。
4. 红寨古滑坡的辨识
古滑坡是河谷沿岸斜坡长期复杂演化的结果，一些大型滑坡会存在多次滑动、多级滑面的现象[33 − 35]。红寨滑坡多层滑面的发现，与地表形态相一致。
从地形地貌上看，红寨古滑坡具有典型滑坡破坏后具有的圈椅状地形，与周围山体具有明显的地貌差异，其圈椅状滑坡后壁、侧壁陡立，形成高差达到约45 m的陡坎，坡度达到45°以上，局部达到60°，这与自然形成的地表形态极为不符；坡体上村民房屋的分布区域总体形态平整，地表坡度与岩层角度近似，推测现存坡面（即本次变形破坏的滑坡表面）为古滑坡滑动破坏后的滑面、滑床经风化侵蚀而成（图7a）。古滑体（图7中Ⅰ）滑动破坏后堆积于石蚌沟沿岸形成古堆积体（图7中Ⅱ），造成古滑面、古滑床出露成为新的地表，而古堆积体由于石蚌沟水流的长期冲刷大部分消失殆尽，成为现形的沟壑。古滑坡的发生和发展，为本次复活变形破坏提供了良好的地形地貌基础。
从物质组成上看，红寨古滑坡滑床位置出露地层为上二叠统龙潭组灰黄色、青灰色泥质粉砂岩、黏土岩，而后缘及两侧缘出露地层为下三叠统夜郎组灰绿色、紫红色粉砂岩。古滑坡堆积区主要为夜郎组紫红色强风化−全风化粉砂岩堆积，堆积体深厚、平缓，成为村民耕植的有利地块。
从水系变动来看，初期的石蚌沟沿着F1断层分布，经滑坡前缘自西向东切穿坡脚汇入大桥河，在大桥河右岸形成切割较深的河谷及冲积扇（图7b中②区域）。古滑坡发生后堵塞石蚌沟，造成冲沟改道至现有的位置，形成深切的沟谷并在汇入大桥河时形成更大范围的冲积扇（图7b中①区域）。
5. 结论
（1）红寨滑坡是一处规模达6.25×106 m3的深层大型滑坡，平均坡度15°，主滑方向26°，其变形破坏过程历时2 d，为缓变型推移式滑坡。红寨滑坡是一处发展演化较为特殊的古滑坡复活案例，其不同以往古滑坡堆积体的失稳复活，而是滑面逐渐向深部发展演化、古滑床发生多次复活变形的特殊类型。
（2）根据变形破坏特征及应力传递方向将滑坡分为4个分区，A区为B、C区下滑后的影响变形区，B、C区为主滑区，D区为破坏隆起变形区，各区具有明显的分区界线。A区发育裂缝约28条，裂缝总体走向与岩体中一组节理的走向基本一致；B区发育39条裂缝，受前缘临空条件及中部冲沟影响，分为B1和B2两个滑移量不同次级滑块，坡表房屋破损严重；C区发育裂缝36条，均表现为深大拉张裂缝，房屋大多拉裂破坏但屹立不倒；D区左侧滑体破坏，右侧阻隔隆起发育许多鼓胀裂缝。
（3）红寨滑坡的复活是在高陡的地形地貌、复杂的岩体结构、软弱的工程岩组和持续地表入渗等共同作用下发生的；通过工程地质调查，从地形地貌、物质组成、水系变动、多层滑面等特征验证古滑坡的事实。红寨滑坡变形演化特征可为其他该类型灾害的研究分析提供参考，也为云贵山区城镇建设选址和防灾减灾提供借鉴。
致谢：感谢深圳市工勘岩土集团有限公司及贵州省地质矿产勘查开发局117地质大队提供的部分野外调查资料。
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图 1 填方边坡及油气管道位置关系图
Figure 1. Relationship between the filled slopes and the positions of oil and gas pipelines
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图 3 填方边坡典型工程地质剖面图
Figure 3. Typical engineering geological cross-section profile of the filled slope
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图 8 天然工况下坡体水平位移场
Figure 8. Horizontal displacement field of the slope body under natural working conditions
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图 9 暴雨工况坡体水平位移场
Figure 9. Horizontal displacement field of the slope body under heavy rainfall conditions
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图 11 暴雨工况管道计算结果
Figure 11. Simulation results of pipeline under heavy rainfall conditions
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图 14 CFG桩处理后在暴雨工况下的边坡X方向位移分布云图
Figure 14. Contour map of X-direction displacement distribution of the slope under heavy rainfall conditions after CFG pile treatment
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图 15 CFG桩处理后在暴雨工况管道变形分布云图
Figure 15. Contour map of pipe distribution deformation under heavy rainfall conditions after CFG pile treatment
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图 16 CFG桩剪力与位移模拟计算结果
Figure 16. Simulation results of shear stress and displacement of CFG piles
表 1 研究区地层岩性表
Table 1 Stratigraphic lithology of the study area
地层 代号 描述 第四系人工填土 ①2层：褐黄色，褐灰色，红褐色，稍湿，松散，成分主要为黏性土及碎石，主要分布于填方边坡区。层厚0.20～42 m，揭露平均厚度约2.49 m。回填时间短，局部经碾压 第四系耕植土 ①1层：褐红色，稍湿，质地松散，均匀性较差。成分主要为黏性土及碎石，分布于旱地内。层厚 0.30～1.80 m，平均厚度0.61 m 第四系坡残积黏土 ②层：棕红色和褐红色的土壤，稍微湿润，主要呈硬塑状态，土质均匀。钻探揭露厚度介于0.50～22.40 m，揭露平均厚度约5.29 m 第四系坡残积粉质黏土 ③层：棕红和灰黄色的土壤，夹杂有灰白色的条带，稍微湿润，主要呈硬塑状态。土质不够均匀，局部出现混有粉砂团块和少量角砾的情况。角砾成份主要为强风化砂岩、白云岩。钻探揭露厚度介于0.90～36.30 m，揭露平均厚度约10.77 m，部分钻孔深度内未击穿该层 震旦系灯影组白云岩 Zbdn ④层：强风化，岩石呈灰色或灰白色，具有细晶结构和层状构造，经历了强烈的风化作用。其节理和裂隙非常发育，岩芯呈碎块状，裂隙常以灰黄色粉质黏土充填。场地范围钻孔均揭露 震旦系灯影组白云岩 Zbdn ④1层：岩石呈灰色或灰白色，具有细晶结构和层状构造，风化程度中等。节理和裂隙非常发育，岩芯呈短柱状，部分地区呈碎块状 
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表 2 填方边坡岩土体的物理力学参数
Table 2 Physical and mechanical parameters of the rock and soil bodies in the filled slopes
岩土
名称泊松比 天然重度
/（kN·m−3）饱和重度
/（kN·m−3）天然黏聚力
/MPa饱和黏聚力
/MPa天然内摩擦角
φ/（°）饱和内摩擦角
φ/（°）耕植土 0.20 17.0 17.5 9.0 8.5 19.0 18.5 素填土 0.20 17.3 18.0 9.0 8.5 19.0 18.5 黏土 0.35 18.2 18.8 35.6 27.5 25.2 22.2 粉质黏土 0.30 18.4 19.4 41.2 31.7 26.0 22.4 中风化白云岩 0.30 25.1 26.5 60.0 60.0 31.0 31.0
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表 3 各管道参数表
Table 3 Parameters of each pipeline
名称 输送介质 管材参数 云南成品油管道安曲线 95#汽油、92#汽油、0#柴油、航空煤油，
常温密闭输送L415级，管径406.4 mm，壁厚7.9 mm，高频电阻焊钢管（HFW管），杨氏模量2.0 GPa，泊松比0.30，密度 8500 kg/m云南成品油管道安保线 95#汽油、92#汽油、0#柴油，常温密闭输送 L415级，管径406.4 mm，壁厚7.9 mm，高频电阻焊钢管（HFW管），杨氏模量2.0 GPa，泊松比0.30，密度 8500 kg/m中缅原油管道安宁支线 轻质原油,常温密闭输送 X65（L450），管径610 mm，壁厚7.9 mm，螺旋缝埋弧焊钢管，杨氏模量2.0 GPa，泊松比0.30，密度 8500 kg/m中缅天然气管道玉溪支线 天然气，常温密闭输送 X80（L555），管径813 mm，壁厚14 mm，螺旋缝埋弧焊钢管，杨氏模量2.0 GPa，泊松比0.30，密度 8500 kg/m
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表 4 CFG桩单元计算参数
Table 4 Calculation parameters of CFG pile units
横截面积
/m2弹性模量
/GPa泊松比 法向及剪切耦合弹簧单位长度 刚度/GPa 黏聚力/kPa 摩擦角/（ °） 0.785 15 0.3 130 500 20
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1. 刘亮兵. 油气管道地质灾害隐患排查整治. 石化技术. 2025(02): 201-203 . 
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