摘要:黃土峽現地區洪水、地質災害頻繁發生，油氣管道工程容易遭受水毀、滑坡、坍塌等災害的威脅，嚴重影響管道安全運行為有效保護管道安全，就必須對黃土峽現水毀危害成因進行科學分析，對黃土峽現水毀機理有一個全面認識，以便有針對性地提出治理措施

關鍵詞:陜京輸氣管道;黃土峽現;機理;防治

1引言

陜京輸氣管道作為全國天然氣管網的重要組成部分，是向京、津、冀等地區供氣的重要“生命線”，有四條干線、一七條支線，總長度約3340公里。陜京輸氣管道線路經過陜北晉西黃土高原地段，途經的黃土峽觀區滑塌等地質災害發育，研究這一類型地質災害發生的原因和條件，提出經濟有效的防止措施，對管道建設具有一定的指導意義。

2黃土山要艦水毀機理

峽觀水毀原因卞要由它的地形、土質和降雨決定。由于峽觀是連接兩個梁鄖坡地的通道，在任何區域峽觀均處在較低地段，也就是說峽觀是長期水土流失和雨水沖刷形成的地貌類型。日前陜晉地區未治理的黃土峽觀在短歷時強暴雨的作用下，降雨強度遠大于土壤的人滲速率，產生較強烈的坡面徑流，徑流水沿梁鄖坡面匯集到峽觀，造成峽觀坡面沖刷，沖毀峽觀坡角，引起峽觀滑塌或崩塌，峽觀寬度在逐年縮窄。陜京輸氣管道途經的峽觀頂部多為Q3和Q4黃土，具有大孔隙結構、柱狀節理。在干燥情況下結構良好，強度很大，穩定性很好。但Q3和Q4黃土抗蝕力差，且遇水強烈浸泡后發生崩解(原結構破壞、結構強度喪失)，使柱狀節理破壞，大孔隙結構喪失發生沉陷或濕陷，對自重濕陷性黃土在無外荷載下遇水時也會發生下沉，危及管道安全

陜京輸氣管道在陜西黃土高原溝壑區多處峽觀上敷設，峽觀土體結構一般上部為Q4黃土，依次向下為Q3,Q2和Q1黃土。大部分峽觀經過多年治理基本處于穩定狀態，但由于未  采取有效的綜合治理措施，在短歷時強降雨的作用下仍有可能再次發生水毀。

神木縣楊家畔坡村腰觀Q4黃土厚度約1m,Q3黃土厚度約15m,Q2厚度約10m,Ql黃土在溝底露頭3m。管道在腰觀r敷設長度約60m ,理深約1.2m通過對該腰觀Q3和Q2黃土在不同含水率條件下的土樣進行r物理力學性質試驗，Q3和Q2黃土基本物理指標、其不同含水率的抗剪強度、結構強度。和干密度pd的變化關系見表1-5。

試驗結果表明Q3,Q2黃土結構強度和抗剪強度與土壤含水率ω。非常密切，由表2可見，Q3黃土的抗剪強度隨含水率增加而降低，當土樣含水率由15.5 %增加到24%時，原狀土樣凝聚力(:值由73kPa降低到20kPa，內摩擦角Φ值由28.5°降到13.0°，由表3可見，Q3黃土結構強度隨土壤含水率的增大而急劇降低，土樣含水率由14.0%增加到24%，其結構強度由138.6kPa減小到40.0kPa，土樣平均含水率每增加1%時其結構強度降低約10kPa;由表5可見，Q2黃土的抗剪強度隨含水率增加而顯著降低，當土樣含水率由11.18%增加到23.9%時，原狀土樣凝聚力C值由145kPa降低到24kPa，內摩擦角Φ值由30.40降到19.4°，由表6可見，Q2黃土結構強度隨土壤含水率的增大而急劇降低，土樣含水率由15.23%增加到24.03 %，其結構強度由183.5kPa減小到78.9kPa ,土樣平均含水率每增加1%時其結構強度降低約12kPa。

由表3和表6還可看出，Q2黃土的結構強度遠高于Q3黃土的結構強度，在同等條件下，Q2黃土的抗剪強度高于Q3黃土的抗剪強度。分析其原因是由于Q2黃土的形成遠早于Q3黃土，受古氣候干濕交替溶濾長期作用，形成更加顯著的柱狀節里。同時受到上部Q4黃土和Q3黃土的自重壓力作用，形成更加穩定的原始結構強度。因此，受強降雨匯集水作用，當Q4和Q3黃土產狀向外傾斜時，容易發生溜滑在長歷時強降雨或連陰雨天氣時，當Q4和Q3黃土產狀向里傾斜時，容易產生漏斗型土壤侵蝕，進而形成坡體崩塌。

三腳通過以上分析，陜京輸氣管道在峽觀地段敷設造成水毀高風險點內在因素是黃土具有的大孔隙結構、柱狀節理，外因是降雨匯集。要改變峽觀的土壤物理力學性質(如更換為灰土和水泥土)工程量大、費用高。因此，在峽觀治理措施上卞要是改變峽觀地段水流匯集條件，改變峽觀地段的微地貌(如修筑魚鱗坑、水平階、梯田等)，增加截排水工程，保障峽觀處在干燥條件下。

3黃土山要艦水毀治理措施

三腳綜上所述，黃土峽觀滑塌卞要原因可分為兩類，即由降雨徑流為卞導因素的外因條件，另一類黃土峽觀立地為卞導因素的內因條件。因此峽觀治理也可分為兩類。一類是消除降雨徑流對峽觀的危害，可采取在峽觀兩側梁鄖上修筑水土保持工程，一是修筑如魚鱗坑、水平階、水平溝等工程，就地攔蓄暴雨徑流。二是在峽觀兩側梁}I}匯水坡面修筑截排水工程，以及分散降雨徑流在峽觀處的匯集。另一類是修建必要的工程建筑物，改善峽觀土體結構增加黃土的穩定性，如修筑護坡工程和擋土墻工程。

三腳通過對愉林市愉陽區麻黃梁畔坡村的兒處峽觀分析，部分峽觀已于2009年春季進行了整治，如樁號51-0370處峽觀2009年采取3:7灰土夯實處理，現穩定性良好。該處腰觀地貌和治理現狀見圖1。

該腰觀治理坡高為24m，經力學分析得知，若保證腰觀邊坡穩定安全系數不小于1.5時，素土夯實回填的穩定坡比為1:0.75 , 2:8灰土、3:7灰土和1:9水泥土夯實回填的穩定坡比均為1:0.5。該腰觀邊坡治理時采用3:7灰土夯實回填，平均坡比為1:1.0，處于穩定狀態。

根據現場調查，該處溝谷兩側天然邊坡坡比陡峻，坡比在1: 0.25 1: 0.5之間，若溝道邊坡高度為24m，保證其穩定安全系數不小于1.5時，溝道天然邊坡在干燥情況下的穩定坡比為1:0.5;在濕潤情況下的穩定坡比為1:0.75;在飽和情況下邊坡坡比在1:0.5一1: 1.25之間均處于不穩定狀態。

為保障溝道邊坡長期處于穩定狀態，必須保證其土壤含水處于干燥狀態。因此，應在梁鄖坡地上修筑魚鱗坑、水平階和截水溝。禁止兩側梁}n降雨徑流向峽觀處匯集。該處峽觀治理措施為:魚鱗坑、水平溝和水平階防御標準應根據各地不同降雨情況，分別采用不同的暴雨頻率和當地最易產生嚴重水土流失的短歷時、高強度暴雨，或按照GB/T 16453水土保持綜合治理技術規范，設計標準采用10年或20年一遇3h或6h最大暴雨設計。

(1)魚鱗坑

三腳梁鄖坡度大于2s。的坡面設置魚鱗坑。魚鱗坑呈半圓形，長徑0.8m～1.5m,短徑0.5m～0.8m，坑深0.3m～0.5m，下沿成弧形土埂，高0.2m～0.3m。魚鱗坑在坡面上宜沿等高線布設，上下兩行呈“品”‘字形錯開排列。

(2)水平溝

梁鄖坡度在15～25。的陡坡段應設置水平溝。水平溝上口寬宜為0.6～1.0m，溝底寬宜為0.3～0.5m，溝深宜為0.4～0.6m，水平溝沿等高線開挖，每兩行水平溝呈“品”‘字形排列，每個水平溝長3～5m，溝內植樹3株一5株。根據坡面和暴雨徑流情況確定水平溝間距和具體尺寸.

(3)水平階

梁鄖坡度在15°～25°的陡坡段，根據暴雨強度和暴雨量設置水平階，階面寬宜為1.0m～1.5m，呈3°～5°反坡。可根據暴雨確定階面寬度、反坡坡度(或階邊設埂)，或調整節間距離。

4結論

通過現場考察和計算分析，我們認為，峽觀天然坡高在10m時，坡比應>>1:0.75，當峽觀天然坡高在20m時，坡比應>1:1.0，當腰觀坡高>30m時，坡比應>1:1.25，當腰觀坡高>>50m時，坡比應>>1:1.15。對未整治的腰觀，當腰觀坡比大于上述相應坡比時，可采用水土保持整地措施和植物措施進行相應治理，降低腰觀的水毀風險，不必采用工程措施對其進行治理。

通過計算，素土夯實回填適用于腰觀坡高在20m以下，坡比在1:0.75以上或坡高<10m，坡比>1:1.15的腰觀邊坡;1:9水泥土適用于腰觀坡高<20m，坡比>1:05或腰觀坡高>20m , <30m，坡比>1:0.75的腰觀邊坡;2:8灰土適用于腰觀坡高<30m，坡比>> 1:0.5或坡高>20m，坡比>>1:1.0腰觀，和當腰觀坡高<30m，坡比>1:0.5或坡高>30m，坡比> 1:0.75的腰觀。若整治過的腰觀坡高滿足上述相應坡比的要求，水毀風險低。為保障管道安全運行，可采用改變局部微地形的方法，促使降雨就地攔蓄人滲，減少腰觀兩側梁峁坡地降雨徑流的匯流量，保障管道安全。

《管道保護》2012年第1期（總第2期）