王金榮1 廖方建1 張雷1 蘭旭彬2 姚安林2 蔣宏業2 徐濤龍2

1. 中航油彭州管道運輸有限公司； 2. 西南石油大學石油與天然氣工程學院

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

關鍵詞：山地航油管道；滑坡地質災害； SPH-FEM耦合法； InSAR地災監測

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

1 地質災害辨識

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

（1）水毀災害。地 質 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）、災害點地形地貌（坡長等）、管敷情況（埋深等）等 。

（2）滑坡災害。滑坡是成彭管道最主要的地質災害（圖 2），對其辨識通常基于以下特征：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：滑坡會破壞原有的水力聯系，造成地下水流動路徑、排泄地點等改變。

（3）泥石流災害。泥石流的辨識，主要有以下特征：①物源特征：易發生于溝谷兩側山體破碎松散 物質較多、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結構特征：①坡度大于60°，且高差較大；②坡體內部裂隙發育，使之與母體形成了分離之勢；③坡體前部存在臨空，或有崩塌物發育。

2 地質災害防治措施

（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，汛期應重點加強管道沿線巡線力度，對河床下切或局部塌陷進行風險評估，定期進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險。

（2）滑坡防治措施。 2019年龍泉山區持續降雨，滑坡地質災害頻發，公司組織地災專家對龍泉山區管道開展了徒步巡線排查，發現重大隱患點2處，隨即實施了一系列管控措施。①生產運行中心利用遠程視頻監控對涼風埡地災點實時監控。②加強巡線頻次，制作重大隱患點的專項巡檢記錄，每日在巡線管理微信群中匯報地災點情況。③強化“監控監測”，開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，分別開展《航油管道土質滑坡下的力學響應及其防控對策研究》《基于InSAR的成彭管線地質災害監控技術應用研究》和《基于InSAR技術的航油管道微滲應用技術研究》等專項研究，突破關鍵技術，助力災害防治。

（3）泥石流防治措施。可對管道進行配置壓重及鋼筋混凝土加重的抗浮措施，同時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 地質災害管控關鍵技術

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

為避免滑坡作用下滑坡體及管內輸送介質發生大形變而致使計算終止，采用光滑粒子流體動力學法（SPH），將問題域離散成一系列不依賴于網格的粒子；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設置接觸形式，實現SPH-FEM算法的耦合，最大限度發揮兩者優勢，實現滑坡下土―管―介質多物理場完全耦合建模（圖 4）。考慮模型整體重力，并與時間相關聯，最大程度復原滑坡演變過程，并獲取不同時刻下管體應力/應變及位移情況，為管體防護工作提供理論支撐與技術指導。

（2）基于InSAR的地質災害監控關鍵技術。采用衛星遙感監測技術（InSAR）對成彭管道災害多發的管段進行監測。通過InSAR廣域處理，對管道全區域進行普查，實現對隱患點變化趨勢的動態跟蹤；并通過每12天一次的時序變形監測分析，對有緩慢形變的區域及時分析和預警，對已變形的災害區域二次預 警和防范。專題數據包括所有形變點云的經緯度位置信息，形變速率，內檢驗經度信息，每一時刻形變量信息。專題圖表包括管線區域的形變速率、時序形變趨勢、累積形變量、形變面積、沉降區域的邊界等信息（圖 5）。

4 結論

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

作者簡介：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研究工作。聯系方式：13302068058， wangjr@cnaf.com。

通訊作者：徐濤龍， 1984年生，浙江諸暨人，講師，博士，從事管線力學及油氣管道風險評價等研究。聯系方式：18280099577， swpuxtl@163.com。