摘要:黄土峡现地区洪水、地质灾害频繁发生，油气管道工程容易遭受水毁、滑坡、坍塌等灾害的威胁，严重影响管道安全运行为有效保护管道安全，就必须对黄土峡现水毁危害成因进行科学分析，对黄土峡现水毁机理有一个全面认识，以便有针对性地提出治理措施

关键词:陕京输气管道;黄土峡现;机理;防治

1引言

陕京输气管道作为全国天然气管网的重要组成部分，是向京、津、冀等地区供气的重要“生命线”，有四条干线、一七条支线，总长度约3340公里。陕京输气管道线路经过陕北晋西黄土高原地段，途经的黄土峡观区滑塌等地质灾害发育，研究这一类型地质灾害发生的原因和条件，提出经济有效的防止措施，对管道建设具有一定的指导意义。

2黄土山要舰水毁机理

峡观水毁原因卞要由它的地形、土质和降雨决定。由于峡观是连接两个梁郧坡地的通道，在任何区域峡观均处在较低地段，也就是说峡观是长期水土流失和雨水冲刷形成的地貌类型。日前陕晋地区未治理的黄土峡观在短历时强暴雨的作用下，降雨强度远大于土壤的人渗速率，产生较强烈的坡面径流，径流水沿梁郧坡面汇集到峡观，造成峡观坡面冲刷，冲毁峡观坡角，引起峡观滑塌或崩塌，峡观宽度在逐年缩窄。陕京输气管道途经的峡观顶部多为Q3和Q4黄土，具有大孔隙结构、柱状节理。在干燥情况下结构良好，强度很大，稳定性很好。但Q3和Q4黄土抗蚀力差，且遇水强烈浸泡后发生崩解(原结构破坏、结构强度丧失)，使柱状节理破坏，大孔隙结构丧失发生沉陷或湿陷，对自重湿陷性黄土在无外荷载下遇水时也会发生下沉，危及管道安全

陕京输气管道在陕西黄土高原沟壑区多处峡观上敷设，峡观土体结构一般上部为Q4黄土，依次向下为Q3,Q2和Q1黄土。大部分峡观经过多年治理基本处于稳定状态，但由于未  采取有效的综合治理措施，在短历时强降雨的作用下仍有可能再次发生水毁。

神木县杨家畔坡村腰观Q4黄土厚度约1m,Q3黄土厚度约15m,Q2厚度约10m,Ql黄土在沟底露头3m。管道在腰观r敷设长度约60m ,理深约1.2m通过对该腰观Q3和Q2黄土在不同含水率条件下的土样进行r物理力学性质试验，Q3和Q2黄土基本物理指标、其不同含水率的抗剪强度、结构强度。和干密度pd的变化关系见表1-5。

试验结果表明Q3,Q2黄土结构强度和抗剪强度与土壤含水率ω。非常密切，由表2可见，Q3黄土的抗剪强度随含水率增加而降低，当土样含水率由15.5 %增加到24%时，原状土样凝聚力(:值由73kPa降低到20kPa，内摩擦角Φ值由28.5°降到13.0°，由表3可见，Q3黄土结构强度随土壤含水率的增大而急剧降低，土样含水率由14.0%增加到24%，其结构强度由138.6kPa减小到40.0kPa，土样平均含水率每增加1%时其结构强度降低约10kPa;由表5可见，Q2黄土的抗剪强度随含水率增加而显著降低，当土样含水率由11.18%增加到23.9%时，原状土样凝聚力C值由145kPa降低到24kPa，内摩擦角Φ值由30.40降到19.4°，由表6可见，Q2黄土结构强度随土壤含水率的增大而急剧降低，土样含水率由15.23%增加到24.03 %，其结构强度由183.5kPa减小到78.9kPa ,土样平均含水率每增加1%时其结构强度降低约12kPa。

由表3和表6还可看出，Q2黄土的结构强度远高于Q3黄土的结构强度，在同等条件下，Q2黄土的抗剪强度高于Q3黄土的抗剪强度。分析其原因是由于Q2黄土的形成远早于Q3黄土，受古气候干湿交替溶滤长期作用，形成更加显著的柱状节里。同时受到上部Q4黄土和Q3黄土的自重压力作用，形成更加稳定的原始结构强度。因此，受强降雨汇集水作用，当Q4和Q3黄土产状向外倾斜时，容易发生溜滑在长历时强降雨或连阴雨天气时，当Q4和Q3黄土产状向里倾斜时，容易产生漏斗型土壤侵蚀，进而形成坡体崩塌。

三脚通过以上分析，陕京输气管道在峡观地段敷设造成水毁高风险点内在因素是黄土具有的大孔隙结构、柱状节理，外因是降雨汇集。要改变峡观的土壤物理力学性质(如更换为灰土和水泥土)工程量大、费用高。因此，在峡观治理措施上卞要是改变峡观地段水流汇集条件，改变峡观地段的微地貌(如修筑鱼鳞坑、水平阶、梯田等)，增加截排水工程，保障峡观处在干燥条件下。

3黄土山要舰水毁治理措施

三脚综上所述，黄土峡观滑塌卞要原因可分为两类，即由降雨径流为卞导因素的外因条件，另一类黄土峡观立地为卞导因素的内因条件。因此峡观治理也可分为两类。一类是消除降雨径流对峡观的危害，可采取在峡观两侧梁郧上修筑水土保持工程，一是修筑如鱼鳞坑、水平阶、水平沟等工程，就地拦蓄暴雨径流。二是在峡观两侧梁}I}汇水坡面修筑截排水工程，以及分散降雨径流在峡观处的汇集。另一类是修建必要的工程建筑物，改善峡观土体结构增加黄土的稳定性，如修筑护坡工程和挡土墙工程。

三脚通过对愉林市愉阳区麻黄梁畔坡村的儿处峡观分析，部分峡观已于2009年春季进行了整治，如桩号51-0370处峡观2009年采取3:7灰土夯实处理，现稳定性良好。该处腰观地貌和治理现状见图1。

该腰观治理坡高为24m，经力学分析得知，若保证腰观边坡稳定安全系数不小于1.5时，素土夯实回填的稳定坡比为1:0.75 , 2:8灰土、3:7灰土和1:9水泥土夯实回填的稳定坡比均为1:0.5。该腰观边坡治理时采用3:7灰土夯实回填，平均坡比为1:1.0，处于稳定状态。

根据现场调查，该处沟谷两侧天然边坡坡比陡峻，坡比在1: 0.25 1: 0.5之间，若沟道边坡高度为24m，保证其稳定安全系数不小于1.5时，沟道天然边坡在干燥情况下的稳定坡比为1:0.5;在湿润情况下的稳定坡比为1:0.75;在饱和情况下边坡坡比在1:0.5一1: 1.25之间均处于不稳定状态。

为保障沟道边坡长期处于稳定状态，必须保证其土壤含水处于干燥状态。因此，应在梁郧坡地上修筑鱼鳞坑、水平阶和截水沟。禁止两侧梁}n降雨径流向峡观处汇集。该处峡观治理措施为:鱼鳞坑、水平沟和水平阶防御标准应根据各地不同降雨情况，分别采用不同的暴雨频率和当地最易产生严重水土流失的短历时、高强度暴雨，或按照GB/T 16453水土保持综合治理技术规范，设计标准采用10年或20年一遇3h或6h最大暴雨设计。

(1)鱼鳞坑

三脚梁郧坡度大于2s。的坡面设置鱼鳞坑。鱼鳞坑呈半圆形，长径0.8m～1.5m,短径0.5m～0.8m，坑深0.3m～0.5m，下沿成弧形土埂，高0.2m～0.3m。鱼鳞坑在坡面上宜沿等高线布设，上下两行呈“品”‘字形错开排列。

(2)水平沟

梁郧坡度在15～25。的陡坡段应设置水平沟。水平沟上口宽宜为0.6～1.0m，沟底宽宜为0.3～0.5m，沟深宜为0.4～0.6m，水平沟沿等高线开挖，每两行水平沟呈“品”‘字形排列，每个水平沟长3～5m，沟内植树3株一5株。根据坡面和暴雨径流情况确定水平沟间距和具体尺寸.

(3)水平阶

梁郧坡度在15°～25°的陡坡段，根据暴雨强度和暴雨量设置水平阶，阶面宽宜为1.0m～1.5m，呈3°～5°反坡。可根据暴雨确定阶面宽度、反坡坡度(或阶边设埂)，或调整节间距离。

4结论

通过现场考察和计算分析，我们认为，峡观天然坡高在10m时，坡比应>>1:0.75，当峡观天然坡高在20m时，坡比应>1:1.0，当腰观坡高>30m时，坡比应>1:1.25，当腰观坡高>>50m时，坡比应>>1:1.15。对未整治的腰观，当腰观坡比大于上述相应坡比时，可采用水土保持整地措施和植物措施进行相应治理，降低腰观的水毁风险，不必采用工程措施对其进行治理。

通过计算，素土夯实回填适用于腰观坡高在20m以下，坡比在1:0.75以上或坡高<10m，坡比>1:1.15的腰观边坡;1:9水泥土适用于腰观坡高<20m，坡比>1:05或腰观坡高>20m , <30m，坡比>1:0.75的腰观边坡;2:8灰土适用于腰观坡高<30m，坡比>> 1:0.5或坡高>20m，坡比>>1:1.0腰观，和当腰观坡高<30m，坡比>1:0.5或坡高>30m，坡比> 1:0.75的腰观。若整治过的腰观坡高满足上述相应坡比的要求，水毁风险低。为保障管道安全运行，可采用改变局部微地形的方法，促使降雨就地拦蓄人渗，减少腰观两侧梁峁坡地降雨径流的汇流量，保障管道安全。

《管道保护》2012年第1期（总第2期）