王金荣1 廖方建1 张雷1 兰旭彬2 姚安林2 蒋宏业2 徐涛龙2

1. 中航油彭州管道运输有限公司； 2. 西南石油大学石油与天然气工程学院

摘  要：以航油管道为研究对象，以成都盆地为地域环境，着眼于管道所经地区的地灾类型，介绍其辨识方法和防治措施；重点针对滑坡灾害，概述了基于SPH-FEM耦合分析模拟和基于InSAR的地质灾害监控两大关键技术，为航油管道滑坡段管道的安全输送提供支持。

关键词：山地航油管道；滑坡地质灾害； SPH-FEM耦合法； InSAR地灾监测

中航油彭州管道运输有限公司（以下简称彭州管输公司）管辖的彭州炼油厂至双流国际机场的航油输送管道（以下简称“成彭管道”）途经青白江区、龙泉驿区等地，全长195.7 km，作为双流机场的“生命线”，每日为其输送4800 t航油。成彭管道地域跨度大，沿线地质条件复杂，灾害频发，且以滑坡、水毁为主。 2019年初步识别出7处高风险点及5处中风险点。有必要对常见地灾进行识别与防控，辅以地灾管控关键技术，保证航油安全输送。

1 地质灾害辨识

成彭管道主要穿越成都平原及其东部的龙泉山脉，途经平原、丘陵及低山等地貌。通过现场踏勘，管道沿线地区典型地灾类型包括水毁、滑坡、泥石流、崩塌。

（1）水毁灾害。地 质 灾 害 主 要 以 坡 面 和 河（沟）道水毁为主（图 1）。需要调阅和调查当地水文资料（暴雨频率等）、灾害点地形地貌（坡长等）、管敷情况（埋深等）等 。

（2）滑坡灾害。滑坡是成彭管道最主要的地质灾害（图 2），对其辨识通常基于以下特征：①地形地貌特征：滑坡在斜坡上多呈圈椅状、马蹄状或有多级异常台坎分布；②地层特征：滑坡体的岩层和土体与未滑动的斜坡有明显差异，通常较松散、凌乱；③边界特征：在滑坡后缘通常有顺坡向擦隙；④水文特征：滑坡会破坏原有的水力联系，造成地下水流动路径、排泄地点等改变。

（3）泥石流灾害。泥石流的辨识，主要有以下特征：①物源特征：易发生于沟谷两侧山体破碎松散 物质较多、滑坡垮塌等现象明显、植被稀少等的沟谷区；②地形地貌特征：沟谷侧方山体陡峻，上下游高差大等有利于泥石流的形成；③水源特征：暴雨多发及冰雪季节性消融等有利于泥石流形成的区域。

（4）崩塌灾害。崩塌的辨识主要根据坡体的地形地貌和地质结构特征：①坡度大于60°，且高差较大；②坡体内部裂隙发育，使之与母体形成了分离之势；③坡体前部存在临空，或有崩塌物发育。

2 地质灾害防治措施

（1）水毁防治措施。根据管道工程需要设置挡土墙、挡土坎、梯田坎、截水沟、排水沟等，汛期应重点加强管道沿线巡线力度，对河床下切或局部塌陷进行风险评估，定期进行水工保护措施巡查修补，提前制定管控措施防灾减灾以降低风险。

（2）滑坡防治措施。 2019年龙泉山区持续降雨，滑坡地质灾害频发，公司组织地灾专家对龙泉山区管道开展了徒步巡线排查，发现重大隐患点2处，随即实施了一系列管控措施。①生产运行中心利用远程视频监控对凉风垭地灾点实时监控。②加强巡线频次，制作重大隐患点的专项巡检记录，每日在巡线管理微信群中汇报地灾点情况。③强化“监控监测”，开展滑坡区全站位移监测工作，在管道设置应力应变监控。④持续加大科研投入，分别开展《航油管道土质滑坡下的力学响应及其防控对策研究》《基于InSAR的成彭管线地质灾害监控技术应用研究》和《基于InSAR技术的航油管道微渗应用技术研究》等专项研究，突破关键技术，助力灾害防治。

（3）泥石流防治措施。可对管道进行配置压重及钢筋混凝土加重的抗浮措施，同时可设置防冲墙以阻止沟谷与河道的持续下切；基于敷设在基岩主沟道内的管道，可采用钢筋混凝土护面加锚筋的结构形式，将管道紧紧嵌固在基岩内。

3 地质灾害管控关键技术

（1） SPH-FEM耦合分析关键技术。滑坡占成彭管道总灾害的69.23%（图 3），对管道安全带来较大的威胁。

为避免滑坡作用下滑坡体及管内输送介质发生大形变而致使计算终止，采用光滑粒子流体动力学法（SPH），将问题域离散成一系列不依赖于网格的粒子；针对滑床及管体小变形区域，采用传统的更具效率的有限元法（FEM），并在其交界面处通过设置接触形式，实现SPH-FEM算法的耦合，最大限度发挥两者优势，实现滑坡下土―管―介质多物理场完全耦合建模（图 4）。考虑模型整体重力，并与时间相关联，最大程度复原滑坡演变过程，并获取不同时刻下管体应力/应变及位移情况，为管体防护工作提供理论支撑与技术指导。

（2）基于InSAR的地质灾害监控关键技术。采用卫星遥感监测技术（InSAR）对成彭管道灾害多发的管段进行监测。通过InSAR广域处理，对管道全区域进行普查，实现对隐患点变化趋势的动态跟踪；并通过每12天一次的时序变形监测分析，对有缓慢形变的区域及时分析和预警，对已变形的灾害区域二次预 警和防范。专题数据包括所有形变点云的经纬度位置信息，形变速率，内检验经度信息，每一时刻形变量信息。专题图表包括管线区域的形变速率、时序形变趋势、累积形变量、形变面积、沉降区域的边界等信息（图 5）。

4 结论

地质灾害严重威胁山地管道运行安全。合理运用现场地质灾害辨识、 InSAR卫星遥感监测技术及SPHFEM耦合分析等技术，可以为防灾减灾提供有力技术支撑，从而保障山地管道安全运行。

作者简介：王金荣， 1979年生，山东潍坊人，工程师，从事油料储运及安全管理与技术研究工作。联系方式：13302068058， wangjr@cnaf.com。

通讯作者：徐涛龙， 1984年生，浙江诸暨人，讲师，博士，从事管线力学及油气管道风险评价等研究。联系方式：18280099577， swpuxtl@163.com。