浅谈地震灾害对输油管道的影响

浅谈地震灾害对输油管道的影响

李东凯（长庆输油气分公司惠安堡维抢修队）

摘要地震波影响的区域要比永久性地土移动所发生的区域广，破坏管道系统薄弱部分的可能性大，但是永久性地土移动比地震波产生的后果要严重的多，由地震引起的大规模永久性土地移动，如地表断裂、沙土液化、塌方等对输油管道的损坏尤为严重。宁夏处于中国大陆南北地震带的北缘，历史上曾出现过里氏8.0级以上地震两次并多次出现里氏7.0级以上的地震，属于地震多发区域。从管道损伤的角度来评价损坏的原因，对于规定地震危险等级和工程设施的定点都很重要。列举1987年厄瓜多尔发生的地震对石油设施的影响以及从这次地震中得到的教训。

主题词地震灾害输油管道影响

一、地震的危害性

地震波影响的区域要比永久性地土移动所发生的区域广，破坏管道系统薄弱部分的可能性大，但是永久性地土移动比地震波产生的后果要严重的多，它往往造成严重的灾难性破坏。在地震时，永久性的土地移动对地下管道和其他管道造成的最大扭曲，可以看作是地震中最严重的破坏形式。地震波对地下管道产生拉伸作用，但是由此动力激发的惯性效应极小，对管材的屈服点或断裂界限值的构成只占很小的比例。一些遭受腐蚀或焊接质量差的薄弱管段收到过地震波得破坏，而按照当代技术规范和质量控制建设的连续环缝焊接钢管在发生地震中几乎没有受到破坏。

大规模永久性土地移动，如地表断裂、土壤液化、滑坡对管道的损坏最为严重。

1.地表断裂

地表断裂是最显著的一种地动形式，主要原因是因为地表断裂活动给人们留下深刻印象并且一直是许多图表和报告的主题。其实地表断裂很少发生，地震等级不到里氏6级，不会产生地表断裂现象，地表断裂位移大到足以使管道损坏，一般地震等级必须要达到6-6.5级。

2.土壤液化

通常，对于地下管道，土壤发生液化诱发的地土移动对管道危害最大。流滑事故指完全液化的沙土位移，通常发生在坡度大于5度得疏松的、饱和沙土中。侧向扩展指由于下层沙土液化致使表面的土体产生水平运动。最大的位移通常为若干英尺，有时还可以出现在倾斜度0.5-1.0的缓坡上。沿着侧向扩展的边缘，地土的变形形式趋向于在法线方向和平移断层处反叠。

3.塌方

较深的滑移，使大面积的土地移动和发生翻转，造成大灾难并影响大片区域。发生强烈的地面滑动事故，管道不受损伤是不可能的。根据上述情况，为了保护好管道，最好加固坡或把管道安装在滑动区域以外的地方。因为加固坡不经济，由其是在边远地区，因此重点应放在辨明塌方区并避开该区域。

4.土体增密

地震时的土体增密，是因为循环切应变使得无内聚力材料的体积变小，使地面下沉和上体沿边界陷落。此种场合下潜在危险最大的地点位于相对坚硬区和相邻填充区的交界处。比如管道穿过桥墩，泵站以及油罐的连接处。

二、1987年厄瓜多尔地震对管道的影响

管道受到永久性地土移动损坏的最鲜明的例子，要数在1987年厄瓜多尔发生的地震对横贯厄瓜多尔的一条直径为660mm管道的损坏了，该管道大约有40km受到地震的损坏，在历史上这是最大的单一管道受损长度，该管道受损6个月时间，使国家损失60﹪的出口收入，停止出口的损失和重修该管道耗资总共约8.5亿美元。

地面颤动最强区域内的管道材料是X-60级钢，壁厚9.5mm，大多数损坏的是地面管道。均架设在H形支撑桩或支撑在混凝土马鞍形管敦上，震动对管道影响有限，但永久性土地位移的影响不仅严重而且范围广大，塌方、泥石流和洪水的冲刷，是管道损坏的主要原因。

三、结论及建议

大量事实已证明，地震对石油设施的损坏，主要是由于大规模的地上移动引起的，因为大多数地下管道和大集数管道的损坏是由于地土的毁坏造成的，所以减少地震灾害的工程措施应集中在地表断裂上。

管道与大多数结构设施是有差异的，那些结构设施的占地面积相对管道的占地面积要小，管道则覆盖面积较大，不可能在所有地点都进行大量的现场工作，重点要放在勘测上，收集可靠详细的地质资料，对待特殊地段，地表下的地质情况要调查清楚，仔细了解何种地形易受到地土移动的影响，例如沙土液化可以在冲积扇和三角洲的下部等。

勘探的主要目的是使管道和相关设备避开大范围的永久性地土移动区，以避免或减少损失。一般情况下不可能所有的危害都能避免。有的管段不可能绕过很长距离的活动断层，由于受限于管道用地，管道带可能正好穿越潜在不稳定区域，特别是受到沙土液化可诱发土地位移的区域。在这种条件下选线应使所安装的管道变形最小。例如管道的敷设应与潜在的地

面断裂的区域有较大的交叉角度。另外，焊接钢管应该在较大的地土移动发生时，使管道承受拉伸应变。避免管道受到压缩。沙土液化诱发的侧向扩展和滑坡对管道造成的危害，可通过在相对较浅处沿同一等高线敷设管道的方法将潜在的危害降低。

在河流穿越处管道尤其易受沙土液化影响。侧向扩展超河道方向产生，致使河岸发生开裂和坍塌，相反，在河道中部产生压缩力，压缩力是最危险的原意，因为延展性管道受压缩曲折后极易断裂。

有关液化沉寂的位置和深度等情况已知时，管道穿越采用定向钻技术具有优势。有了合适的地质资料，就能正确的选择定向钻穿越深度、出土、入土地点从整体上绕过液化沉积区域，避免地土移动对管道的压缩作用。

地震危害通常集中在受约束的地点上，例如，建筑物和桥墩的基部，特别是当地基建工人填埋物或无粘性沙粒沉积上时。管道的受损危险可通过合理的设计来减小。要使得管道深埋和链接能适应不同的地面运动，对地面滑动、转动和拉伸都有适应能力。

宁夏地处我国南北地震带的北段,是我国多地震的省(区)之一。银川平原和西(吉)、海(原)、固(原)都是我国有名的地震活动区,历史上分别发生过1739年银川——平罗8级地震和1920年海原8.5级地震。随着2001年昆仑山西口8.1级地震，中国大陆地区进入新的地震活跃期。国家十二五建设的进一步发展以及西气东输战略的实施，宁夏石油管道的建设及维护将进一步提高。这就给石油管道的架设以及地震灾害后管道的抢修维护提出更高的要求，这也是我们石油管道维修工人急需解决的问题。

参考文献

【1】T.D.O′Rourke 地震灾害对输油管道的影响油气储运 1996

【2】李孟銮; 任庆维，宁夏地震活动的初步探讨西北地震学报1980