山西某输气管线工程场地地震地质灾害初步研究

薄建杰，高云峰

(1．山西省地震局，山西 太原 030021；2．太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)

0 引言

我国地震活跃，地震地质灾害分布广泛、类型多样、差异明显，重视地震地质灾害的研究与防控尤为重要。山西是多震省份之一，据史料记载，历史上的强震明显受地质构造条件及其活动方式和强度所控制，多次破坏性地震伴随着崩塌、滑坡、地裂、泥石流等地震地质灾害。因此，对未来破坏性地震是否引发地震地质灾害以及危险性程度的研究，有助于提早防控，服务地方经济、社会安全发展[1]。安晓文总结发现在强震(耿马7.2级地震)作用下，震区澜沧江流域的地震地质灾害与该地震有直接对应关系，并认为地震地质灾害产生的频度、规模及强度还与各地区地震地质环境的好坏有较好的对应关系[2]。吴树仁、乔彦肖研究认为汶川地震不仅引发大量的地质灾害，并加剧了山区斜坡岩土体变形破坏，如果叠加在未来的余震、汛期降雨和重建工程过程中，还可能诱发新的崩塌、滑坡、泥石流，特别是汛期暴雨可能诱发大规模的泥石流[3-4]。韩晓飞总结2016年盐湖4.4级地震、清徐4.3级地震发现，震区不同地质条件及建筑结构会导致在同等震级震区灾害类型出现较为明显的破坏差异[5]。

山西省是全国煤层气资源最为富集的地区，是全国最具潜力的煤层气开发利用基地，“气化山西”的战略，对于满足当地经济发展需要，进一步缓解该地区清洁能源的短缺，改善当地能源结构，保护生态环境，提高城市综合实力，提高人民群众的生活质量起到积极的作用。随着全省煤层气的不断开发利用，每年都要新建数条输气管线，地震地质灾害风险分析随着该战略的推进也日益重要起来。文章以柳林输气支线为例，通过对输气支线沿线的地貌、地层、断裂的调查与分析，确定场地在遭遇抗震设防烈度Ⅵ度影响时，可能产生的地震地质灾害类型及活动断裂对管道的影响。

1 输气管道沿线地貌特点

柳林输气管道全线工程场地位于柳林县城北3.5 km，屈家沟村起向北延伸至王家沟乡兰家沟村北，管线平面展布总体走向NNE向，直线长度13 km(见第29页图1)，管线全线所处地貌单元为吕梁山西侧黄土沟谷梁峁区，其西距黄河11.0～12.5 km。管线跨越黄土梁、峁、塬、沟壑、崾岘等多种黄土地貌类型，总体上地形起伏较大，地形较复杂。管线沿线地形总体呈东高西低、北高南低的特征，黄土侵蚀切割深度在100～130 m，海拔高度大致在960～1 160 m。管线跨越地貌类型及跨越方式如第29页表1、第30页图2所示。

2 输气管道沿线地层分布

野外沿输气管线自南向北对管线场地及其附近的地质调查，输气管线500 m范围内，地表基本全被第四系黄土覆盖。从切割的自然剖面上看，地表分布地层主要为第四系上更新统和中更新统。此外，在个别切割较深的沟谷底部可见石炭系灰岩出露。各时代地层特征详述如下：

(1) 第四系(Q)。

1-8地质测点编号图1 柳林输气支线平面展布图Fig.1 The plane distribution of Liulin gas line

①全新统(Q4)主要分布于梁、峁、塬顶部村庄附近的农田及树林地区，岩性为耕植土，灰黄—褐黄色，土质疏松，孔隙发育，含大量植物根系，主要为粉土，沿线部分地段分布，层厚0.3～0.5 m。

②上更新统(Q3)岩性为粉土，浅灰黄色，较疏松，土质较均匀，孔隙发育，干强度低，韧性低。主要分布在黄土梁、峁、塬及黄土斜坡的上部，厚度5～10 m。

③中更新统(Q2)岩性为粉质黏土，浅黄—浅红色，稍密—中密，土质均匀，孔隙发育，干强度，韧性高于上伏的上更新世黄土。主要分布在黄土梁峁、黄土斜坡和黄土残塬的上更新统下部，构成梁峁、塬的主体，厚度15～30 m，管线沿线场地附近一般看不到其与下伏地层的接触界线(上更新统、中更新统见图2照片⑦沟谷切割自然剖面)。

(2) 石炭系。

表1 柳林输气管线跨越主要黄土地貌类型及跨越方式一览表Table 1 The major geomorphic types of loess spanned by Liulin gas pipeline and the straddle ways

3 输气管道沿线活动断裂影响及地震地质灾害评价

根据野外地震地质调查和近场区活动断裂研究结果如第30页图4所示，输气管道全线构造上展布于鄂尔多斯断块隆起区柳林—马头山隆起区的次级构造单元马头山中等隆起中部，管线场地范围内无活动断裂分布。近场范围内，距离场地最近的断裂为离石断裂(中段)，总体延伸方向近南北，高角度，东倾，倾角60°～80°，其最新活动时代为中更新世，属非活动断裂。该断裂距离输气管线最近距离6.7 km，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第4.1.7条第1款规定，可以忽略离石断裂对拟建输气管线场地的断错影响。输气管线场地地处吕梁山西侧黄土沟谷梁峁区，区内沟谷纵横，地形复杂，管线在不同类型的黄土地貌单元间跨越。施工过程中，要将输气管道全线埋于地表下1.2～1.4 m，在跨越黄土“V”型谷时，要在沟谷两侧施工斜孔穿管线。因此，在施工开挖过程中，不可避免地要对自然侵蚀剥蚀形成的黄土地表及微地貌造成一定的影响，个别地段可能会使本来很脆弱的黄土地貌形态改变。在管道工程场地及附近个别区段，如黄土陡崖、“V”型谷两侧陡坡、崾岘两侧的陡崖等处如图2所示，在遭遇抗震设防烈度(Ⅵ度)影响时，具备了地震诱发而产生地震崩塌、地震滑坡地震地质灾害条件[6]。对此，在管线设计施工过程中应予充分考虑，个别地段必要时采取一些针对性的工程措施予以防范。

4 结论

柳林输气管道全线工程场地，构造上位于鄂尔多斯断块隆起区柳林—马头山隆起区的次级构造单元马头山中等隆起中部，地貌单元为黄土沟壑梁峁区。场地区划烈度为Ⅵ度，在管道工程场地及附近个别区段，如黄土陡崖、“V”型谷两侧陡坡、崾岘两侧的陡崖等处，在遭遇抗震设防烈度(Ⅵ度)影响时，具备地震诱发而产生地震崩塌、地震滑坡地震地质灾害条件。工程场地范围内无活动断裂分布，距离工程场地最近的断裂为离石断裂带，距输气管线最近距离约6.7 km，最新活动期为中更新世，属非活动断裂，对拟建工程场地不会产生断错影响。

图2 输气管线跨越主要地貌类型组照片Fig.2 Photos of the major geomorphic type group crossed by Liulin gas pipeline

图3 下寨则村南沟谷底部出露的石炭系中厚层灰岩(摄于测点5，镜头向西)Fig.3 The medium thick limestone in Carboniferous System in bottom of the south valley in Xiazhai Village

图4 近场区地震构造图Fig.4 Seismotectonic map of near site

参考文献：

[1] 吴树仁，石菊松，姚鑫，等.四川汶川地震地质灾害活动强度分析评价[J].地质通报，2008，27(11)：1900-1906.

[2] 安晓文，俞维贤，李世成，等.澜沧江流域地震地质灾害机理研究(以耿马县城为例)[J].地震研究，2003，26(2)：177-182.

[3] 乔彦肖，马中社，吕凤军，等.汶川地震地质灾害发育特点及动因机制分析[J].中国地质，2009，36(3)：736-741.

[4] 韩晓飞,张龙飞,吕睿，等.2016年12月18日清徐县4.3级地震烈度评估及分析[J].防灾减灾学报,2017，33(3):33-37.

[5] 韩晓飞,王跃杰,曾金艳，等.2016年3月12日运城市盐湖区4.4级地震震害评估[J].山西建筑,2017，43(15):21-22.

[6] 扈桂让，李自红，闫小兵，等.韩城断裂晚第四纪活动性研究[J].地震地质,2017，39(1):206-217.