山西某輸氣管線工程場地地震地質(zhì)災(zāi)害初步研究

薄建杰，高云峰

(1．山西省地震局，山西 太原 030021；2．太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站，山西 太原 030025)

0 引言

我國地震活躍，地震地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛、類型多樣、差異明顯，重視地震地質(zhì)災(zāi)害的研究與防控尤為重要。山西是多震省份之一，據(jù)史料記載，歷史上的強震明顯受地質(zhì)構(gòu)造條件及其活動方式和強度所控制，多次破壞性地震伴隨著崩塌、滑坡、地裂、泥石流等地震地質(zhì)災(zāi)害。因此，對未來破壞性地震是否引發(fā)地震地質(zhì)災(zāi)害以及危險性程度的研究，有助于提早防控，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、社會安全發(fā)展[1]。安曉文總結(jié)發(fā)現(xiàn)在強震(耿馬7.2級地震)作用下，震區(qū)瀾滄江流域的地震地質(zhì)災(zāi)害與該地震有直接對應(yīng)關(guān)系，并認(rèn)為地震地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的頻度、規(guī)模及強度還與各地區(qū)地震地質(zhì)環(huán)境的好壞有較好的對應(yīng)關(guān)系[2]。吳樹仁、喬彥肖研究認(rèn)為汶川地震不僅引發(fā)大量的地質(zhì)災(zāi)害，并加劇了山區(qū)斜坡巖土體變形破壞，如果疊加在未來的余震、汛期降雨和重建工程過程中，還可能誘發(fā)新的崩塌、滑坡、泥石流，特別是汛期暴雨可能誘發(fā)大規(guī)模的泥石流[3-4]。韓曉飛總結(jié)2016年鹽湖4.4級地震、清徐4.3級地震發(fā)現(xiàn)，震區(qū)不同地質(zhì)條件及建筑結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致在同等震級震區(qū)災(zāi)害類型出現(xiàn)較為明顯的破壞差異[5]。

山西省是全國煤層氣資源最為富集的地區(qū)，是全國最具潛力的煤層氣開發(fā)利用基地，“氣化山西”的戰(zhàn)略，對于滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展需要，進(jìn)一步緩解該地區(qū)清潔能源的短缺，改善當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高城市綜合實力，提高人民群眾的生活質(zhì)量起到積極的作用。隨著全省煤層氣的不斷開發(fā)利用，每年都要新建數(shù)條輸氣管線，地震地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險分析隨著該戰(zhàn)略的推進(jìn)也日益重要起來。文章以柳林輸氣支線為例，通過對輸氣支線沿線的地貌、地層、斷裂的調(diào)查與分析，確定場地在遭遇抗震設(shè)防烈度Ⅵ度影響時，可能產(chǎn)生的地震地質(zhì)災(zāi)害類型及活動斷裂對管道的影響。

1 輸氣管道沿線地貌特點

柳林輸氣管道全線工程場地位于柳林縣城北3.5 km，屈家溝村起向北延伸至王家溝鄉(xiāng)蘭家溝村北，管線平面展布總體走向NNE向，直線長度13 km(見第29頁圖1)，管線全線所處地貌單元為呂梁山西側(cè)黃土溝谷梁峁區(qū)，其西距黃河11.0～12.5 km。管線跨越黃土梁、峁、塬、溝壑、崾峴等多種黃土地貌類型，總體上地形起伏較大，地形較復(fù)雜。管線沿線地形總體呈東高西低、北高南低的特征，黃土侵蝕切割深度在100～130 m，海拔高度大致在960～1 160 m。管線跨越地貌類型及跨越方式如第29頁表1、第30頁圖2所示。

2 輸氣管道沿線地層分布

野外沿輸氣管線自南向北對管線場地及其附近的地質(zhì)調(diào)查，輸氣管線500 m范圍內(nèi)，地表基本全被第四系黃土覆蓋。從切割的自然剖面上看，地表分布地層主要為第四系上更新統(tǒng)和中更新統(tǒng)。此外，在個別切割較深的溝谷底部可見石炭系灰?guī)r出露。各時代地層特征詳述如下：

(1) 第四系(Q)。

1-8地質(zhì)測點編號圖1 柳林輸氣支線平面展布圖Fig.1 The plane distribution of Liulin gas line

①全新統(tǒng)(Q4)主要分布于梁、峁、塬頂部村莊附近的農(nóng)田及樹林地區(qū)，巖性為耕植土，灰黃—褐黃色，土質(zhì)疏松，孔隙發(fā)育，含大量植物根系，主要為粉土，沿線部分地段分布，層厚0.3～0.5 m。

②上更新統(tǒng)(Q3)巖性為粉土，淺灰黃色，較疏松，土質(zhì)較均勻，孔隙發(fā)育，干強度低，韌性低。主要分布在黃土梁、峁、塬及黃土斜坡的上部，厚度5～10 m。

③中更新統(tǒng)(Q2)巖性為粉質(zhì)黏土，淺黃—淺紅色，稍密—中密，土質(zhì)均勻，孔隙發(fā)育，干強度，韌性高于上伏的上更新世黃土。主要分布在黃土梁峁、黃土斜坡和黃土殘塬的上更新統(tǒng)下部，構(gòu)成梁峁、塬的主體，厚度15～30 m，管線沿線場地附近一般看不到其與下伏地層的接觸界線(上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)見圖2照片⑦溝谷切割自然剖面)。

(2) 石炭系。

表1 柳林輸氣管線跨越主要黃土地貌類型及跨越方式一覽表Table 1 The major geomorphic types of loess spanned by Liulin gas pipeline and the straddle ways

3 輸氣管道沿線活動斷裂影響及地震地質(zhì)災(zāi)害評價

根據(jù)野外地震地質(zhì)調(diào)查和近場區(qū)活動斷裂研究結(jié)果如第30頁圖4所示，輸氣管道全線構(gòu)造上展布于鄂爾多斯斷塊隆起區(qū)柳林—馬頭山隆起區(qū)的次級構(gòu)造單元馬頭山中等隆起中部，管線場地范圍內(nèi)無活動斷裂分布。近場范圍內(nèi)，距離場地最近的斷裂為離石斷裂(中段)，總體延伸方向近南北，高角度，東傾，傾角60°～80°，其最新活動時代為中更新世，屬非活動斷裂。該斷裂距離輸氣管線最近距離6.7 km，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)第4.1.7條第1款規(guī)定，可以忽略離石斷裂對擬建輸氣管線場地的斷錯影響。輸氣管線場地地處呂梁山西側(cè)黃土溝谷梁峁區(qū)，區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，地形復(fù)雜，管線在不同類型的黃土地貌單元間跨越。施工過程中，要將輸氣管道全線埋于地表下1.2～1.4 m，在跨越黃土“V”型谷時，要在溝谷兩側(cè)施工斜孔穿管線。因此，在施工開挖過程中，不可避免地要對自然侵蝕剝蝕形成的黃土地表及微地貌造成一定的影響，個別地段可能會使本來很脆弱的黃土地貌形態(tài)改變。在管道工程場地及附近個別區(qū)段，如黃土陡崖、“V”型谷兩側(cè)陡坡、崾峴兩側(cè)的陡崖等處如圖2所示，在遭遇抗震設(shè)防烈度(Ⅵ度)影響時，具備了地震誘發(fā)而產(chǎn)生地震崩塌、地震滑坡地震地質(zhì)災(zāi)害條件[6]。對此，在管線設(shè)計施工過程中應(yīng)予充分考慮，個別地段必要時采取一些針對性的工程措施予以防范。

4 結(jié)論

柳林輸氣管道全線工程場地，構(gòu)造上位于鄂爾多斯斷塊隆起區(qū)柳林—馬頭山隆起區(qū)的次級構(gòu)造單元馬頭山中等隆起中部，地貌單元為黃土溝壑梁峁區(qū)。場地區(qū)劃烈度為Ⅵ度，在管道工程場地及附近個別區(qū)段，如黃土陡崖、“V”型谷兩側(cè)陡坡、崾峴兩側(cè)的陡崖等處，在遭遇抗震設(shè)防烈度(Ⅵ度)影響時，具備地震誘發(fā)而產(chǎn)生地震崩塌、地震滑坡地震地質(zhì)災(zāi)害條件。工程場地范圍內(nèi)無活動斷裂分布，距離工程場地最近的斷裂為離石斷裂帶，距輸氣管線最近距離約6.7 km，最新活動期為中更新世，屬非活動斷裂，對擬建工程場地不會產(chǎn)生斷錯影響。

圖2 輸氣管線跨越主要地貌類型組照片F(xiàn)ig.2 Photos of the major geomorphic type group crossed by Liulin gas pipeline

圖3 下寨則村南溝谷底部出露的石炭系中厚層灰?guī)r(攝于測點5，鏡頭向西)Fig.3 The medium thick limestone in Carboniferous System in bottom of the south valley in Xiazhai Village

圖4 近場區(qū)地震構(gòu)造圖Fig.4 Seismotectonic map of near site

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳樹仁，石菊松，姚鑫，等.四川汶川地震地質(zhì)災(zāi)害活動強度分析評價[J].地質(zhì)通報，2008，27(11)：1900-1906.

[2] 安曉文，俞維賢，李世成，等.瀾滄江流域地震地質(zhì)災(zāi)害機理研究(以耿馬縣城為例)[J].地震研究，2003，26(2)：177-182.

[3] 喬彥肖，馬中社，呂鳳軍，等.汶川地震地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特點及動因機制分析[J].中國地質(zhì)，2009，36(3)：736-741.

[4] 韓曉飛,張龍飛,呂睿，等.2016年12月18日清徐縣4.3級地震烈度評估及分析[J].防災(zāi)減災(zāi)學(xué)報,2017，33(3):33-37.

[5] 韓曉飛,王躍杰,曾金艷，等.2016年3月12日運城市鹽湖區(qū)4.4級地震震害評估[J].山西建筑,2017，43(15):21-22.

[6] 扈桂讓，李自紅，閆小兵，等.韓城斷裂晚第四紀(jì)活動性研究[J].地震地質(zhì),2017，39(1):206-217.