岩溶沉陷区埋地管道预警与极限位移响应分析

李 霖， 兰才富， 李 虎

(1.国家管网集团公司西南管道南宁输油气分公司， 南宁 530022； 2.西南石油大学 石油与天然气工程学院，成都 610500； 3.四川省地质工程勘察院集团有限公司， 成都 610072)

在长输油气管道快速建设过程中会穿越众多地质灾害区域，其中也不可避免地穿越岩溶沉陷区[1]。据统计中国可溶岩分布面积约达到国土面积的1/3以上，是世界上岩溶最发育的国家之一，其中四川、云南、广西等地分布最为广泛[2]。喀斯特岩溶是易溶岩，主要隐藏在地下，由于其地下水发育，水溶性溶解岩石在水的作用下发生溶蚀现象，造成一定区域的空洞，在相应的环境作用或外部荷载作用下造成上部岩土体发生沉降或坍塌，从而对埋地长输油气管道造成严重破坏，危机附近居民和环境[3-4]。

国外对喀斯特岩溶地区的研究始于19世纪末[5]，主要以对喀斯特地貌的评价为主。Magdalene等[6]和Gao等[7]运用G1S技术对地质条件、覆土厚度、地表水系等一系列因素进行了量化分析并以此建立了相应的评价模型。Zisman[8]运用SPT参数且将地质特征作为岩溶塌陷区危险评价因子，对佛罗里达州岩溶区进行了评价。Katarina等[9]运用加权回归法、K-Function法等统计算法在空间上分析了人为因素和自然因素对岩溶塌陷区的影响。国内学者针对塌陷区长输油气管道的研究主要为解析法和数值分析法。高惠瑛、冯启民[10-11]在研究塌陷区使管道几何大变形的基础上将轴力与弯矩作用考虑到管道塑性状态下，建立了塌陷区管道失效判据。……