陕北黄土高原区油田地面建设中常见的几种岩土工程问题研究

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摘要：本文对陕北黄土高原区油田地面建设工程中常见的几种岩土工程问题进行了介绍，分析了其形成原因、对工程的危害，并提出了相应的治理措施。

关键词：油田建设 黄土岩土工程问题 岩土工程治理

陕北黄土高原地处鄂尔多斯盆地，是我国储油量最丰富的地区之一，是中石油第二大油田长庆油田及陕西省延长石油集团的主要产油区，在油田的地面建设工程中，因为黄土的特殊性质导致了几种常见的岩土工程问题，危害到工程建设及其运行的安全。

1黄土湿陷

黄土的矿物成因有别于其他一般土体的电子吸附胶结，黄土颗粒之间是盐粒胶结，这种胶结方式一旦遇水其土颗粒之间会快速散开，使土的力学强度显著减弱，并产生很大的附加沉降，这种特性即黄土的湿陷性，由其物质成分、成因和微观结构特征决定。黄土的干容重、孔隙比、天然含水量、饱和度、液限及可溶盐含量都直接影响湿陷性黄土的敏感性。另外，颗粒的含量以及塑性指数也直接影响其敏感度。具有湿陷性的黄土主要为晚更新世形成的马兰黄土和全新世形成的黄土，而中更新世形成的离石黄土一般仅在上部具有轻微的湿陷性。

当湿陷性黄土含水量增大时，它的抗剪强度便会迅速降低，承载力也会大幅度降低。对于管道工程通过湿陷性黄土区域，主要采取消除或减少其湿陷量为目的，通过导、堵、填等方式，疏导地表水，避免管道通过区域的土体浸水。对于站场建筑物以湿陷性黄土作为地基土时应对其进行地基处理。其处理方法有:

1)消除地基的全部湿陷量，如采用桩基等深基穿透全部湿陷性土层；

2)消除地基的部分湿陷量，如采用换土垫层，夯实、挤密法等。

根据建筑物类型及地基土的湿陷性程度在采用适当的地基处理方法的同时还应当采取一定的防水措施及结构措施，以消除湿陷性黄土地基对建筑物的危害。

2 黄土冲沟

除湿陷性外黄土还有另外一个特点即垂直节理较为发育，如果地面植被不好，或者地面散土防护层被水冲刷，雨水往往会沿着垂直节理面渗透，形成地下潜流，随着时间的推移逐渐形成冲沟。长庆油田重要的区块陕北地区黄土冲沟极为发育，冲沟的坡降大，两岸陡峭，黄土抗冲蚀能力差，在暴雨等水力作用下，冲沟的下切、侧蚀、溯源侵蚀作用强烈，沟坡下部不断遭受破坏，引起冲沟边坡失稳，产生滑坡、滑塌等重力侵蚀，不仅对埋地管道有极大的破坏力，而且也会对地面建筑物形成很大威胁。

管道在选线时应尽量选择与管道整体走向相致的黄土梁顶部或垂直斜坡通过，避免平行坡面敷设，避开黄土冲沟发育的地方，若无法避开，应根据实际情况采用适当方法进行处理:

1)管道线路附近冲沟的治理：对于管道中心距冲沟头较近(5 m左右)，填方量不大的小型冲沟采取修筑挡土墙，灰土回填的措施；对于管道中心距冲沟头边缘较远，填方工作量较大的冲沟治理采取沿沟顶部边缘设置阻水墙或截水沟的处理方法，以防止地表径流侵入岸坡的节理，抑止冲沟继续发育。

2)管道穿越冲沟源头的治理：对于冲沟源头植被条件较好，深度较小，沟头稳定的冲沟，采取沿沟顶部边缘设置阻水墙或截水沟的处理方法，以抑止冲沟继续发育。对于冲沟边坡较稳定，但沟底植被条件较差，冲沟深度有可能下切的情况，除了设置阻水墙或截水沟以外，还要在管线下游一定位置处设置地下防冲墙(浆砌石结构)、淤土坝(灰土夯实)等拦淤措施，防止冲沟继续下切侵蚀向源头发育。

3 黄土高陡边坡

黄土陡坡在黄土梁峁区广泛分布，主要在管线上下黄土梁峁段对管道安全影响较大，在管道上下弯头处易产生应力集中；水易沿陡坡段管沟泄流，侵蚀管道周围填土，导致管道悬空；陡坡植被在受到施工影响后，加剧水土流失，影响陡坡的稳定性。若高陡边坡整体稳定性较差时，只对管沟、管道地基进行处理，还不能根本上确保管道安全，还应需采取治坡措施。工程措施以提高边坡稳定为目的，根据边坡的具体条件，因地制宜的采用排水、放坡、护坡等措施。

4 黄土滑坡、滑塌和崩塌

黄土滑坡、滑塌和崩塌是由于黄土具有疏松、垂直节理发育的岩土特征，在雨水、地震及人类活动的诱发之下形成的，多分布发育在冲沟两侧或天然陡边坡地带。大、中型滑坡规模大，处理工程费用高，在管道选线、站场选址时均应绕避。线路不得已经过小型滑坡、滑塌和崩塌地段时，一般情况下应尽量不触动滑坡体，把防排水设计作为设计的重点之一，做好导流排水措施，以防止水力侵蚀造成土坡的滑坡、滑塌和崩塌。另外结合具体的地形、地貌和地质条件，还可以采取以下措施：

1)管道深埋到滑动面以下1.5～2.0 m；

2)管沟底铺设灰土垫层，管沟用灰土分层夯实回填；

3)平整滑坡体表面，夯实回填坑、洼、裂缝。

5 黄土崾岘

崾岘或称崾，通常为梁峁的连结部，位于两条深切冲沟的源头。崾岘一般地势较低，两端边沟及地表水均汇入其两侧冲沟内，对崾岘造成较大的危害，部分崾岘两端还发育有黄土陷穴、落水洞等不良地质作用。管线通过崾岘对于两侧冲沟源头较平缓、稳定、无不良地质作用发育时，宽度较大的崾岘可直接从其顶部通过；对两侧陡峭壁立、有不良地质作用发育，宽度狭窄的黄土崾岘可在其一边依傍崾岘夯筑灰土堤或草袋盛土堆砌供管道通过，同时应做好截、排水的处理，将山梁两侧的汇水引至远离崾岘的安全区域，填实崾岘两端及两侧冲沟沟底陷穴、落水洞等，并在其余空余位置设置鱼鳞坑，让坡顶积水就地解决，进一步消除水对崾岘的冲刷。

6 黄土微地貌

黄土微地貌是指发育初期的黄土蝶形洼地、黄土陷穴、盲沟、落水洞、黄土井、黄土桥、跌穴、潜蚀沟等地貌。这些微地貌是由于黄土中的可溶盐在地下水作用下溶失，以及地下水紊流时形成对黄土体的潜蚀作用形成的，黄土孔隙越大，潜蚀作用越强。因此，这些微地貌多发育在易溶盐含量高、大孔多和位置有利于地表水下渗或流速变快的地方，如地表地形变化大的河谷阶地边缘、黄土冲沟两岸、坡度较大的黄土斜坡地带等。

黄土微地貌对管线及站场构筑物具有很大的危害性，其治理措施有以下几种：

1)设置挡水土埂、截排水沟，将汇水排离危险区；

2)采用灰土夯实，堵塞黄土蝶形洼地、黄土陷穴、盲沟的进、出水口；

3)采用经夯实处理的黄土、灰土，填塞规模较大的落水洞、黄土桥等易崩塌的危险段；

4)加大管道埋深和将管线埋人相对稳定的土层内，可以有效地减缓地表径流的冲刷。