某储气库集注站场地主要工程地质问题探讨.pdf

2023年6 月第43 卷第2 期四川地质学报Vol.43No.2Jun.,2023某储气库集注站场地主要工程地质问题探讨吴勇，欧阳沐鲲，涂翔1，吴茂3，苏培东3（1.四川科宏石油天然气工程有限公司，成都6 10 0 5 1；2.重庆天然气储运有限公司，重庆40 1147；3.西南石油大学，地球科学与技术学院，成都6 10 5 0 0）摘要：某储气库是中国石油天然气集团公司计划在川渝地区分三批建设的8 个储气库之一。通过对储气库集注站场地地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质等工程地质条件，分析场地主要工程地质问题。研究结果表明：集注站场区主要工程地质问题为岩溶、危岩和不局部稳定斜坡；岩溶发育程度一般，可填充处理；三方边坡危岩以滑移式为主；西侧边坡局上覆土层较厚，暴雨下可能发生局部溜塌，采取预防浅表土体失稳措施处理。这些可供其他类似工程交流借鉴。关键词：滑移式危岩；边坡稳定性；岩溶；工程地质问题中图分类号：U212.22DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.02.016某储气库建设工程是国家重要项目，重庆市2 0 2 1年重点建设工程，项目实施对于保障重庆市天然气供应、提升自有储气调峰能力和应急供气有重要意义。储气库建设集注站厂区和维抢修用房（职工倒班用房）两个部分，其中储气库集注站厂区西侧近邻乡道，三面环坡，南侧和东侧为山地；维抢修用房场地位于储气库集注站厂区东北侧2 7 3m处。该场区主要面临岩溶、危岩和局部不稳定边坡等工程地质问题（肖颖斌等，2 0 2 0），通过野外地质调绘、钻探、原位试验和室内试验等手段，对其出现的工程地质问题进行分析。1工程概况1.1占地面积储气库建设工程用地面积7 9 140 m（118.7 亩），其中储气库集注站征地：430 2 0 m（6 4.5 3亩）；边披治理征地：19 8 6 7 m（2 9.8 0 亩）；进站道路征地：2 433m（3.6 5 亩）；放空区征地：130 0 m（1.9 5 亩）。放空区进站道路征地：18 9 3m（2.8 4亩）；维抢修用房征地：8 5 7 6 m（12.8 6 亩）；维抢修用房进站道路征地：1553m（2.33亩）；还村道路征地：5 0 0 m（0.7 5 亩）。1.2.交通位置工作区内有村村通公路与乡道相连，交通较为方便。1.3气象与水1.3.1气象条件年均气温17.5 18.5。降雨集中于5 9 月，常有雷阵暴雨，年平均相对湿度8 0%，绝对湿度17.6 g/m。常年风速较小，以西北风偏多，最大风速为2 8.4m/s。1.3.2水文条件集注站场地属中山地带，整体东南高、西北低，勘察期间场地内无积水，地下水来源于大气降水补给。场地岩溶裂隙发育，地下水沿裂隙人渗溶隙内，经现场勘察场地未见地下水含水层。维抢修用房场地，西北高东南低，为第四系全新统松散层上层滞水，赋存在第四系角砾及粉质黏土层中，枯水期实测稳定水位5 6 8.7 3 5 6 8.9 2 m，埋深1.5 6.8 m，了解地区资料可知，地下水丰水期变化幅度1.0 1.5 m，由大气降水、周边汇水、水田积水补给。境内主要河流为朝阳河，沿向斜东翼发育，经双凤桥街道出境。场区地下水类型为第四系全新统松散层上层滞水和岩溶裂隙水。文献标识码：A文章编号：10 0 6-0 9 9 5（2 0 2 3）0 2-0 2 8 8-0 6收稿日期：2 0 2 2-0 4-2 2作者简介：吴勇（19 7 6 一），男，四川成都人，工程师，主要从事油气管道及场站岩土工程勘察工作288某储气库集注站场地主要工程地质问题探讨2场地工程地质条件2.1 地形地貌场地属中低山剥蚀丘陵地貌（图1）。原始地形主要为较陡斜坡废弃人工采矿场，东南高西北低，地形起伏较大，南侧、东侧和西侧有采矿开挖形成高边坡，三侧边坡所围中间区域为露天采场缓坡，坡度142 0，坡面大部分被破碎石灰岩覆盖。南侧边坡高差2 5 40 m，坡度7 0 9 0；东侧坡边坡高差8 2 0 m，坡度7 0 90；西侧坡边坡高差6 2 5 m，坡度6 0 9 0；维抢修用房场地为较缓梯田（图2），东北高西南低，地形起伏较小，较适宜作拟建场地（孙威等，2 0 2 2）。2.2地质构造储气库场地位于某背斜南东翼，岩层产状：315 330 Z1318。构造节理调查如下：J1：17 0 乙8 2，间距0.5 4.5 m，延伸小于12 m，闭合一微张，裂面较平直，方解石胶结，压扭性裂隙，属硬性结构面；岩溶发育造成该组节理局部开张，泥质或块石填充，属软弱结构面。未见结构面内充水。J2：5 5 8 4，间距0.5 5.0 m，走向延伸小于8 m，闭合，裂面较平直，方解石胶结，压扭性裂隙，属硬性结构面；岩溶发育造成该组节理局部开张，泥质或块石填充，属软弱结构面。未见结构面内充水。场地岩体属薄一中厚层状结构，强风化岩体完整程度属破碎，中风化岩体完整程度属较完整。节理为硬性结构面，相对发育，场地无断裂构造，地质构造简单（刘建勋和刘岩，2 0 2 2）。2.3地层岩性收集资料和钻探揭露，场区地层包括第四系全新统人工填土（Q4）、耕植土层（Q4）、全新统坡残积（Q4l+*l）粉质粘土、全新统坡残积（Q4lel）角砾土、三叠系嘉陵江组(Ti)石灰岩。3主要工程地质问题3.1岩溶溶洞、溶隙背斜核部出露三叠系嘉陵江组（Tj）灰岩，是一套典型的可溶岩地层（熊超等，2 0 19）。物探和钻孔揭露地层溶蚀发育，部分溶洞在地表出露（图3），洞口直径0.7 1.0 m，可见深度34m；部分洞口长有蕨类植物（图4），直径0.5 m，洞内较潮湿。班旺公寓场区集注站场区图1集注站场区地貌图2 维抢修用房地貌图3出露可见溶洞维抢修用房场地西侧2 0 0 m出露一溶洞（图5），洞口直径2 m，随洞深洞径逐渐变小，洞内较干燥，未发现地下暗河；南侧10 0 m出露溶洞洞口直径1.2 m，其位于水田的附近，洞内较潮湿。两溶洞距拟建289图4洞口被植被覆盖图5 出露大型溶洞2023年6 月第43卷第2 期维抢修用房场区有一定距离，不会对工程建设产生影响，可不做处理（田帅等，2 0 2 2）。3.2危岩场地位于背斜核部，发育“X”节理（赵鹏等，2011），由于之前采石厂人工开挖形成高边坡，三面边坡上危岩发育，多数危岩后缘垂直裂隙被粉质黏土充填，场区危岩失稳方式多为滑移式或坠落式。对三面边坡较大危岩编号统计，东侧边坡危岩发育多，南侧边坡危岩数量次之，西侧边坡上危岩数量少，危岩数量统计如图6。根据现场分析，三面边坡危岩在天然状况处于稳定状态，地震和暴雨工况下，后期场坪施工等工程活动的影响，可能给危岩稳定性带来不利影响。3.3局部不稳定边坡（1）东侧边坡。为土岩混合边坡（图7），坡向2 30，边坡高10 15 m，坡度5 0 7 5；坡顶植被覆盖，顶部回填土厚0.8 7.4m；基岩未见滑移变形迹象，边坡上覆土层天然状态为整体稳定。东侧岩质边坡部分整体为切向坡，边坡见两组构造节理；强风化岩体破碎，中风化岩体较完整。节理为软弱结构面，结合程度较差。综合判断东侧岩质边坡天然状态下处于稳定状态。（2）南侧边坡。以岩质边坡为主（图8），坡向340，边坡高5 0 6 0 m，坡度6 0 7 5，坡顶植被覆盖，上覆土层厚0.6 3.8 m，未见滑移变形迹象，天然状态边坡覆盖层较薄，处于稳定状态，产生滑移变形可能性较小。南侧岩质边坡为顺向坡，岩体完整程度与东侧边坡一致，坡上强烈发育数条张裂隙，被粉质黏土和植被充填。综合判断边坡天然状况处于稳定状态。四川地质学报6543210Vol.43No.2Jun.,2023危岩数量东侧坡南侧坡图6 三面边坡危岩统计西侧坡图7 东侧边坡（3）西侧边坡。为土岩混合边坡（图9），边坡高10 2 5 m，坡度5 0 7 0，坡顶有少量植被，顶部土层为回填土厚0 7.4m，未见滑移变形迹象，上覆土层较厚，不利工况有滑动可能性。综合判断边坡上覆土层天然状态稳定，岩质边坡部分为切向坡，强风化岩体破碎，中风化岩体较完整。受风化作用影响节理为软弱结构面，为反向坡，高度一般。综合判断东侧岩质边坡天然状态下处于稳定状态。4工程地质问题评价4.1岩溶问题评价场地岩溶发育程度中等发育，场地西南侧出露串珠状分布溶洞，钻探岩芯显示,场地内嘉陵江组地层溶蚀现象发育，岩溶裂隙被方解石填充。场地出露溶洞对工程安全性影响较小，在地基处理时对出露溶洞可直接做填充处理（刘传正和陈春利，2 0 2 0)。4.2危岩稳定性评价集注站场地三面边坡一共发育10 处危岩，且多处危岩的290图8 南侧边坡图9 西侧边坡数量6543210滑移式图10 危岩破坏方式统计倾倒式坠落式表1危岩稳定性评价某储气库集注站场地主要工程地质问题探讨裂隙较为发育，后缘裂隙在雨水的人渗下将会改变土体的抗剪强度指标，在暴雨和地震工况下可能会产生破坏，破坏方式统计如图10 所示，以滑移式为主，倾倒式和坠落式为次。根据安全系数公式对其稳定性进行计算分析危岩稳定性和建议处理方式如表1。危岩编号破坏模式WY1滑移式WY2滑移式WY3倾倒式WY4滑移式WY5坠落式4.3边坡稳定性评价4.3.1东侧边坡东侧岩质边坡无外倾结构面故其稳定性受岩体的自身强度控制，将边坡的典型剖面（图11）由理正岩土代人实验参数计算分析和边坡赤平投影分析（图12）东侧边坡的稳定性结果，上覆土层和下伏岩质边坡在天然、暴雨、地震工况下均处于稳定状态。比例尺水平1:2 0 0高程(m）（黄海高程系）29217/12ZK137623.45建议处理工况稳定状态天然稳定地震稳定暴雨欠稳定天然基本稳定地震稳定暴雨欠稳定天然稳定地震欠稳定暴雨欠稳定天然稳定地震稳定暴雨欠稳定天然基本稳定地震稳定暴雨欠稳定垂直1:2 0 0建议处理危岩编号破坏模式方式人工清理人工清理人工清理人工清理人工清理工况稳定状态天然稳定WY6滑移式WY7滑移式WY8坠落式WY9倾倒式WY10滑移式方式地震稳定暴雨欠稳定天然稳定地震稳定暴雨欠稳定天然基本稳定地震欠稳定暴雨欠稳定天然稳定地震欠稳定暴雨欠稳定天然稳定地震稳定暴雨欠稳定编号结构面名称侯向倾角P坡面22190L1层面1L2聚晾2170B2L3翠35584人工清理锚杆加固人工清理锚杆加固锚杆加固33015L2Q 回填土E51Ti右灰岩ZK:98608.69组合交楼线倾向倾角P-L131114P-L213180P-L313167L1-L22595L1-L332715L2-L3118773.503301552Ti石灰岩25.20图11东侧边坡剖面图图12东侧边坡赤平投影4.3.2南侧边坡经计算和赤平投影分析，南侧边坡上覆土层和下伏岩质边坡在暴雨工况下处于基本稳定状态；在天然和地震工况下均处于为稳定状态，边坡剖面图和赤平投影分析见图13 和图 14。4.3.3西侧边坡西侧边坡为土岩混合边坡，且局部地段土层较厚，由于上覆土层厚度约为0 7.4m，对典型剖面计算（图29.8015）和边坡赤平投影分析（图16）可知，西侧边坡上覆土层在天然和地震工况下处于稳定状态，上覆土层在靠2912023年6 月第43卷第2 期近场地末尾段在暴雨工况下处于不稳定状态，其局部上覆土层可能在暴雨情况下发生小型溜塌（曾江波等,2 0 18 )。三面边坡总体稳定性较好，下伏岩质边坡处于稳定状态，只有西侧边坡局部上覆土层较厚，在暴雨等不利工况下有发生溜塌的可能，建议采防治措施（刘新荣等，2 0 2 0）。比例尺水平1:2 0 0185*242K127642.192.003.90618.29-619.19光净表除发片可生粘上充清四川地质学报垂直1:2 0 0回填石灰岩3301552Ti石炭岩Vol.43No.2Jun.,2023比例尺水平1:2 0 0垂直1:2 0 01237/37ZK107619.664.002.002K128624.441.50Q 回填土51Ti石灰岩ZK12951T+石灰春620.544:203301552Ti石灰岩3301552Ti石灰岩18.00ZK108606.040.60138.2020.2015.3024.90图13南侧边坡剖面图编号结构面名称倾问倾角P坡面35690L1层面1L2L3梨晾3图15西侧边坡剖面图编号结构面名称，倾向倾角P披面33015170B255846490L1层面330152梨隙113梨隙2170025584组合交棱线倾间倾鱼EP-L1P-L2P-L3L1-12L1-13L2-131.22656853285B325953271511877组合交校线倾向倾角P-1.132.415P-L214481P-L31449L1-L2269611-1332715L2-L311877L1S图14商南侧边坡赤平投影5结论（1）拟建某储气库集注站及维抢修用房场地及附近未见滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降等，处理场地岩溶和集注站三面危岩和高边坡稳定性后，地基稳定性较好，适宜修建。（2）通过瞬变电磁法知场区岩溶发育一般，无大型溶洞，可对拟建场区出现溶洞和空洞可做封堵和填充；（3）边坡上危岩裂隙发育，10 处危岩以滑移式为主，可采用人工清除和锚杆加固措施。292图16西侧边坡赤平投影某储气库集注站场地主要工程地质问题探讨（4）东西南三侧为采挖边坡，东侧上覆土层和岩质边坡处于稳定状态；南侧边坡上覆土层和岩质边坡在暴雨工况下处于基本稳定状态；西侧边坡上覆土层较厚，暴雨工况处于不稳定状态，存在发生小型溜塌的可能，故应该采取预防浅表层土体失稳措施。参考文献：肖颖斌，霍然，李江林，陈庆峰，杨佳.2 0 2 0.湖南临武某地岩溶地面塌陷特征及成因机理探讨 J.四川地质学报，40（0 4）：6 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storage facility is one of eight that China National Petroleum Corp plans to build in threebatches in the Sichuan and Chongqing region.Based on engineering geological conditions such as landform,geological structure,stratigraphic lithology and hydrogeology,this paper analyzes the main engineeringgeological problems of the site.The results show that the main engineering geological problems are karst,dangerous rock and non-locally stable slope.Karst development degree is general,can be filled treatment.Tripartite slope dangerous rock is mainly sliding type.The overlying soil layer of the west side slope is thicker,and local slip collapse may occur under the rainstorm,which can be used as reference for other similar projects.Key words:sliding dangerous rock;slope stability;karst;engineering geological problems293