中缅油气管道工程堆积层滑坡灾害区施工风险评价研究

摘要

长输油气管道站多、线长、面广的特点，决定了管道建设不可避免地会在滑坡灾害区域进行。在国内外已有的滑坡区域管道施工事故中发现，管沟开挖、支护不当、施工堆载等都会引起坡体滑移，发生安全事故造成生命财产损失。为了防止管道施工过程中滑坡灾害的发生，为管道施工防灾减灾提供依据，本文依托于中缅长输油气管道工程，以堆积层滑坡灾害及管道工程施工行为为研究对象，开展了以下研究工作:(1)通过对全线滑坡灾害形态特征，发育规模的统计分析，总结沿线堆积层滑坡灾害的分布规律，研究管道施工诱发滑坡灾害的发育规律。(2)通过WBS法对滑坡灾害区管道施工阶段和施工工序进行分解，利用因果图法从“人、机、料、法、环”角度对风险因素进行辨识。(3)通过有限元模拟得到主要风险因素在管道施工对堆积层滑坡影响中的作用规律。(4)结合主要风险因素影响规律，研究建立施工风险概率评价指标体系。(5)研究利用贝叶斯网络和模糊综合法建立堆积层滑坡灾害区管道施工风险评价方法，并对漂亮河滑坡区域管道施工进行实例分析验证。
　　通过以上研究，本文主要得到以下结论:
　　(1)通过对中缅油气管道沿线滑坡灾害调查统计，得出堆积层滑坡和不稳定斜坡所占比例最高(68.5％)，其中堆积层厚度在0～3m之间占85.7％，主要分布在泥砂岩或者其组合区域。管道和斜坡相交7种方式中，横切坡脚所占比例最高(44％)。管道施工诱发堆积层滑坡滑移的发育模式可分为快速开挖—拉剪滑移、荷载震动—拉剪滑移、低速开挖—降雨耦合三种模式。
　　(2)在对堆积层滑坡区管道施工风险分析基础上，通过工作分解结构法(WBS)将滑坡灾害区管道施工分解为前期准备阶段、抗滑桩施工阶段、坡体防排水施工阶段、坡体监测阶段、管沟开挖与回填阶段5个施工阶段以及对应的14道主要施工工序。通过因果图法进行管道施工风险因素辨识，识别出了施工环境和5个施工阶段的主要风险因素及它们之间的层次关系，建立了对应的风险因素因果图。
　　(3)通过有限元软件建立了堆积层滑坡区管道旋工数值模型，对主要特征风险因素的影响规律进行了量化分析，得出坡高超过60m时，坡度超过45°时，对坡体稳定性起控制性作用的是坡体结构本身，坡脚开挖管沟对坡体稳定性影响减小。管道施工横切坡脚开挖降低坡体稳定性，施加施工荷载提高坡体稳定性;坡中和坡顶开挖提高坡体稳定性，施加施工荷载降低坡体稳定性。抗滑桩支护下嵌固段长度达到桩体1/3时，桩体布置在距离坡脚开挖面10～15m时，坡脚管沟开挖风险最小。
　　(4)结合得到的主要特征因素影响规律，建立了施工风险概率评价指标体系，并得到了各风险因素指标等级的先验概率。利用贝叶斯网络法建立了施工环境和各施工阶段风险概率网络模型，可以实现对施工风险概率正向和反向推导。建立了生命、财产、环境三个方面的施工风险损失评价指标体系，利用模糊综合法建立了施工风险损失评价方法。最后建立了综合施工风险概率和施工风险损失的风险等级评价矩阵。
　　(5)利用所建立的评价方法对漂亮河滑坡管道施工进行了风险评价，计算出总体施工风险概率为0.084931，属于“较高”风险概率等级，风险损失评价结果为“较轻”风险损失等级，综合得到施工风险等级为“中等”，符合现场施工情况，验证了该方法的实用性和正确性。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡稳定性研究现状

1．2．2 堆积层滑坡灾害研究现状

1．2．3 滑坡灾害区施工风险评价研究现状

1．2．4 管道沿线滑坡灾害风险评价研究现状

1．3 现有研究存在的问题与不足

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 中缅油气管道工程沿线滑坡灾害概况

2．1 中缅油气管道工程概况

2．1．1 线路及敷设概况

2．1．2 沿线地质环境概况

2．2 管道沿线滑坡灾害分布规律

2．2．1 管道穿越已有滑坡

2．2．2 管道施工诱发滑坡

2．2．3 沿线滑坡灾害统计分析

2．3 管道沿线堆积层滑坡灾害发育特征

2．3．1 管道施工对堆积层斜坡稳定性影响因素

2．3．2 管道施工诱发堆积层滑坡灾害发育模式

2．4 本章小结

3 堆积层滑坡灾害区管道施工风险因素辨识

3．1 风险评价概述

3．1．1 风险评价概念

3．1．2 风险评价步骤

3．2 风险因素辨识方法

3．3 基于WBS和因果图的管道施工风险因素辨识

3．3．1 WBS法工程项目分解

3．3．2 风险因素因果图

3．4 本章小结

4 堆积层滑坡灾害区管道施工风险因素影响规律研究

4．1 堆积层滑坡模型

4．1．1 强度折减法

4．I．2 堆积层滑坡模型建立

4．2 坡形对管道施工下堆积层滑坡稳定性影响

4．2．1 坡高对管道施工下堆积层滑坡稳定性影响

4．2．2 坡度对管道施工下堆积层滑坡稳定性影响

4．3 施工方式对管道施工下堆积层滑坡稳定性影响

4．3．1 管道坡脚敷设对堆积层滑坡稳定性影响

4．3．2 管道坡中敷设对堆积层滑坡稳定性影响

4．3．3 管道坡顶敷设对堆积层滑坡稳定性影响

4．4 支护方式对管道施工下堆积层滑坡稳定性影响

4．4．1 抗滑桩支护作用下管道施工的影响

4．4．2 不同形式抗滑桩支护作用下管道施工的影响

4．5 本章小结

5 堆积层滑坡灾害区管道施工风险评价方法研究

5．1 贝叶斯网络理论

5．1．1 贝叶斯网络原理

5．1．2 贝叶斯网络构建

5．1．3 贝叶斯网络实现

5．2 施工风险概率贝叶斯网络模型

5．2．1 模型网络结构建立

5．2．2 模型网络参数确定

5．2．3 模型网络概率推理

5．3 施工风险概率指标体系

5．3．1 主要特征因素风险评价指标

5．3．2 施工环境风险评价指标

5．3．3 前期准备阶段风险评价指标

5．3．4 抗滑桩施工阶段风险评价指标

5．3．5 坡体防排水施工阶段风险评价指标

5．3．6 坡体监测阶段风险评价指标

5．3．7 管沟开挖与回填阶段风险评价指标

5．4 施工风险概率评价方法

5．5 施工风险损失评价方法

5．5．1 建立风险损失指标体系

5．5．2 确定风险损失指标权重

5．5．3 建立风险损失评价集

5．5．4 建立风险损失模糊评价矩阵

5．6 总体施工风险等级划分

5．7 本章小结

6 堆积层滑坡灾害区管道施工风险评价实例

6．1 工程实例概况

6．2 施工风险概率计算

6．2．1 确定先验概率

6．2．2 施工风险概率推导

6．2．3 施工风险后验概率计算

6．3 施工风险损失评价

6．4 施工风险等级

6．5 本章小结

7 结论与展望

7．1 本文主要结论

7．2 研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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