One deteriorating slope, four lifelines: applying the Accumulated Geotechnical Deterioration (AGD) framework to climate-driven infrastructure damage, monitoring and operational recovery in the Toledo–Samoré corridor, Colombian Andes

在哥伦比亚安第斯山脉陡峭且多雨的山区，地面并非一个静态的基础，而是一个随天气变化的、有生命的、呼吸着的实体。对于在这些坡地上修建道路和铺设管道的工程师和管理者来说，核心挑战不仅在于知道哪里可能发生滑坡，更在于理解土壤本身是如何随时间变化的。当暴雨渗入大地时，它们会削弱土壤颗粒之间的结合力，使地面变得更加柔软，从而更容易发生滑动。然而，在干燥时期，土壤可以恢复部分强度。这种弱化与部分恢复的循环，就是研究人员所称的“累积岩土劣化”（accumulated geotechnical deterioration）。这一概念将问题从“这个坡面是否稳定？”转向了“这个坡面的状况是如何变化的，这对坐落在其上的结构物意味着什么？”这种区别至关重要，因为一个今天看起来危险的坡面，如果土壤有时间进行恢复，明天可能会表现得不同；反之，一个看似安全的坡面，如果经历了反复的湿润与干燥，则可能会发生失效。

在托莱多-萨莫雷（Toledo–Samoré）走廊——一个四条关键基础设施并排运行的狭窄山谷中，研究人员记录了一个这种过程的剧烈案例。在这里，一条国道、一条输油管道、一条输气管道和高压输电线路同时穿越这些不稳定的山坡。2021年8月，一场大规模的四处滑坡再次激活，袭击了该区域，同时影响了这四条生命线。然而，每种结构物的失效方式完全不同：道路失去了底部的支撑，因为河流冲刷掉了下方的土壤；输油管道被暴露出来并受到移动土地的推挤；输气管道因地面的突然断裂而被剪切；而输电线路则遭受了基础位移的影响。本文将坡面的地质历史与针对每种结构的特定工程响应结合起来，展示了地下的单一事件如何根据其上建造之物的不同而产生四种截然不同的结果。

故事始于地面本身。在2017年至2021年间，研究人员对该地区最大的滑坡之一（被称为“滑坡D”）的土壤进行了测量。他们发现，土壤的凝聚力显著下降，土壤层变得更厚且更松散。到2021年8月，在经历了数周的强降雨后，该坡面发生了灾难性的失效。地面移动了约70米，这一巨大的位移撕裂了基础设施。然而，故事并未随着失效而结束。在随后的几年里，研究人员继续对该现场进行监测。他们发现土壤开始恢复：凝聚力增加，土壤变得更硬，发生大规模滑坡的可能性降低。这种恢复不仅仅是一个理论，它在实验室中得到了测量，并通过地球物理测试得到了证实，显示出地面正在重新获得强度。

这种状态依赖型行为最显著的证据来自于对两个雨季的对比。2021年，一段仅在十六天内就达到超过1,150毫米的强降雨引发了灾难性的失效。值得注意的是，在2024年，该地区在类似的时间段内收到了几乎完全相同的降雨量——1,151.3毫米。如果坡面的反应仅取决于降雨量，它理应再次发生失效。但它并没有。地面仅移动了几厘米，基础设施保持完好。这证明了土壤的状态比降雨量本身更为重要。2021年，土壤已经变弱并处于随时可能滑动的状态；而在2024年，它已经恢复了足够的强度以抵御这场大雨。

对地面变化状态的这种理解直接影响了工程师如何修复受损部分，特别是针对输油管道。该管道曾被推离地面，最初是在一个临时的柔性旁路中运行。为了实现永久修复，工程师首先尝试了一种高科技方案：通过水平定向钻探技术，在地下深处钻一个隧道来绕过整个滑坡区。这种方法失败了。该地区的地质情况过于复杂：岩石存在褶皱、断裂，并充满了水。当钻探人员试图穿透时，岩石发生了坍塌，设备被卡住了。试图钻透地面的尝试被证明是不可能的，因为地面不是一个坚实的整体，而是一个破碎、被水浸泡的混乱体。

面对这一失败，工程团队根据监测数据转向了另一种策略。他们意识到，虽然滑坡仍在移动，但其速度非常缓慢，每年蠕动速度不足12厘米。与其试图阻止滑坡或钻过它，他们决定在管道周围建造一个保护壳。他们挖掘了一个沟槽并安装了一个波纹钢护套，将刚性的输油管置于其中。这种设计允许钢护套随地面的缓慢蠕动而移动，同时保护管道不被挤压或弯曲。该系统包括检查窗口，以便工程师观察运动情况并在地面移动加快时调整护套。这一在2024年初建成的解决方案成功使输油管道恢复了正常运行。

其他生命线讲述了另一个关于恢复的故事。国道在新的路堤上重建了，但仍易受到河流冲刷其基座的影响，这需要对水流进行持续监测。2021年被剪断的输气管道目前仍运行在临时柔性旁路上。与输油管道不同，由于输气管跨越多个滑坡区，且稳定整个山坡的成本和复杂性过高，目前尚未实施永久性修复方案。输电线路在紧急情况后已得到恢复，但其失效的确切机制目前仍是基于地面运动的一个假设，因为它们并未配备传感器。

这项研究的价值在于将土壤与结构物联系起来。通过追踪土壤的强度和刚度随时间的变化，研究人员清晰地描绘出了地面的状况。这些信息让工程师能够做出经过计算的决策，即在同一地点重新连接输油管道，并采用一种能够适应缓慢、受控移动设计的方案。这也解释了为什么不能以同样的方式修复输气管道。该研究表明，在气候变化的背景下，基础设施管理不仅仅是应对灾难，更需要对地面如何劣化和恢复进行持续的理解。区分一个坡面是即将失效还是仅仅是潮湿且正在恢复的能力，是保持这些重要生命线运转的关键。

未来的路径涉及利用这些知识来建立更好的预警系统。研究人员建议将他们的地面测量数据与卫星数据及新传感器相结合，为整个走廊创建一个数字模型。这将使操作员能够实时看到地面的状态，并在失效发生前做出决策。虽然这些先进工具尚未到位，但核心教训已经得到证实：地面并非人类工程的一个固定背景。它是一个动态变化的系统，通过倾听它的信号，我们可以构建能够与之共存的解决方案。