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TBM隧道围岩-支护动态相互作用机制研究
被引量:
2
1
作者
周振梁
谭忠盛
+1 位作者
李林峰
雷可
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第1期284-294,共11页
TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考...
TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考虑TBM隧道支护结构施作时机和时效特性的围岩-支护相互作用力学模型,通过数值模拟和现场测试对理论模型进行验证。分析掘进速度、锚杆砂浆硬化速度、喷混施作时机、喷混硬化速度等因素对洞周位移和初支结构支护力的影响规律,并给出相应的支护建议。研究结果表明:通过TBM隧道围岩-支护动态相互作用模型可得到任意时刻及断面的洞周位移和锚杆、钢拱架及喷混支护力的解析解。锚杆和钢拱架施作后围岩变形速率明显降低,喷混施作前围岩变形已经稳定,喷混的作用主要是防止掉块并作为安全储备。提高砂浆硬化速度可提升锚杆的支护力,及时施作喷混可显著提高初支结构支护力并改善锚杆和钢拱架的受力状态,加快喷混硬化速度可提高整体支护效果并减小钢拱架和锚杆承担的围岩压力。正常施工条件下,可通过降低TBM掘进速度、选用快硬锚杆水泥砂浆来提高初支的支护性能。当穿越围岩破碎稳定性差的区段时,应在距开挖面距离不大于3倍洞径处施作喷混,并选用硬化速度快的喷混材料进一步提高支护体系承载能力。研究结果可为进一步优化TBM隧道支护设计与施工提供理论依据。
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关键词
TBM隧道
支护结构
力学模型
洞周位移
支护力
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职称材料
深埋大断面隧道穿越大型隐伏溶洞施工工法比选
被引量:
5
2
作者
裴树林
《铁道建筑》
北大核心
2017年第9期74-77,共4页
依托新建仁化—博罗公路李洞隧道工程,运用有限元软件对比分析了不同施工工法下溶洞位置对隧道洞周位移及初期支护结构受力的影响。研究结果表明:在上覆地层荷载和下部地基抗力的作用下,大断面隧道主要为上下压缩变形;不同工况下全断面...
依托新建仁化—博罗公路李洞隧道工程,运用有限元软件对比分析了不同施工工法下溶洞位置对隧道洞周位移及初期支护结构受力的影响。研究结果表明:在上覆地层荷载和下部地基抗力的作用下,大断面隧道主要为上下压缩变形;不同工况下全断面法控制水平收敛的效果最好,CRD法控制拱顶沉降及仰拱隆起的效果最好;溶洞位置对隧道洞周位移及初期支护结构的受力均有一定的影响,溶洞会增大隧道靠近溶洞侧的位移和正弯矩,减小其负弯矩;采用全断面法开挖隧道初期支护结构内力较大,不利于稳定。综合考虑洞周位移及初期支护结构受力,对于洞门等较为危险位置采用CRD法施工,洞内采用安全性较高、施工速度较快的台阶法施工,并同时配合一些辅助性支护措施。
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关键词
铁路隧道
施工工法
数值计算
溶
洞
洞周位移
受力特征
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职称材料
滑坡-隧道正交体系变形特性试验研究
被引量:
1
3
作者
舒中文
滕汉卿
+3 位作者
李星
康健
吴坤
陈怀林
《水利水电技术(中英文)》
北大核心
2024年第9期144-152,共9页
【目的】对于滑坡-隧道正交体系,滑坡的变形失稳是引发隧道病害的重要原因。为了研究滑坡-隧道正交体系在滑坡失稳过程中的宏观变形特性,【方法】以阳坡里隧道为研究对象,使用自主研发的牵引式滑坡分级滑动模拟试验装置设计开展了12组...
【目的】对于滑坡-隧道正交体系,滑坡的变形失稳是引发隧道病害的重要原因。为了研究滑坡-隧道正交体系在滑坡失稳过程中的宏观变形特性,【方法】以阳坡里隧道为研究对象,使用自主研发的牵引式滑坡分级滑动模拟试验装置设计开展了12组室内模型试验,研究了在滑坡-隧道正交体系中滑坡失稳情况下隧道埋深、隧道在滑体内的布置位置以及滑动段位置对“洞周位移指数”的影响。【结果】结果显示:滑坡发生失稳时的坡面宏观变形存在一定规律,通常表现为坡面的后缘裂缝以及次级裂缝,且坡面位移沿次级裂缝存在明显分级情况;在其他变量相同的情况下,隧道在滑坡体内部埋深越大、隧道布置位置越靠近滑坡体前缘、滑动段越靠近滑坡中段时,滑坡滑动对隧道周围0.5~1.0倍隧道直径范围内土体的位移影响越大;滑动段位置对洞周位移指数影响最大,当滑动段分别位于滑坡前段、中段和后段时,洞周位移指数分别为小于0.8、大于1.8和介于1.0~1.5之间。【结论】研究成果可为滑坡隧道的变形演化机理、滑坡诱发隧道病害的预测预报以及防治技术等研究提供参考。
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关键词
滑坡-隧道正交体系
变形特性
模型试验
洞周位移
指数
滑坡
影响因素
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职称材料
小净距隧道下穿薄煤层采空区地层开挖稳定性分析
被引量:
5
4
作者
刘书斌
周超月
方勇
《铁道标准设计》
北大核心
2015年第10期128-133,共6页
采空区地层离散性大,小净距隧道近接下穿不同倾角薄煤层采空区开挖将引起采空区内腔塌陷。建立小净距隧道近接下穿采空区地层开挖模型,对比分析采空区倾角为0°、15°、25°、40°时先行洞监测面洞周位移和初支内力。...
采空区地层离散性大,小净距隧道近接下穿不同倾角薄煤层采空区开挖将引起采空区内腔塌陷。建立小净距隧道近接下穿采空区地层开挖模型,对比分析采空区倾角为0°、15°、25°、40°时先行洞监测面洞周位移和初支内力。结果表明:后行洞初支闭合时,采空区倾角为15°时,拱顶下沉量最大;采空区倾角为40°时,仰拱隆起量和拱腰水平收敛量最大;随着采空区倾角增大,初期支护正(内)弯矩分布和轴力最大位置有向近接采空区侧移动的趋势,偏压越严重;应力集中逐渐由右拱脚向左拱脚移动。最大偏心距出现在拱脚处,采空区倾角为15°时,偏心距最小,初期支护稳定性最好;倾角为40°时,偏心距最大,不利于初期支护稳定。
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关键词
小净距隧道
上覆采空区
倾角
初支内力
洞周位移
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职称材料
连拱隧道两种工法的施工力学分析
被引量:
2
5
作者
贾永刚
王明年
《铁道工程学报》
EI
2004年第1期123-126,104,共5页
目前在连拱隧道施工中均不同程度地出现了围岩坍塌、已修筑的衬砌产生大面积裂缝等问题。为此 ,本文通过有限元方法对渝怀线金洞隧道出口段连拱隧道两种不同施工方法下的洞周位移、衬期支护的内力、安全系数等进行了分析 ,得出一些有意...
目前在连拱隧道施工中均不同程度地出现了围岩坍塌、已修筑的衬砌产生大面积裂缝等问题。为此 ,本文通过有限元方法对渝怀线金洞隧道出口段连拱隧道两种不同施工方法下的洞周位移、衬期支护的内力、安全系数等进行了分析 ,得出一些有意义的结论 ,可作为连拱隧道施工时参考。
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关键词
连拱隧道
施工力学
围岩坍塌
隧道衬砌
大面积裂缝
有限元分析
渝怀铁路
洞周位移
安全系数
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职称材料
下伏水平采空区隧道开挖稳定性数值模拟
被引量:
3
6
作者
周超月
方勇
+1 位作者
刘书斌
杨志浩
《铁道建筑》
北大核心
2016年第2期59-61,87,共4页
采空区的存在将对隧道开挖过程中洞周位移和支护内力产生不利影响。本文以观斗山隧道为依托工程,采用有限元软件FLAC^(3D)模拟了下伏水平采空区隧道的开挖过程,分析了采空区与隧道不同间距对隧道洞周位移和支护内力的影响。结果表明:当...
采空区的存在将对隧道开挖过程中洞周位移和支护内力产生不利影响。本文以观斗山隧道为依托工程,采用有限元软件FLAC^(3D)模拟了下伏水平采空区隧道的开挖过程,分析了采空区与隧道不同间距对隧道洞周位移和支护内力的影响。结果表明:当两者的间距<12 m(1倍洞径)时,随着下伏采空区与隧道间距增大,采空区对隧道的不利影响显著减小;当间距由12 m增加至24 m时,这种影响逐渐减弱并趋于稳定;下伏水平采空区对隧道施工安全性影响的临界距离可定为2倍隧道洞径。
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关键词
下伏采空区
洞周位移
支护内力
隧道稳定性
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职称材料
复变函数分析盾构隧道施工引起的地基变形
被引量:
73
7
作者
王立忠
吕学金
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2007年第3期319-327,共9页
半无限空间中孔洞受均布位移作用下的问题已由Verruijt采用复变函数解答,而本文中给定椭圆化位移边界条件下的解答尚无文献报导。本文应用Verruijt的基本解法,采用共形映射方法,把含括一个圆形孔洞的半无限空间区域映射为圆环域。然后...
半无限空间中孔洞受均布位移作用下的问题已由Verruijt采用复变函数解答,而本文中给定椭圆化位移边界条件下的解答尚无文献报导。本文应用Verruijt的基本解法,采用共形映射方法,把含括一个圆形孔洞的半无限空间区域映射为圆环域。然后把这个区域内的解析函数展成Laurent级数的形式。利用Muskhelishvili的复变函数解法,求得隧道洞周给定位移条件下的应力场和位移场。分析了不同埋深、不同泊松比对位移场的影响、不同埋深对应力场的影响。最后分析了5个盾构隧道实测数据与4种不同位移边界条件解的对比情况。分析结果表明:笔者给出的第三、四边界条件的精确解对盾构隧道的设计有重要的实践意义。
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关键词
共形映射
半无限空间
洞
周
给定
位移
条件
应力场与
位移
场
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职称材料
题名
TBM隧道围岩-支护动态相互作用机制研究
被引量:
2
1
作者
周振梁
谭忠盛
李林峰
雷可
机构
北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室
出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第1期284-294,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(51978041)
中国博士后科学基金面上资助项目(2023M730204)。
文摘
TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考虑TBM隧道支护结构施作时机和时效特性的围岩-支护相互作用力学模型,通过数值模拟和现场测试对理论模型进行验证。分析掘进速度、锚杆砂浆硬化速度、喷混施作时机、喷混硬化速度等因素对洞周位移和初支结构支护力的影响规律,并给出相应的支护建议。研究结果表明:通过TBM隧道围岩-支护动态相互作用模型可得到任意时刻及断面的洞周位移和锚杆、钢拱架及喷混支护力的解析解。锚杆和钢拱架施作后围岩变形速率明显降低,喷混施作前围岩变形已经稳定,喷混的作用主要是防止掉块并作为安全储备。提高砂浆硬化速度可提升锚杆的支护力,及时施作喷混可显著提高初支结构支护力并改善锚杆和钢拱架的受力状态,加快喷混硬化速度可提高整体支护效果并减小钢拱架和锚杆承担的围岩压力。正常施工条件下,可通过降低TBM掘进速度、选用快硬锚杆水泥砂浆来提高初支的支护性能。当穿越围岩破碎稳定性差的区段时,应在距开挖面距离不大于3倍洞径处施作喷混,并选用硬化速度快的喷混材料进一步提高支护体系承载能力。研究结果可为进一步优化TBM隧道支护设计与施工提供理论依据。
关键词
TBM隧道
支护结构
力学模型
洞周位移
支护力
Keywords
TBM tunnel
support structure
mechanical model
peripheral displacement
support force
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
深埋大断面隧道穿越大型隐伏溶洞施工工法比选
被引量:
5
2
作者
裴树林
机构
中铁十二局集团有限公司
出处
《铁道建筑》
北大核心
2017年第9期74-77,共4页
文摘
依托新建仁化—博罗公路李洞隧道工程,运用有限元软件对比分析了不同施工工法下溶洞位置对隧道洞周位移及初期支护结构受力的影响。研究结果表明:在上覆地层荷载和下部地基抗力的作用下,大断面隧道主要为上下压缩变形;不同工况下全断面法控制水平收敛的效果最好,CRD法控制拱顶沉降及仰拱隆起的效果最好;溶洞位置对隧道洞周位移及初期支护结构的受力均有一定的影响,溶洞会增大隧道靠近溶洞侧的位移和正弯矩,减小其负弯矩;采用全断面法开挖隧道初期支护结构内力较大,不利于稳定。综合考虑洞周位移及初期支护结构受力,对于洞门等较为危险位置采用CRD法施工,洞内采用安全性较高、施工速度较快的台阶法施工,并同时配合一些辅助性支护措施。
关键词
铁路隧道
施工工法
数值计算
溶
洞
洞周位移
受力特征
Keywords
Railway tunnel
Construction method
Numerical calculation
Karst cave
Displacement of tunnel contour
Mechanics characteristic
分类号
U455.4 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
滑坡-隧道正交体系变形特性试验研究
被引量:
1
3
作者
舒中文
滕汉卿
李星
康健
吴坤
陈怀林
机构
中铁科学研究院有限公司
西南交通大学土木工程学院
极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室
中国建筑一局有限公司投资运营公司
出处
《水利水电技术(中英文)》
北大核心
2024年第9期144-152,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51178402)
中国中铁股份有限公司重点科研项目(2022-重点-38)。
文摘
【目的】对于滑坡-隧道正交体系,滑坡的变形失稳是引发隧道病害的重要原因。为了研究滑坡-隧道正交体系在滑坡失稳过程中的宏观变形特性,【方法】以阳坡里隧道为研究对象,使用自主研发的牵引式滑坡分级滑动模拟试验装置设计开展了12组室内模型试验,研究了在滑坡-隧道正交体系中滑坡失稳情况下隧道埋深、隧道在滑体内的布置位置以及滑动段位置对“洞周位移指数”的影响。【结果】结果显示:滑坡发生失稳时的坡面宏观变形存在一定规律,通常表现为坡面的后缘裂缝以及次级裂缝,且坡面位移沿次级裂缝存在明显分级情况;在其他变量相同的情况下,隧道在滑坡体内部埋深越大、隧道布置位置越靠近滑坡体前缘、滑动段越靠近滑坡中段时,滑坡滑动对隧道周围0.5~1.0倍隧道直径范围内土体的位移影响越大;滑动段位置对洞周位移指数影响最大,当滑动段分别位于滑坡前段、中段和后段时,洞周位移指数分别为小于0.8、大于1.8和介于1.0~1.5之间。【结论】研究成果可为滑坡隧道的变形演化机理、滑坡诱发隧道病害的预测预报以及防治技术等研究提供参考。
关键词
滑坡-隧道正交体系
变形特性
模型试验
洞周位移
指数
滑坡
影响因素
Keywords
tunnel-landslide orthogonal system
deformation characteristics
model test
displacement index of tunnel surrounding rock
landslides
influencing factors
分类号
U416.1 [交通运输工程—道路与铁道工程]
U45 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
小净距隧道下穿薄煤层采空区地层开挖稳定性分析
被引量:
5
4
作者
刘书斌
周超月
方勇
机构
西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室
出处
《铁道标准设计》
北大核心
2015年第10期128-133,共6页
文摘
采空区地层离散性大,小净距隧道近接下穿不同倾角薄煤层采空区开挖将引起采空区内腔塌陷。建立小净距隧道近接下穿采空区地层开挖模型,对比分析采空区倾角为0°、15°、25°、40°时先行洞监测面洞周位移和初支内力。结果表明:后行洞初支闭合时,采空区倾角为15°时,拱顶下沉量最大;采空区倾角为40°时,仰拱隆起量和拱腰水平收敛量最大;随着采空区倾角增大,初期支护正(内)弯矩分布和轴力最大位置有向近接采空区侧移动的趋势,偏压越严重;应力集中逐渐由右拱脚向左拱脚移动。最大偏心距出现在拱脚处,采空区倾角为15°时,偏心距最小,初期支护稳定性最好;倾角为40°时,偏心距最大,不利于初期支护稳定。
关键词
小净距隧道
上覆采空区
倾角
初支内力
洞周位移
Keywords
Twin tunnels
Overlap mined-out coal area
Dip angle
Primary support internal force
Hole perimeter displacement
分类号
U455.43 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
连拱隧道两种工法的施工力学分析
被引量:
2
5
作者
贾永刚
王明年
机构
北京城建设计研究总院有限责任公司
西南交通大学地下工程系
出处
《铁道工程学报》
EI
2004年第1期123-126,104,共5页
文摘
目前在连拱隧道施工中均不同程度地出现了围岩坍塌、已修筑的衬砌产生大面积裂缝等问题。为此 ,本文通过有限元方法对渝怀线金洞隧道出口段连拱隧道两种不同施工方法下的洞周位移、衬期支护的内力、安全系数等进行了分析 ,得出一些有意义的结论 ,可作为连拱隧道施工时参考。
关键词
连拱隧道
施工力学
围岩坍塌
隧道衬砌
大面积裂缝
有限元分析
渝怀铁路
洞周位移
安全系数
Keywords
double-arch tunnel
construction mechanics
分类号
U455 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
U459.1 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
下伏水平采空区隧道开挖稳定性数值模拟
被引量:
3
6
作者
周超月
方勇
刘书斌
杨志浩
机构
西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室
出处
《铁道建筑》
北大核心
2016年第2期59-61,87,共4页
文摘
采空区的存在将对隧道开挖过程中洞周位移和支护内力产生不利影响。本文以观斗山隧道为依托工程,采用有限元软件FLAC^(3D)模拟了下伏水平采空区隧道的开挖过程,分析了采空区与隧道不同间距对隧道洞周位移和支护内力的影响。结果表明:当两者的间距<12 m(1倍洞径)时,随着下伏采空区与隧道间距增大,采空区对隧道的不利影响显著减小;当间距由12 m增加至24 m时,这种影响逐渐减弱并趋于稳定;下伏水平采空区对隧道施工安全性影响的临界距离可定为2倍隧道洞径。
关键词
下伏采空区
洞周位移
支护内力
隧道稳定性
Keywords
Underlain goaf
Peripheral displacement of tunnel
Internal force of support
Tunnel stability
分类号
U455.49 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
复变函数分析盾构隧道施工引起的地基变形
被引量:
73
7
作者
王立忠
吕学金
机构
浙江大学岩土工程研究所
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2007年第3期319-327,共9页
文摘
半无限空间中孔洞受均布位移作用下的问题已由Verruijt采用复变函数解答,而本文中给定椭圆化位移边界条件下的解答尚无文献报导。本文应用Verruijt的基本解法,采用共形映射方法,把含括一个圆形孔洞的半无限空间区域映射为圆环域。然后把这个区域内的解析函数展成Laurent级数的形式。利用Muskhelishvili的复变函数解法,求得隧道洞周给定位移条件下的应力场和位移场。分析了不同埋深、不同泊松比对位移场的影响、不同埋深对应力场的影响。最后分析了5个盾构隧道实测数据与4种不同位移边界条件解的对比情况。分析结果表明:笔者给出的第三、四边界条件的精确解对盾构隧道的设计有重要的实践意义。
关键词
共形映射
半无限空间
洞
周
给定
位移
条件
应力场与
位移
场
Keywords
conformal mapping
a half plane with a hole
oval deformation around the hole
stress and displacement
分类号
TU470 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
TBM隧道围岩-支护动态相互作用机制研究
周振梁
谭忠盛
李林峰
雷可
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025
2
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职称材料
2
深埋大断面隧道穿越大型隐伏溶洞施工工法比选
裴树林
《铁道建筑》
北大核心
2017
5
在线阅读
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职称材料
3
滑坡-隧道正交体系变形特性试验研究
舒中文
滕汉卿
李星
康健
吴坤
陈怀林
《水利水电技术(中英文)》
北大核心
2024
1
在线阅读
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职称材料
4
小净距隧道下穿薄煤层采空区地层开挖稳定性分析
刘书斌
周超月
方勇
《铁道标准设计》
北大核心
2015
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
5
连拱隧道两种工法的施工力学分析
贾永刚
王明年
《铁道工程学报》
EI
2004
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
6
下伏水平采空区隧道开挖稳定性数值模拟
周超月
方勇
刘书斌
杨志浩
《铁道建筑》
北大核心
2016
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
7
复变函数分析盾构隧道施工引起的地基变形
王立忠
吕学金
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2007
73
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职称材料
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