铁道工程学报

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刘辉

铁道工程学报. 2017, 34(9): 1-8.

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摘要：研究目的：中国铁路“走出去”的步伐日益加快，随之带来的技术法规、技术标准、技术认证三位一体的“技术标准壁垒”问题日益突出，本文结合技术标准在中外铁路建设应用中存在的问题，从标准的特征、组 成等方面对中外铁路工程建设标准进行对比分析，旨在更好地指导中国铁路在海外项目建设中的技术标准应用。研究结论：（1）在土建工程中，中国标准一般不低于欧洲标准，但在具体施工中需根据当地的具体情况和使用中所采用的其他设备状况，比较后择优选择使用；（2）极限状态法设计问题和RAMS问题非常复杂，尚需继续协调；（3）本研究成果可为中国技术标准在海外项目建设中的应用提供一定的借鉴。

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和邢铁路路罗站地质选线研究

时环生

铁道工程学报. 2017, 34(9): 9-13.

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摘要：研究目的：和邢铁路穿越太行山脉，在路罗站附近地形陡峻，多为峡谷陡壁，崩塌落石等不良地质发育，地下水丰富，地质条件复杂。因此，详细查明本段地层岩性、地质构造，以及崩塌落石的分布范围、发育程度等是路罗站位明线及隧道方案比选的基础。基于此，本文通过采用综合勘察技术查明工程范围内的工程地质和水文地质条件，并结合国家级风景名胜区范围及邢汾高速公路边坡稳定条件，从而提出合理的路罗站位地质选线意见。研究结论： (1)路罗站明线车站方案避开了崩塌落石发育地段，工程地质条件较好，工程投资省；(2)明线车站方案的施工及运营管理安全方便；(3)明线车站方案邻近高速公路段隧道施工通过采用控制爆破等施工措施，可避免诱发公路边坡附近的崩塌落石；(4)路罗站明线车站方案优于全隧道车站方案，可作为推荐方案；(5)本研究结论可为山区地形复杂、崩塌落石发育地段的地质选线提供参考和指导。

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干旱地区高速铁路路基技术体系研究

辛文栋

铁道工程学报. 2017, 34(9): 14-17.

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摘要：研究目的：兰新客专新疆段大部分地段位于戈壁大风风沙区，戈壁土路基填料填筑、戈壁土地基处理、风区路基边坡防护、路基防沙工程、路基防风工程等一系列路基技术问题在高速铁路的建设中无成熟的经验借鉴，本文通过试验研究，旨在解决本线路基建设工程中的难题，为兰新客专的顺利建设提供技术保障。研究结论：（1）通过试验研究，提出了路基填料标准及压实质量的影响因素、戈壁土地基处理的设置原则以及不同路基边坡防护措施适应性及防护效果；（2）分析了戈壁地区铁路沿线的风沙流的主要形式以及戈壁地区铁路沿线风沙流的运动特点，提出了戈壁强风沙地区修建高速铁路的防沙对策措施；（3）提出了路基挡风结构的合理形式、位置、高度、路基挡风结构受力等参数推荐值，同时为列车安全评价、列车与防风结构表面压力波传播等提供了试验参数；（4）该研究成果应用于兰新客专设计及建设中，可为同类工程提供参考或借鉴。

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路桥过渡段路基工后沉降监测试验研究

贾亮1,梁荣1,姚凯2

铁道工程学报. 2017, 34(9): 18-21.

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摘要：研究目的：台背路基沉降是路桥过渡段差异沉降和桥头跳车的主要原因。为探讨路桥过渡段路基在自重应力和汽车荷载作用下的工后沉降，在兰永一级公路某一路桥过渡段布置单点沉降计对过渡段路基工后沉降进行长期监测，即分别在桥梁台背行车道和路肩位置布置两列沉降计，对路基的沉降及稳定性做长期观测，分析路基沉降随时间和空间的变化规律，从而为公路建设中路桥过渡段沉降研究提供基础数据。研究结论： (1)路肩位置沉降大于行车道位置沉降；(2)路基沉降随时间增加而增大，过渡段路基填筑结束1年后沉降趋于稳定；(3)汽车荷载作用下路基沉降不会出现较大的增长趋势; (4)对数模型能较真实地反映路基工后沉降规律；(5)本研究结论可为路桥过渡段的设计和施工提供指导。

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微型桩大型振动台试验-坡体及桩动力特性研究

郑静,牛文庆,吴红刚,施艳秋

铁道工程学报. 2017, 34(9): 22-28.

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摘要：研究目的：微型桩是一种柔性支挡结构，在地震中其发生弯曲变形，可以有效避免脆性破坏的发生，因而在抗震加固中常被优先采用。目前，对微型桩的研究多集中于其静力学特性，通过大型振动台试验进行其动力学特性的研究很少。为研究微型桩及其加固边坡的动力学特性，本文就平行体系和“人”字形体系两类微型桩支护边坡的大型振动台试验及数值计算展开分析，并比较两类微型桩的抗变形能力和承载能力。研究结论：（1）边坡在地震作用下变形最先开始于坡体后缘的张拉裂缝，坡体中竖向裂缝较多，水平地震作用对坡体的变形影响更大；（2）地震作用下，微型桩变形表现为以滑面为界的“S”形弯曲变形和桩顶绕桩底的旋转变形；（3）微型桩弯矩呈现“S”形分布，剪力呈现“〖JX*3〗〖HT4,5〗|〖HT〗〖JX-*3 〗〖KG-1*5〗〖HT5,2"〗>〖HT5"SS〗”形分布；（4）“人”字形体系微型桩的抗变形能力和承载能力较平行体系微型桩更强；（5）本研究成果主要应用于边坡工程的抢险与加固。

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严寒地区高速铁路冰雪飞溅特性及防治研究

井国庆,丁东

铁道工程学报. 2017, 34(9): 29-34.

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摘要：研究目的：冰雪飞溅是严寒地区高速铁路有砟轨道面临的重要问题之一，列车结构和道床断面形式都是其重要影响因素。本文基于k-ε Realizable湍流模型，采用滑移网格技术，建立CRH3型高速列车-有砟道床模型，对列车绕流特性和道床空气动力学特性进行研究，揭示冰雪飞溅机理，以期为优化道床断面和防治冰雪灾害提供理论基础。研究结论：（1）车头、车尾和转向架区域，风速和风压出现大幅度波动，冰雪飞溅几率较高；（2）道床中心风压较大，风速较高，冰雪块极易发生飞溅现象，道床表面风压由内向外递减，轨枕槽内易出现冰雪块移动和堆积；（3）列车速度是影响冰雪飞溅的关键因素，随着车速增加，风压值随之变大，列车速度在250 km/h以上时，车速每增加100 km/h，风压峰值增加约1倍，冰雪飞溅几率明显增加；（4）风压随着砟肩堆高的增大而增大，在列车速度为350 km/h条件下，砟肩堆高由0 mm到150 mm，负压峰值增幅达9.0%，因此在保证道床横向阻力基础上宜降低砟肩堆高；(5)本研究结论可为冰雪飞溅防治提供工程依据及指导作用。

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桥上无缝线路钢轨伸缩附加力算法研究

戴公连,郑榕榕,陈国荣

铁道工程学报. 2017, 34(9): 35-40.

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摘要：研究目的：目前的梁轨伸缩力算法较多使用常量阻力计算模型，当跨径很大时, 有可能不存在有力学意义的解。为了得到准确的桥上无缝线路钢轨在温度作用下的伸缩力解析算法，解决桥梁温度跨度取值以及合理的纵向阻力选择问题，本文采用非线性纵向阻力模型，根据扣件进入塑性变形区的位置将无缝线路分成若干个区段，通过建立平衡微分方程组，求解得到钢轨位移及伸缩力。研究结论：（1）依照无缝线路规范设计条件，计算了不同纵向阻力、不同跨度桥梁上钢轨最大应力以及梁轨最大相对位移；（2）在不考虑制动力的情况下，可得出基于钢轨强度限值下不同纵向阻力对应的温度跨度限值；（3）以70 mm和90 mm作为断缝宽度限值，得出线路纵向阻力的最小取值分别为17 N/（mm·线）和13 N/（mm·线）；（4）本文算法可为桥上无缝线路的桥梁温度跨度及线路纵向阻力的选择提供依据。

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单箱多室波形钢腹板组合箱梁动力特性研究

郑尚敏1,万水2,程海根1

铁道工程学报. 2017, 34(9): 41-46.

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摘要：研究目的：为分析单箱多室波形钢腹板组合箱梁的动力性能与混凝土箱梁的差异，本文设计并制作两片跨径为5.2 m的试验梁，利用有限元软件ANSYS建立其三维实体模型，通过模态试验与有限元分析相结合的方法对试验梁进行研究，并就横隔板的设置对单箱多室波形钢腹板组合箱梁与混凝土箱梁扭转振动频率的影响进行分析。 研究结论：（1）模态试验的结果与有限元分析结果基本吻合，说明实测结果是正确的，同时也验证了有限元模拟方法是合理的；（2）单箱多室波形钢腹板组合箱梁的基频略大于相应规模的混凝土箱梁，而高阶竖向弯曲振动频率均小于混凝土箱梁；（3）单箱多室波形钢腹板组合箱梁扭转振动频率对梁间设置横隔板的影响与混凝土箱梁相比较敏感；（4）横隔板的位置对单箱多室波形钢腹板组合箱梁扭转振动频率的影响较大；（5）该研究成果对单箱多室波形钢腹板组合箱梁的动力学分析具有一定的参考价值。

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钢管系杆拱桥整体浮吊架设施工技术

王爱平

铁道工程学报. 2017, 34(9): 47-52.

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摘要：研究目的：钢管系杆拱桥是我国目前在城市桥梁中应用比较广泛的桥梁类型之一，尤其在通航河道上，钢管系杆拱桥是设计时首选的桥梁类型。考虑到河道的通航需求，钢管系杆拱桥的施工一般采用侧位拼装、〖JP2〗整体吊装施工工艺较多，而整体吊装中采用浮运拖拉架设和整体浮吊两种施工方法。本文通过对丹阳市吕东大桥钢管系杆拱桥整体吊装施工工艺的研究，旨在形成一套详细的钢管系杆拱桥整体浮吊架设综合施工技术。

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中低速磁浮列车-大跨度连续梁耦合振动研究

刘德军1,李小珍1,洪沁烨2,王党雄1,金鑫1

铁道工程学报. 2017, 34(9): 53-57.

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摘要：研究目的：本文针对目前世界上最大跨度中低速磁浮桥梁，建立中低速磁浮车辆-控制器-桥梁系统耦合动力学模型，考虑轨道不平顺的影响，研究3节编组中低速磁浮列车以不同速度、不同车辆载荷（空载、定员和超员状态）通过桥梁时车辆和桥梁的竖向动力响应，评价主跨110 m中低速磁浮连续梁车桥系统的动力性能。研究结论： (1)车体的最大垂向加速度为0.447 m/s2，Sperling舒适度指标最大值为1.664，垂向乘坐舒适度达到“优”；(2)悬浮间隙最大波动值为2.26 mm，除车速100 km/h外,其余工况波动值均在2 mm以内，悬浮系统具有足够的悬浮稳定性；(3)梁体跨中最大竖向加速度为0.065 m/s2，远远小于限值0.5g ；(4)本研究成果可为大跨度中低速磁浮桥梁的设计和应用提供参考。

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高速铁路无砟轨道桥梁基础变形对行车的影响

吴楠1,肖军华2,陈建国3,张德2

铁道工程学报. 2017, 34(9): 58-63.

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摘要：研究目的：针对高速铁路无砟轨道桥梁基础（桥墩）变形引起桥上轨道附加不平顺，进而对列车运行产生影响的问题，本文以单元板式无砟轨道系统为对象，分别建立轨道-桥梁上部结构-支座-桥墩数值仿真子模型，以及车辆-轨道耦合动力作用子模型，计算并分析桥墩不同变形模式和量值对高速铁路行车的影响。研究结论：（1）桥墩变形对行车的影响与列车速度有关，列车速度越高，其影响越大；（2）桥墩横向变形对行车的影响大于桥墩沉降所产生的影响，桥墩同时发生沉降和横向变形情况下，行车安全性主要受横向变形的影响；（3）桥梁跨径减小，各行车评价指标增大，尤其当桥墩横向变形大于10 mm的情况下；（4）对于32 m标准跨径桥梁，桥墩沉降不超过20 mm，行车安全性和舒适性指标均未超过限值，但是当桥墩横向变形达到15 mm时，列车高速运行下行车安全性指标已超过限值；（5）该研究结论对高速铁路桥梁基础变形的管理与控制具有一定的指导意义。

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高速铁路简支梁桥减隔震研究

邹爽,温留汉·黑沙

铁道工程学报. 2017, 34(9): 64-69.

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摘要：研究目的：近年来，为满足人们对交通运输的需求，高速铁路工程事业正蓬勃发展，相应的高速铁路抗震问题也引起越来越多的学者们的关注。但是，一般的减隔震装置难以满足高速铁路地震时行车安全性的严格要求。基于此，本文针对罕遇地震作用下的高速铁路简支梁桥提出一种新型减隔震系统，并对新型减隔震系统的动力设计参数进行优化设计，使其更好地服务于高速铁路桥梁。研究结论：（1）在LRB性能参数的可行域内能够获得满足本文分析模型约束条件的最优解，因此优化设计提高了新型减隔震系统的控制效果，可降低生产成本；（2）新型减隔震系统对强震下高速铁路简支梁桥地震响应具有良好的控制效果，新型减隔震系统可在减少梁端纵向位移、保证桥墩不屈服的基础上，使桥墩底部的弯矩最小化；（3）在高速铁路简支梁桥的减隔震设计中，梁端纵向位移和桥墩剪力是主要约束条件，对新型减隔震系统性能参数最优解的选取起着重要作用；（4）利用SQP算法求解本文建立的优化设计模型，最优解收敛迅速且稳定；（5）该研究结论可为减隔震技术在高速铁路简支桥梁中的设计和应用提供全新的思路与手段。

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基于随机介质理论的浅埋偏压隧道沉降预测

傅鹤林,李鲒,王洪涛,张加兵,黄震

铁道工程学报. 2017, 34(9): 70-76.

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摘要：研究目的：在偏压地形中，隧道开挖引起的地层损失可能导致倾斜地表和水平地表的沉降或隆起，造成地层及地面上建筑物发生不均匀沉降，影响建筑物的安全，因此有必要对隧道开挖引起的地表竖向位移进行估算与分析。研究结论：（1）论文基于随机介质理论，推导了浅埋偏压盾构隧道开挖地表沉降公式；（2）通过理论推导修正了地表沉降公式计算所需的断面收敛区域U′-V′；（3）计算过程中，为简化计算，采用极坐标改进了倾斜地表和水平地表沉降公式；（4）浅埋偏压条件下，倾斜地层坡度α≥45°时，位移变化速率明显加快；此外，地表竖向位移最大值同开挖单元深度与沉降半径之比呈现出一种线性关系；（5）隧道轴线到斜坡表面的垂直距离d<3.5R时，地表竖向位移变化也会加快，所以隧道修筑应尽量选择在d≥3.5R的位置；（6）该研究成果可为浅埋偏压隧道开挖的地表位移预测提供一种新途径，为地表位移控制提供技术支持。

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预切槽法开挖黄土隧道预衬砌支护参数研究

孙兵

铁道工程学报. 2017, 34(9): 77-82.

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摘要：研究目的：随着我国交通建设的发展,迫切需要解决软弱围岩隧道机械化施工的问题，本文以洪亮营大断面黄土隧道为依托工程，采用数值模拟方法分析不同条件下预衬砌的整体安全性，通过对预衬砌的支护参数进行分析，以期为后续类似工程的设计与施工提供参考。研究结论：（1）钢拱架间距对预衬砌整体安全系数有显著影响，间距越小，安全系数越高；（2）不同的预衬砌拱脚处理措施，对预衬砌整体安全系数影响较大；（3）由于切槽采用分段施工，各段接头部位的安全系数较低，当预衬砌局部弱化程度超过50%时，预衬砌的整体安全系数不能满足安全要求；（4）本研究以洪亮营大断面黄土隧道实际工程为依托，获取了预衬砌在不同的埋深、不同的钢拱架间距、不同的拱脚处理措施以及不同的预衬砌局部弱化程度条件下的整体安全性，可为预切槽法隧道在今后的工程设计和施工中提供指导作用。

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强震区高岩温隧道阻热抗震技术研究

崔光耀1,左奎现1,王明年2,荆鸿飞3

铁道工程学报. 2017, 34(9): 83-87.

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摘要：研究目的：强震区高岩温隧道的结构安全性及稳定性是当前亟待研究和解决的热点问题之一。为降低高岩温隧道支护结构的服役温度并提高其震时安全性，本文以拉日铁路吉沃希嘎隧道为研究背景，通过采用有限差分数值模拟技术，对强震区高岩温隧道的阻热抗震技术进行研究。研究结论：（1）探明了隧道采用围岩注浆的最佳阻热方案，即注浆厚度为3 m、注浆区与初支的间距为 0 m 的接触注浆；（2）探明了隧道采用围岩注浆的最佳抗震方案，即注浆厚度为3 m、注浆区与初支的间距为0.5 m的间隔注浆；（3）从支护结构的阻热效果和抗震效果两个方面综合考虑，强震区高岩温隧道建议采用围岩注浆最佳抗震方案进行阻热抗震设防设计；（4）该研究成果可为强震区高岩温隧道阻热抗震技术的发展提供借鉴。

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曲线盾构隧道开挖面极限支护力研究

王国富1,郑涛1王渭明1,路林海2,孙捷城2

铁道工程学报. 2017, 34(9): 88-95.

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摘要：研究目的：曲线盾构隧道掘进施工存在巨大安全隐患，受盾构刀盘超挖、盾壳挤压内壁土体和千斤顶不对称推力等因素的影响，致使开挖面前方变形复杂，开挖面稳定性难以控制。基于筒仓理论，本文提出曲面梯度楔形棱柱体开挖面极限平衡模型，推导曲线盾构隧道开挖面极限支护力理论计算公式；进而以济南地铁R1线王府庄至大杨庄区间段曲线盾构隧道为工程背景，探究不同曲率半径下开挖面的变形分布特征，以期为曲线盾构隧道掘进开挖面稳定性提供科学的理论指导。研究结论： (1)曲线盾构隧道开挖面破坏呈现不对称分布，受开挖面偏心支护压力的影响，开挖面前方土体形成曲面梯度楔形棱柱体平衡模型；(2)随着曲率半径的减小，开挖面位移和极限支护压力先增大后减小，且支护压力非常规的按中心支护力进行计算，而是偏向于曲线外侧，其值大于直线盾构隧道；(3)极限支护压力随开挖面土体黏聚力、内摩擦角增大而增大，随两侧破裂角的差值增大先呈现增大趋势，当 β1＞32.3°后减小，最后趋于平缓；(4)本研究成果可为曲线盾构隧道施工开挖面稳定性及其支护提供理论指导和科学依据。

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城市轨道交通简支箱梁桥结构振动特性分析

雷晓燕,汪振国,罗锟

铁道工程学报. 2017, 34(9): 96-102.

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摘要：研究目的：针对列车过桥时简支箱梁桥所发生的结构振动问题，本文总结分析以往利用SIMPACK软件建立的仿真模型，并基于多体动力学与有限元法，提出一种轮轨耦合仿真实现方法，据此建立城市轨道交通车桥耦合振动分析模型，进而从时域和频域两个方面对列车过桥时箱梁结构振动特性进行分析，以期为城轨高架箱梁桥的减振设计提供参考。 研究结论：（1）列车以40 km/h的速度过桥时，箱梁翼板的竖向振动最强烈，其次为腹板，且箱梁的竖向振动较之横向振动更为剧烈；（2）列车速度增加不仅会增大箱梁的变形，也会使箱梁受到更大的冲击能量；（3）列车低速过桥时，40 Hz以下的低频模态对箱梁局部振动贡献较大；高速过桥时，基频模态对箱梁局部振动贡献最大，且车速增加容易激发箱梁更高阶的模态，致使箱梁局部振动加强；（4）本文轮轨耦合方法不仅适用车桥间的耦合，也适用于车辆与大地或其他轨道结构间的耦合。

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半幅铺盖法地铁车站基坑中立柱变形规律研究

任建喜,马霁南,白进龙,杨渴,范迪,黄剑斌

铁道工程学报. 2017, 34(9): 103-108.

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摘要：研究目的：对于半幅铺盖法地铁车站基坑，中立柱作为其特有的支护结构，直接影响着施工安全，但中立柱变形规律复杂，在黄土地区对其还缺乏系统认识。本文以西安黄土地区首个半幅铺盖法地铁车站基坑为工程背景，对中立柱的变形机理及变形规律进行研究，以期为该施工工法条件下黄土地区车站基坑围护结构设计提供参考。研究结论： (1)中立柱的变形主要受基坑降水、车辆荷载、盖板及支撑自重、结构自重和坑底土体隆起影响，其中坑底土体隆起影响最为显著；(2)中立柱累计变形可以分为微小下沉阶段、连续上升阶段、下沉阶段和稳定阶段四个阶段，其中最大值发生在第二阶段；(3)中立柱隆起值随着土方开挖深度的增加而增大，因此设计时必须考虑中立柱隆起问题，确保中立柱具有足够长度；（4）采用钢筋混凝土支撑加路面板组成的临时路面系统和分八步实施的施工工序，可使中立柱沉降值在安全范围内；(5)该车站采用的施工方法和支护结构的各种设计参数可为以后黄土地区类似地铁车站基坑工程提供参考。

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2017年, 第34卷, 第9期　
刊出日期：2017-10-16

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