铁道工程学报

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孟祥连, 周福军

铁道工程学报. 2020, 37(8): 1-5.

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研究目的：伴随我国西部大开发、“一带一路”、“高铁走出去”等重大工程战略的深入推进,我国西南部以及跨境长大区域复杂山区环境下的各类轨道交通项目越来越多。为应对复杂山区铁路工程勘察技术挑战,获取更加详细的勘察信息和资料成果,提高山区铁路勘察工作效率和精度,构建“空天地内信”综合勘察技术体系,并研究不同勘察手段的适用条件、优缺点,为同类工程建设提供技术支持。
研究结论：(1)提出了“空天地内信”一体化综合勘察技术体系,构建了更加系统的复杂山区勘察解决方案:“空”“天”“地”“内”“信”不同勘察方法的技术要点和适用条件各有侧重;(2)提出了“空天地内信”一体化综合勘察工作流程,满足山区铁路勘察需求;(3)结合铁路工程不同类型工点的勘察要求,提出有针对性的勘察方法;(4)“空天地内信”一体化综合勘察方法,可广泛应用于艰险复杂山区铁路勘察,并可拓展至公路、民建等工程项目中。

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欧标BS EN 15273铁路限界的设计思路与计算原则

柳永春

铁道工程学报. 2020, 37(8): 6-10.

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研究目的：随着我国“一带一路”倡议的实施,国内企业在海外承担的铁路设计和建设项目越来越多。在国外项目中,由于历史原因,很多国家的轨距及限界均不统一,通常采用的限界标准有国际铁路联盟UIC标准、欧盟EN标准、英国BS标准等,其中BS EN 15273限界标准应用较为广泛。该标准的研究在国内的应用成果不多,本文旨在介绍该标准的基本原理和在铁路工程设计中的应用方法。
研究结论：(1)应用范围:适用于新建铁路和改建铁路,不适用于自动导向交通和独轨交通;(2)限界分类:根据限界计算原则和适用范围的不同,分为静态限界、动态限界和动力学限界三种;(3)本文研究可供设计人员在采用BS EN 15273标准的海外铁路工程项目中开展限界设计时参考。

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下穿浐河地铁站深基坑与降水设计研究

王申侠

铁道工程学报. 2020, 37(8): 11-14.

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研究目的：随着城市轨道交通网格化发展和城市地下大空间开发需求的增长,地铁穿越河流成为难题及重点。研究地下水与周边地层有水力联系的河岸边强透水砂卵石地层地下空间深基坑开挖支护措施成为必须。本文以西安地铁1号线浐河站为例,对下穿浐河强透水砂卵石地层的地铁站及地下大空间开发的基坑支护结构设计进行研究。
研究结论：(1)在强透水层砂卵石地层中深基坑开挖采用地下连续墙的基坑支护形式,为地下连续墙在浐河岸边的应用提供了示范效果;(2)地下连续墙在砂卵石地层中施工易塌孔问题可通过在护壁泥浆中掺加膨润土等措施来改良;(3)强透水地层地下连续墙墙幅间优先采用锁口管连接,可起到良好止水效果;(4)浐河岸边随季节变化,水位变化较高,可采取在地下水位变化幅度2.5 m范围以上浅部基坑放坡开挖+深部基坑地下连续墙支护结构形式,其经济效果明显,为后续地下连续墙在西北地区富水砂卵石地层中的应用起到示范引领作用;(5)本工程的成功实施,可为西北地区浐河岸边类似强透水砂卵石地层地下空间开发及深基坑支护结构设计等方面提供参考和指导。

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Karawang地区全风化泥岩抗剪强度及膨胀特性研究

张青波, 吴凯

铁道工程学报. 2020, 37(8): 15-19.

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研究目的：雅万高铁沿线属热带雨林气候,丘前缓坡与丘陵区以路基工程为主。表层为火山灰形成的黏性土,其下为第三系全~强风化的泥岩,黏土及泥岩均具有膨胀性。膨胀岩土具有强胀缩性、强裂隙性的特点,在大气影响下强度剧烈衰减容易造成路堑边坡失稳,对铁路的安全运营产生较大影响。因此,有必要对沿线膨胀岩土的膨胀和强度特性进行研究,从而为路堑边坡的防护与治理提供依据。
研究结论：(1)全风化泥岩具有中等膨胀、液限高的特点,天然含水率31.3%,饱和度92%,液限56.2%,压缩系数0.313 MPa^-1,自由膨胀率67%;(2)试样含水率和试验过程中的边界条件对抗剪强度影响较大,干湿循环次数对饱和抗剪强度影响较小;(3)失水后试样膨胀率显著增大,有荷膨胀试验应提供有荷膨胀率(δ_ep)和有荷压缩膨胀率(δ_avp)两个指标,δ_ep用于求膨胀力,δ_avp用于求膨胀变形;(4)本研究成果可作为雅万高铁膨胀岩土路基设计及膨胀性试验规程修编的依据。

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包头钙芒硝地层的形成原因及工程特性研究

储文静

铁道工程学报. 2020, 37(8): 20-23.

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研究目的：钙芒硝的形成原因有多种,组成的物质成分复杂,具有特殊的物理力学性质,给工程建设提出了挑战。本文研究从地质角度分析包头地区钙芒硝的形成成因,从物理化学方面分析其溶解机理,采用原位测试结合土工试验的方法分析其工程地质特性,从而为包头钙芒硝区域的基础工程建设提供相关基础资料。
研究结论：(1)受特殊的古地貌、古气候影响,包头地区钙芒硝形成于中更新世晚期,由湖相沉积的含矿物质蒸发沉淀结晶而成,是一个物理－化学的沉积过程;(2)钙芒硝具可溶性,且在碱性环境下其溶解速度会加快,其顶、底部一般可形成以二水石膏为主的硬壳,部分地段可形成小规模的空洞;(3)钙芒硝强度低,具膨胀性和侵蚀性,在基础设计过程中应制定混凝土的耐久性设计和相应的施工方案;(4)本研究结论对钙芒硝区域的基础建设工程具有一定的指导意义。

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反射波法检测超长灌注桩的完整性研究

常聚友, 任光贵, 常超, 高景宏, 尹全勇, 龚兴耀

铁道工程学报. 2020, 37(8): 24-28.

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研究目的：软土地区某高速铁路车站旅客地道、站房基础采用反循环法和正循环法施工灌注摩擦桩,桩长60 ～ 62　m,桩径1.0　m, C40混凝土灌注,属超长灌注桩;其中有些未设声测管桩的完整性检测采用反射波法,按《铁路工程基桩检测技术规程》TB 10218—2019反射波法规定:桩长一般不大于40 m;当桩长大于40 m时,需要根据现场试验数据确定。因此对其反射波法检测超长灌注桩的完整性进行研究。　
研究结论：(1)软土地区采用反循环法和正循环法施工的灌注桩,桩端呈扩径状态;(2)首选具有声测管桩进行声波法和反射波法比对试验,均为Ⅰ类合格桩,其反射波桩端曲线呈反向特征,所测速度4 280～4 320 m/s;(3)选未设声测管桩进行反射波检测,其特征同前一致,钻芯取其完整长度大于0.5 m的芯样做反射波速度测定,速度为4 280～4 320 m/s,与前者吻合,且芯样抗压强度均达C45,同时做单桩静载试验,满足设计要求;(4)经比对,反射波法检测软土地区超长灌注桩的完整性可行,以此反射波特征参数可指导后续未设声测管桩进行完整性检测;(5)本研究成果可为铁路、公路等领域软土地区反射波法检测超长灌注桩的完整性研究提供参考。

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高速铁路线路方案动力学评估研究

袁伟

铁道工程学报. 2020, 37(8): 29-34.

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研究目的：针对某海外高速铁路线路设计及方案研究需求,为从行车动力性能角度评估及优化线路方案,从而为线路方案决策提供依据,本文采用线路系统动力学分析方法,对线路方案进行评估比选,并探讨适用于线路方案动力学性能评估的指标和方法。
研究结论：(1)线路方案的优化在考虑工程经济性的同时需考虑行车动力性能的优化;(2)线路平纵断面参数匹配合理、减少平面曲线及增大曲线半径能有效提高行车动力性能,尤其是增大最小曲线半径,行车动力性能改善明显;(3)Sperling平稳性指标和UIC 513评价方法未能完全涵盖线形引起的低频振动,难以区分线路比选方案在舒适性方面差异性,车体加速度和行车安全性指标频次统计可反映不同线路条件下车辆动力学响应的强弱程度,适用于不同线路方案行车动力性能评估及比选;(4)本文提出的线路方案动力学评估和比选方法可应用于其他类似项目。

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大跨桥上线路调坡及板式道床铺设方法研究

周华龙, 杨文茂

铁道工程学报. 2020, 37(8): 35-40.

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研究目的：研究目的:深圳地铁某大跨桥为(90+150+90)m连续梁桥,在混凝土收缩徐变效应下,成桥后数年内梁面标高会持续变化,因此梁面设置了一定的预拱度;同时由于桥梁存在一定的施工误差,导致梁面平顺性欠佳。另一方面,由于桥上采用预制板道床,铺轨时道床厚度的可调整范围较小,消化桥梁施工误差的能力有限。在上述不利条件下,如何保证轨道的高平顺性,确保行车安全,是亟待解决的问题。
研究结论：(1)以"调坡后线路+成桥预拱曲线"作为轨面标高理论控制线,运营期间安全风险可控,且轨道结构高度均匀,适合预制板式道床的铺设;(2)通过线路调坡、以相对标高控制铺轨、在铺轨及运营期间加强轨面高程监测等措施,可有效保证大跨桥上的铺轨精度和轨道平顺度;(3)本研究成果对城市轨道交通领域大跨桥上施工误差处理及板式道床铺设具有一定的指导意义。

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城市轨道交通板式无砟轨道系统设计

王伟华, 李大成, 梁延科

铁道工程学报. 2020, 37(8): 41-46.

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研究目的：为突破城市轨道交通现浇整体道床结构的技术瓶颈,本文参考高速铁路板式无砟轨道的设计理念,提出适用于城市轨道交通的板式无砟轨道设计方案,并从结构组成、力学分析、专业接口等方面进行系统分析。
研究结论：(1)本文设计的板式无砟轨道实现了传力清晰、结构可靠、适用性强的设计目标;(2)轨道板合理宽、厚分别取2.3 m、0.2 m,直线及曲线半径≥1 200 m时采用4 700 mm轨道板,曲线半径≤550 m时采用3 500 mm轨道板,自密实混凝土合理厚度取90 mm;(3)计算表明,轨道结构设计合理,力学性能良好;(4)设计的板式无砟轨道能够满足相关专业的接口要求;(5)本研究成果可为城市轨道交通轨道结构标准化、规范化建设提供有力技术支撑。

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一种地铁用预应力混凝土岔枕的设计与应用

郜永杰

铁道工程学报. 2020, 37(8): 47-50.

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研究目的：结合地铁既有50 kg/m钢轨7号单开道岔和60 kg/m钢轨9号单开道岔的结构特征,建立地铁岔枕荷载弯矩的计算模型,分析在移动荷载作用下岔枕荷载弯矩的变化规律,得出相应的岔枕荷载弯矩值。在此基础上,按照我国预应力混凝土轨枕设计方法,开展地铁用混凝土岔枕的设计、试验研究工作,以满足地铁道岔的使用要求。
研究结论：(1)预应力混凝土岔枕的设计承载正、负弯矩分别为18.8 kN·m和16.7 kN·m,满足设计要求;(2)岔枕截面由预应力产生的混凝土法向应力、设计荷载作用下受压区混凝土压应力均符合标准要求;(3)室内静载抗裂试验和疲劳试验结果均满足承载要求;(4)本文研究对预应力混凝土岔枕的设计具有一定的参考意义。

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近断层高速铁路典型桥梁抗震优化设计研究

曾永平, 陈克坚, 庞林, 董俊, 杜雪松

铁道工程学报. 2020, 37(8): 51-58.

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研究目的：西南山区某高铁穿过现今非常活跃的小江断裂带,设防烈度高达九度。高地震烈度和近断层脉冲效应对铁路桥梁的抗震设计和高速列车行车安全提出了更高的要求。基于此,本文通过分析近断层地震激励下典型高铁桥梁的弹塑性动力响应规律,开展桥梁减隔震装置和桥墩设计参数优化研究。
研究结论：(1)桥墩在近场地震动作用下轴力变化较大,对桥墩的承载能力产生较大的影响,在抗震设计中应予以考虑;(2)采取本文提出的优化设计流程能够使得桥墩在整个墩高范围内纵桥向和横桥向具有相近的安全储备,并充分发挥混凝土和钢筋两种材料的性能;(3)采用摩擦摆支座+限位耗能杆的减隔震体系具有良好的减隔震效果,内力减震率可达20%以上;(4)若允许支座销钉在多遇地震时剪断,可使多遇地震下墩底内力进一步降低11%～45%,由此降低的梁体横向加速度和增大的位移响应对行车安全性影响应进一步结合车桥耦合振动分析确定;(5)本研究成果可为高铁典型桥梁抗震设计提供参考和依据。

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城际铁路三塔斜拉桥刚度参数分析及应用

吕存杰

铁道工程学报. 2020, 37(8): 59-64.

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研究目的：三塔双主跨斜拉桥相较常规大跨斜拉桥而言,具有一定的经济优势,但也存在竖向刚度低、拉索疲劳应力幅高等缺点,目前在铁路上尚未得到广泛应用。本文以广佛江珠城际(72+96+336+336+96+72)m三塔斜拉桥为背景,对影响刚度的结构参数进行分析,进而拟出合理结构尺寸,并对结构进行力学计算,得出在城际铁路中推广三塔斜拉桥的可行性。
研究结论：(1)竖向刚度随主梁高度增加而增大,但增幅低于梁高增幅,主梁采用钢箱梁时,通过增加主梁梁高来提高竖向刚度会较不经济,综合考虑后梁高取4.5 m;(2)索塔高度取96 m,塔柱截面取7 m×4 m;(3)斜拉索采用双索面扇形空间布置,索塔锚固间距2 m,斜拉索在主梁上锚固间距为8 m,斜拉索与主梁夹角为30.3°~78.3°;(4)辅助墩位置选择距离主塔96 m;(5)三塔斜拉桥在城际铁路荷载作用下受力良好,具备推广的价值。

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高速铁路隧道洞口微气压波减缓措施效果研究

陶伟明

铁道工程学报. 2020, 37(8): 65-70.

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研究目的：为在设计阶段达到有效降低微气压波对隧道洞口周围环境影响的目的,采用三维数值模拟对包括洞口缓冲结构、洞身辅助坑道和隧道群开口连接明洞在内的高速铁路隧道洞口微气压波减缓措施效果进行研究。
研究结论：(1)喇叭口式和扩大常截面式缓冲结构的缓解效果要明显优于直线斜切式和等截面开口式缓冲结构;(2)提出了辅助坑道的缓解效果的表征公式,设计人员可利用其确定辅助坑道的数量和面积;(3)明线间距较小的隧道群可采用开口连接明洞缓解微气压波,连接明洞开口应遵循“多开口、开小口”的原则;(4)多种微气压波减缓措施联合作用下可多阶段地缓解微气压波;(5)本研究成果可为高速铁路隧道微气压波缓解措施的设计工作提供指导。

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智能牵引变压器故障诊断技术研究

李波

铁道工程学报. 2020, 37(8): 71-76.

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研究目的：构建智能牵引供电系统保障高速铁路安全可靠、优质高效的运营是我国高铁未来发展的方向,而牵引变压器作为牵引供电系统中的重要组成部分,对其开展智能化研究是智能牵引供电系统研究的关键。本文从牵引变压器在线监测需求入手,阐述对牵引变压器关键参量进行在线监测的智能化方案,且根据监测参量构建基于贝叶斯网络的牵引变压器故障诊断模型。
研究结论：(1)在传统牵引变压器的基础上,加设牵引变压器光纤测温、油中气体在线监测及铁芯接地电流监测三大模块,可准确地掌握牵引变压器运行状态,是实现智能牵引变压器故障预测的数据源基础;(2)通过现场实例验证,基于贝叶斯网络的牵引变压器故障诊断模型准确性高,可实现牵引变压器的故障在线诊断;(3)本文研究成果可在电气化铁路牵引供电系统领域进行推广应用。

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轨道交通供电电缆单相接地感应电压仿真研究

刘广军

铁道工程学报. 2020, 37(8): 77-80.

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研究目的：城市轨道交通供电环网电缆发生短路接地故障时,故障电流在不接地端的金属护套产生幅值很大的感应电压,若超过外护套的承受能力,外护套就会被击穿,直接威胁城市轨道交通的安全运行,为研究短路接地故障对供电环网电缆金属护套感应电压影响并指导工程设计,在ATP-EMTP中建立模型,对电缆截面、接地电阻、电缆长度、电缆排列形式等因素进行仿真分析。
研究结论：(1)发生单相接地故障时,电缆截面、接地电阻值、电缆长度对非直接接地侧金属护套感应电压干扰较小,故障相的感应电压最大,距离故障相越近,健全相的感应电压越大;(2)负荷侧发生单相接地故障时,金属护套感应电压基本不受电缆布置形式的影响;(3)本研究结果可为城市轨道交通供电环网电缆的设计提供理论基础,具有工程指导价值。

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基于中美规范对地基土液化等级判定的探讨

陈龙, 张琳

铁道工程学报. 2020, 37(8): 81-86.

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研究目的：地震会导致饱和砂土出现液化现象,从而使得地基失去承载力,造成建筑物产生不均匀沉降。我国现行《建筑抗震设计规范》(2016版)(GB 50011—2010)(以下简称《建筑抗规》)以标准贯入试验作为判别方法,采用液化指数将地基液化程度划分为三级。美国国家地震研究中心也提出了基于贯入度试验数据评估土体液化的方法,但没有液化等级这一综合性判定地基液化程度的指标,缺乏一定的实用性。本文结合孟加拉铁路工程项目实例,分别对砂土液化区域进行取样,并就同一批样品分别按中、美规范进行各土层液化判别试验,通过对比大量试验数据后,采用美标的评估数据建立适用于本工程的LPI(液化指数)表达式。
研究结论：(1)从Idriss和Golesorkhi的地基土液化判定公式中,判定各土层液化综合考虑液化土层FS(抗液化安全系数)、液化土层厚度及液化土层深度、上覆有效应力等因素,为液化指数判定提供了一种思路;(2)目前中国《建筑抗规》对液化指数的计算结果偏于保守,考虑液化影响因素并不全面,需引入测试桩及上覆有效应力修正参数,对标准贯入锤击数基准值进行修正,才能得到与实际情况相结合的标准贯入锤击数临界值;(3)本文研究可应用于美规液化土壤判别试验数据,得到LPI(液化指数)与液化等级对应的表格,使得美抗规中提出的抗液化安全系数(FS)有了工程的实用性。

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市域快速轨道交通系统制式及技术标准研究

孙敬伟

铁道工程学报. 2020, 37(8): 87-91.

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研究目的：鉴于既有城市轨道交通系统及国铁制式和技术标准不能满足市域快速轨道交通发展需要,以及城市轨道交通技术标准拓展的局限性,本文对浙江省市域快速轨道交通系统制式及技术标准进行研究,并从运输服务的基本特性、运能要求、站间距、速度等级、运营组织等方面对市域交流制式主要技术标准进行归纳总结,为今后设计建设市域快速轨道交通项目提供借鉴和参考。
研究结论：(1)浙江省市域快速轨道交通系统制式及技术标准体系可归纳为直流120km/h制式和市域交流制式两类;(2)直流120km/h制式可由城市轨道交通系统拓展而来,拓展的内容主要包括开行大站快车的运输组织模式、提高列车最高运行速度并加大地下线路限界、提高舒适度标准以及优化配线设置;(3)市域交流制式的速度目标值在确定时间目标值和深入分析客流特征的基础上,通过分析不同速度目标值的工程投资、与时间目标值的适应性、与车站分布的适应性等综合确定,该制式可适应更高的速度目标值和更长的线路长度;(4)本研究成果可应用于市域快速轨道交通项目前期研究。

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国内外基于标贯的砂土液化判别方法研究

华丽晶

铁道工程学报. 2020, 37(8): 92-97.

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研究目的：砂土液化严重危及构筑物的正常使用与安全,判别地震情况下场地饱和砂土的液化与否是场地稳定性评价中必不可少的一项内容。目前,我国铁路工程多依据规范法进行液化判别,而国外主流判别方法则为Seed简化法。本文通过介绍《铁路震规》法、《建筑震规》法、Seed简化法在尼泊尔某铁路项目场地液化判别中的实际应用,对比3种方法在砂土液化判别中的差异,来更加准确地评估砂土液化程度。
研究结论：(1)Seed简化法适用于各类建筑工程场地砂土液化性评价,而《铁路震规》法适用于我国铁路工程建设场地砂土液化性评价,《建筑震规》法适用于我国各类建筑工程砂土液化性评价;(2)在判别液化性时,《铁路震规》法、《建筑震规》法在液化详判中直接将标贯击数实测值与临界值比较,而Seed简化法则考虑现场标贯试验诸多影响因素,对各影响因素选取适当的修正因子,得到修正后的标贯击数再应用到程序中进行判别;(3)《铁路震规》法液化结果判定较为粗放,仅定量计算出抗液化指数;《建筑震规》法不仅计算出液化指数,且评价液化等级,可提供更经济更合理的抗液化措施依据;Seed简化法在三者中对液化性判别最为保守,但没有对液化土进一步划分液化等级;(4)《铁路震规》法判别式为乘积形式,离散性较大,而《建筑震规》法及Seed简化法判别式为对数和差,为拟合曲线型表现形式,较《铁路震规》法更为合理;(5)本研究成果可为国内外工程进行基于标贯的砂土液化判定提供参考。

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2020年, 第37卷, 第8期　
刊出日期：2020-08-15

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