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關(guān)鍵詞:工程地質(zhì);走廊帶;地質(zhì)災(zāi)害;防治
1.概述
汶川“5.12地震”后,阿壩州全州公路受到了嚴(yán)重破壞。現(xiàn)有州到縣公路和鄉(xiāng)鄉(xiāng)公路等級(jí)相對(duì)較低,缺少高等級(jí)快速干道。為了適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要,必須大力發(fā)展公路網(wǎng)建設(shè),提高道路等級(jí)。成都至蘭州高速公路汶川至川主寺段為新建項(xiàng)目,是為了提高現(xiàn)有公路的通行能力而建的高等級(jí)快速干道。
線路位于阿壩藏族羌族自治州境內(nèi),是阿壩藏族羌族自治州各縣南下通往四川省會(huì)成都市的最主要通道,也是通往著名旅游景區(qū)九寨溝、黃龍寺、若爾蓋大草原等的主要公路通道。線路起于汶川縣,順岷江河谷而行,茂縣之前向北東40°向延伸,茂縣之后轉(zhuǎn)而向近正北向延伸,止于川主寺兩河(東源漳臘河、西源潘州河)合流處,途徑汶川縣、茂縣、松潘縣,路線全長176.7KM。
路線區(qū)地理位置與構(gòu)造位置獨(dú)特,以高山峽谷地貌和山原地貌為主,地形條件差,氣候惡劣,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,崩塌、滑坡、泥石流、不穩(wěn)定斜坡等不良地質(zhì)十分發(fā)育。
2.地質(zhì)災(zāi)害與地貌
2.1地貌類型分類
線路走廊帶所處地區(qū)受地質(zhì)構(gòu)造及高原氣候的控制,地形復(fù)雜,地勢(shì)變化多端,相對(duì)高差懸殊。地貌以構(gòu)造侵蝕地形占主體部分,大體以鎮(zhèn)江關(guān)為界,以北為山原地貌,包括川主寺、松潘到鎮(zhèn)江關(guān);以南為高山峽谷地貌,包括汶川縣、茂縣,總體趨勢(shì)北西高、南東低。
1)山原區(qū)地貌
大致東起松潘的鎮(zhèn)江關(guān),經(jīng)黑水理縣一線之西北,是高原向高山峽谷區(qū)的過渡地帶。地勢(shì)高亢,丘原綿延,嶺平谷寬,谷底仰望成山,山頂環(huán)顧如原。古冰川作用遺跡多,冰川地貌明顯,現(xiàn)代流水作用較強(qiáng)烈,氣候條件較好,是山原區(qū)的種植業(yè)地帶。
2)高山峽谷區(qū)地貌
鎮(zhèn)江關(guān)以南,屬四川盆地向青藏高原過渡的中、高山地帶,山高谷深,河流深切,峰巒疊嶂,溝壑縱橫,嶺谷高差懸殊,谷坡陡峻,階地不甚發(fā)育。
2.2地質(zhì)災(zāi)害與地貌的關(guān)系
線路走廊帶地質(zhì)災(zāi)害主要集中分布在高、中、低山地貌中,崩塌主要分布于高中山地貌區(qū),岷江兩岸及其支溝。其中岷江西岸有崩塌8處,東岸崩塌15處,且西岸崩塌規(guī)模大于東岸崩塌的規(guī)模。本次發(fā)現(xiàn)的52處滑坡(群),大型滑坡17處,中型27處,小型8條,高中山地貌區(qū)滑坡以大中型滑坡為主。經(jīng)詳細(xì)解譯及實(shí)地調(diào)查共有泥石流溝17條,坡面泥石流9條,溝谷泥石流8條,坡面泥石流主要在汶川至茂縣段高山峽谷區(qū)發(fā)育。
3.地質(zhì)災(zāi)害與巖性
3.1 線路走廊帶巖組類型
根據(jù)公路沿線地層出露情況及其巖土體工程地質(zhì)特征、成因類型、力學(xué)性質(zhì)等,將區(qū)內(nèi)巖土體分為三大類、八個(gè)工程地質(zhì)巖組(見表1)。
3.2 地質(zhì)災(zāi)害與巖組類型
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生跟巖組類型有很大的關(guān)系。崩塌常發(fā)生在堅(jiān)硬性脆的巖石構(gòu)成的斜坡及由軟硬互層(如砂頁巖互層、灰?guī)r與泥灰?guī)r互層、石英巖與千枚巖互層等)構(gòu)成的陡峻山坡,為崩塌的形成提供了空間和背景條件。
泥巖、頁巖、構(gòu)造破碎巖層以及坡積物發(fā)育區(qū)容易形成滑坡。極易風(fēng)化的軟弱巖層和厚層坡積物,冰積物,沖洪積物等形成的滑坡及新的活動(dòng)滑坡,主要分布在汶川至茂縣段,以及岷江谷坡地帶,滑坡數(shù)量多,規(guī)模大,裂隙發(fā)育的較軟弱巖層以及厚層崩坡積物組成的滑坡及基巖古滑坡,此類滑坡主要分布在以兩河口為中心的大片地帶,危害相當(dāng)嚴(yán)重。較堅(jiān)硬砂巖,板巖及其坡積物,洪積物滑坡,此類滑坡體的坡度較緩,此類滑坡基本穩(wěn)定,滑坡前緣常有小規(guī)模崩塌、泥石流等存在。
危巖體一般存在于高陡邊坡及陡崖上,由堅(jiān)硬半堅(jiān)硬巖組成,節(jié)理裂隙發(fā)育,破碎,受到外力影響極容易滑落造成災(zāi)害。
泥石流多分布在巖石破碎,植被稀少的地區(qū),這些區(qū)域?yàn)槟嗍魈峁┴S富的固體物質(zhì),一般巖石物理風(fēng)化強(qiáng)烈,大量風(fēng)化碎屑堆積于山坡,遇到集中降水,極易激發(fā)成泥石流。
4.地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律
4.1地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)構(gòu)造
線路走廊帶處于秦嶺東西向構(gòu)造帶、龍門山北東向構(gòu)造與馬爾康北西向構(gòu)造帶間的三角地塊內(nèi)。線路在汶川~茂縣段主要受九頂山北東向構(gòu)造體系中的茂汶斷裂控制。茂縣以北至疊溪海子以北段主要受石大關(guān)弧形構(gòu)造以及較場(chǎng)山字型構(gòu)造控制。疊溪海子以北至川主寺段主要在受岷江南北向構(gòu)造控制。
線路走廊帶褶皺發(fā)育,褶皺被斷層破壞嚴(yán)重,巖石破碎。部分褶皺受較場(chǎng)”山“字型構(gòu)造影響,褶曲緊密,次級(jí)同斜倒轉(zhuǎn)及尖棱小褶曲發(fā)育。崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害十分發(fā)為育。
斷裂構(gòu)造在區(qū)內(nèi)亦十分發(fā)育,其中茂汶斷裂,為壓扭性逆沖斷層,斷裂擠壓破碎帶寬達(dá)100余米,并發(fā)育 多條北東向分支小斷裂。形成疊瓦狀構(gòu)造,崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育;九頂山斷裂,下盤灰?guī)r比較破碎,上盤拖拉小
褶皺發(fā)育,坡面泥石流及滑坡發(fā)育;石大關(guān)斷裂,位于較場(chǎng)“山”字形構(gòu)造搌布前弧,沖斷裂構(gòu)造形成的逆斷層,中部向南突出的弧形褶斷帶,災(zāi)害密布區(qū),崩塌、滑坡、危巖等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育;岷江斷裂,為一條活動(dòng)性斷裂,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。線路在黑水河口以北大致沿岷江斷裂南北搌布,與岷江斷裂平行或者斜交,發(fā)育有小型滑坡和泥石流,局部地段有危巖發(fā)育。
4.2 地質(zhì)災(zāi)害與地震
線路走廊帶屬地震強(qiáng)烈和鄰區(qū)強(qiáng)震波及區(qū),自有記載的1948年至今,大于4.5級(jí)的地震就達(dá)七次,走廊帶地震烈度8度。
地震是滑坡、崩塌的最主要的觸發(fā)因素之一,往往在烈度為Ⅶ度(或震級(jí)為6級(jí))以上地震活動(dòng)地區(qū),尤其在坡度大于25°的斜坡地帶,地震誘發(fā)的滑坡、崩塌災(zāi)害特別嚴(yán)重。線路走廊帶地震穩(wěn)定區(qū)在汶川至茂縣段,屬欠穩(wěn)定區(qū)外,其余路段屬基本穩(wěn)定區(qū)。
地震波引起的縱向、橫向地質(zhì)體振動(dòng),使松散體及巖體不穩(wěn)定斜坡,高聳山峰等在慣性力作用下脫離母體發(fā)生崩塌、滑坡。同時(shí)也為泥石流發(fā)生創(chuàng)造了物質(zhì)條件。堵溝蓄水、潰決,形成低頻率、高危害的特大泥石流災(zāi)害,危險(xiǎn)性極大。另一方面地震作用使山體開裂、塌陷形成易滑面、形成不穩(wěn)斜坡,在一定條件下再次形成災(zāi)害。
5.地質(zhì)災(zāi)害水文地質(zhì)條件
線路走廊帶氣候具有川西高原氣候區(qū)的特點(diǎn),水文地質(zhì)條件復(fù)雜,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響較大的主要為大氣降水。5-10月為雨季,多年平均降雨量60.8毫米,月平均最大降雨量12.8毫米,夏季暴雨頻繁,強(qiáng)度大、歷時(shí)短。地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在此期間,與降雨量呈明顯的正相關(guān)。
暴雨或融雪深入地下,使巖土軟化,降低巖土的抗剪和粘結(jié)強(qiáng)度,潛蝕巖土,增大巖土容重,產(chǎn)生動(dòng)水壓力、孔隙水壓力和對(duì)透水巖石產(chǎn)生托力等,是產(chǎn)生滑坡、泥石流的重要催發(fā)因素,尤其在持續(xù)降雨時(shí)表現(xiàn)更為明顯。
6.結(jié)論
汶川至川主寺段高速公路主要沿岷江兩岸布線,大部分路段傍山臨河,山高、坡陡,切割深,為地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生提供了勢(shì)能和臨空條件,地質(zhì)災(zāi)害集中分布在高、中山地貌區(qū)。巖組類型和地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地質(zhì)災(zāi)害起到明顯的控制作用,走廊帶內(nèi)整體地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜,工程地質(zhì)條件較差。地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育區(qū)地質(zhì)災(zāi)害亦發(fā)育,褶皺強(qiáng)烈、斷裂發(fā)育,巖石破碎,剪裂隙發(fā)育,岸坡巖體極不穩(wěn)定滑坡、崩塌、危巖等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育,成群成帶性明顯,是滑坡、崩塌活躍區(qū)。大氣降水以及地震,是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要誘導(dǎo)因素。
線路走廊帶不良地質(zhì)滑坡、崩塌、泥石流特別發(fā)育,主要系“5.12大地震”引發(fā),特別是汶川至茂縣段。加之工作區(qū)特殊的地形地貌、區(qū)域地質(zhì)條件、巖體風(fēng)化等因素,山體地表特別疏松,后期道路修建應(yīng)盡量減少對(duì)山體開挖,對(duì)隧道工程進(jìn)出口段的滑坡、崩塌邊坡應(yīng)采用合理工藝,在公路工程建設(shè)過程中,應(yīng)盡力保護(hù)植被,把對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞降到最低程度,以防生態(tài)環(huán)境惡化。
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(靈寶市國土資源局,靈寶 472500)
(Lingbao City Land Resources Bureau,Lingbao 472500,China)
摘要: 論述了靈寶峪洼滑坡形成的地質(zhì)環(huán)境背景,分析了峪洼滑坡變形特征和失穩(wěn)機(jī)理,并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,提出峪洼滑坡的防治措施。
Abstract: The geological environment background of formatting the landslide of valley and depression in Lingbao is discussed, the characteristics of landslide deformation and instability mechanism of the valley and depression in Lingbao are analyzed. And the stability of it is analyzed, the prevention measures of the valley and depression in Lingbao are put forward.
關(guān)鍵詞 : 峪洼滑坡;滑體特征;失穩(wěn)機(jī)理;防治措施
Key words: landslide of valley and depression;landslide characteristics;instability mechanism;prevention and control measures
中圖分類號(hào):TV213.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2015)25-0104-02
作者簡介:沈亞明(1976-),男,河南洛陽人,地質(zhì)工程碩士,工程師,河南省靈寶市國土資源局工作,主要從事國土資源管理與技術(shù)研究工作。
1 概況
靈寶市地處河南省西部,南部為之秦嶺余脈小秦嶺石質(zhì)山地,有古老的變質(zhì)巖及火成巖組成,地形險(xiǎn)峻陡峭;北部為燕山運(yùn)動(dòng)所形成斷陷盆地。以小秦嶺山前緯向大斷裂向北,地形依次為山前洪積扇、黃土臺(tái)塬、黃河階地及河谷侵蝕堆積地形。區(qū)內(nèi)地勢(shì)的總特點(diǎn)是具南高北低,由南向北呈階梯狀下跌,自南部小秦嶺老鴨岔腦2413.8m向北降至308m,相對(duì)高差2015.8m,自然比降34.4‰。
靈寶市屬于暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)型半干旱氣候,四季分明。降雨量、蒸發(fā)量、氣溫等氣象要素年際、年內(nèi)變化明顯。多年平均氣溫13.8℃,多年平均降水量609.7 mm,年際最大降水量988.2mm(1964年),最小318.7mm(1997年),最大24小時(shí)降雨量217mm(2013年7月31日);年內(nèi)降水多集中在6~9月,占全年降水量的61.1%,也是崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)期。
峪洼滑坡位于靈寶市蘇村鄉(xiāng)原坡村峪洼組。東經(jīng)110°54′57.2″,北緯34°26′59.5″。為大型土質(zhì)滑坡。地勢(shì)北東高南西低,東高西低,總體為一斜坡地形,坡向南西,坡度20~40°不等,滑坡后緣人工削坡建窯,局部陡峭,近直立,坡度60~85°。
2 峪洼滑坡的基本特征
2.1 滑坡周界與滑體特征 滑坡平面形態(tài)總體為“梯形”。后緣可看到明顯的陡壁,高約15m?;w剖面近似為凹形,坡向280°,整體坡度約為35°?;w寬510m,長260m,厚度約為15m,體積198.9×104m3。滑體地表較平緩,有多級(jí)小陡坎,坎高1~3m。前緣有一北東向淺蝕溝,南東向溝壁土層常呈潮濕狀,溝中有水流滲出?;w中部地表低凹處可見季節(jié)性滲水帶,干旱季節(jié)無水流,滑坡后部一水井水位隨季節(jié)變化?;马敳繕?biāo)高794m,坡角標(biāo)高680m。相對(duì)高差114m。
2.2 滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征 滑坡物質(zhì)由黃土夾古土壤組成,土質(zhì)不均,含零星鈣核,具針蟲孔、大孔隙。原土成分結(jié)構(gòu)無明顯變化,結(jié)構(gòu)疏松。雨水季節(jié)在暴雨的情況下極易沿軟弱帶滑動(dòng)。據(jù)地表調(diào)查,滑體下伏為中厚層狀粘土巖(下第三系),呈灰綠色。粘土巖層面沿坡向傾斜,斜坡類型為順向坡。
2.3 滑坡變形特征 峪洼滑坡于1954年雨季首次大規(guī)?;瑒?dòng),1964年再度復(fù)活,現(xiàn)今仍有明顯變形。據(jù)野外調(diào)查,老裂縫(1953年發(fā)生)南北向延伸,規(guī)模較大,長約375m,地面裂縫寬10cm,裂縫填埋后,其上部新建房屋部分墻體仍出現(xiàn)0.2~0.5cm寬的裂縫;近年來,滑坡蠕動(dòng)變形趨勢(shì)明顯,時(shí)有地裂縫發(fā)生,在地裂縫穿過地段,部分房屋有不同程度的變形,墻體開裂0.3~2cm。
滑坡體內(nèi)地下水位受季節(jié)變化升降明顯?;w后部民井深3.0m,水位埋深1.2m,受氣候影響,水位有明顯升降。地表潮濕區(qū)出水點(diǎn)旱季干枯。在水位附近及以下土體呈軟塑、流塑狀。土質(zhì)松軟,強(qiáng)度降低,是坡體中的較軟弱部位?;潞缶壎嘤邢髌陆ǜG,后壁陡峭,近直立,坡度65~85°,原始斜坡后壁陡峻,也是坡體失穩(wěn)的主要因素。
3 峪洼滑坡的失穩(wěn)機(jī)理
峪洼滑坡是一處土質(zhì)新滑坡。黃土垂直節(jié)理發(fā)育,并不斷擴(kuò)張為拉張裂縫,在雨水入滲侵蝕作用下,裂縫逐漸加深至粘土巖。土體受雨水入滲浸泡,其重度加大,粘土巖接觸面受水軟化,強(qiáng)度降低,因此斜坡土體沿軟弱面向坡下滑動(dòng),形成滑坡。目前滑坡失穩(wěn)的可能性依然存在。
滑體后緣斜坡陡峭,土體橫向和垂直節(jié)理發(fā)育,具大孔隙,結(jié)構(gòu)疏松。植被稀疏,沿陡壁形成危巖危坡?;w表部地勢(shì)較緩,雨水排泄不暢。坡體前緣淺蝕溝谷為滑坡堆積提供了空間條件。雨水、地表水沿黃土空隙下滲,匯聚于粘土巖表面,在黃土層內(nèi)形成一定厚度的飽水層,同時(shí),基巖層面強(qiáng)度降低。在雨季或暴雨季節(jié),滑體沿基巖層面或其以上軟弱帶失穩(wěn)的可能性極大。
4 穩(wěn)定性分析
峪洼滑坡的穩(wěn)定性較差。滑體后緣土體空隙發(fā)育,存在拉張裂縫,土體破碎,有危坡危巖?;w中部土體不斷出現(xiàn)裂縫,究其原因,主要是在基巖面上長期存在一定厚度的軟濕土層。在暴雨情況下,雨水入滲,軟濕土層極易被飽和,形成軟弱帶;黃土與粘土巖接觸面受水浸潤,抗剪強(qiáng)度降低。因此,滑坡在強(qiáng)降雨作用下,滑體沿軟弱帶或粘土巖接觸面復(fù)活的可能性較大(圖1)。
5 峪洼滑坡防治措施
峪洼滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治堅(jiān)持“以人為本”的原則,采取“預(yù)防為主避讓與治理相結(jié)合”的方針,變消極被動(dòng)的應(yīng)急避災(zāi)為積極主動(dòng)的減災(zāi)防災(zāi),使地質(zhì)災(zāi)害防與治協(xié)調(diào)統(tǒng)一??紤]到峪洼滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、水文地質(zhì)條件,可采取場(chǎng)地排水、工程加固等措施。
5.1 場(chǎng)地排水 水是影響邊坡變形和穩(wěn)定性的重要因素,孔隙水壓力是影響邊坡滑動(dòng)面上土體抗剪強(qiáng)度的重要因素。在雨季,隨著大氣降水的急劇增加,地表水下滲進(jìn)入滑坡體,增加了水壓力及坡體重度,減小的軟弱面的抗剪強(qiáng)度,使邊坡穩(wěn)定系數(shù)直線下降。這也是雨季滑坡多發(fā)的根本原因所在。所以對(duì)于邊坡的防護(hù)治理,最大的問題是解決水的問題。①首先是攔截和旁引滑坡范圍外的地表水,包括泉水和雨水,在滑坡變形破壞區(qū)外設(shè)置環(huán)形排水渠和截水溝。②對(duì)滑坡破壞區(qū)內(nèi)裂縫進(jìn)行填埋,整平地表,夯實(shí)松動(dòng)地面,設(shè)置防滲層,修建排水系統(tǒng),使地表水盡快排出滑坡體,減少地表水下滲。③由地表井及季節(jié)性出水點(diǎn)可知,滑坡區(qū)存在一定強(qiáng)度的地下水徑流帶,主要集中在水井附近,可用明渠或盲溝將地下水輸入滑坡區(qū)以外的集水構(gòu)筑物。這樣不僅縮小了滑坡軟弱層的范圍,而且亦能控制滑坡發(fā)生的幾率,同時(shí)也不會(huì)給該村居民用水造成大的影響。
5.2 工程加固 滑坡的加固治理措施主要有擋墻、抗滑樁、錨桿(索)、減載反壓等。通過一定的工程加固措施,能夠改善滑坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度,提高其抗滑能力。一般滑坡后緣采用減載,中部采取抗滑樁,前緣采取擋墻。
擋墻一般設(shè)置在滑坡的前緣,單獨(dú)使用擋墻只適合于中小型滑坡。擋墻的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單,可就地取材,能夠較快地起到穩(wěn)定滑坡的作用。在修筑擋墻時(shí),要注意排水,擋墻的基礎(chǔ)要砌置于最低滑動(dòng)面以下。
抗滑樁是穿過滑坡體深入于滑床的樁柱,用以支擋滑體的下滑力,起到穩(wěn)定滑坡的作用,適用于淺層和中厚層的滑坡。抗滑樁一般設(shè)置在滑坡的前緣附近,應(yīng)將樁身全長的1/3~1/4埋置于滑動(dòng)面以下完整巖土體中,并灌漿使樁和周圍巖土體構(gòu)成整體??够瑯赌艹惺茌^大的土壓力,所以成排的抗滑樁可用來治理巨型滑坡體。因其經(jīng)濟(jì)性和抗滑效果兼具,是一種滑坡治理的主要措施。錨桿(索)是一種有效的防治滑坡的方法,最大的特點(diǎn)是盡可能少的擾動(dòng)被錨固的巖土體。錨桿(索)的方向和設(shè)置深度應(yīng)根據(jù)滑坡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而定,利用錨桿或錨索上所施加的預(yù)應(yīng)力,以提高滑動(dòng)面的正應(yīng)力,進(jìn)而提高滑面上的抗滑力,有事可用錨桿擋墻代替混凝土擋墻。減載反壓法的目的在于降低坡體的下滑力,將坡體后緣的巖土削去一部分,與反壓措施結(jié)合起來,將減削下的土石對(duì)于邊坡或滑坡前緣阻滑部位,使之既能起到降低下滑力,又能增加抗滑力的良好效果。
6 結(jié)論
峪洼滑坡位于靈寶市蘇村鄉(xiāng)原坡村峪洼組,其類型為土質(zhì)滑坡,規(guī)模級(jí)別為大型。目前該滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài),若與強(qiáng)降雨或地震等誘發(fā)因素,極可能發(fā)生失穩(wěn)而形成新的滑坡,滑坡范圍也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大,威脅到滑坡體下方178人及大量房屋,建議加強(qiáng)監(jiān)測(cè),對(duì)已形成的裂縫進(jìn)行回填夯實(shí),修建截排水工程加強(qiáng)對(duì)雨水的排泄,降低發(fā)生新的滑動(dòng)的可能性。
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級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:CSCD期刊
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