汶川地震公路震害与分类Word格式.docx
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(15.6%)
其它公路受损里程(比例)
28990
(51.2%)
22133
(53.74)
5105
(65.9%)
1752
(22.8%)
1.2公路震害特点
汶川地震公路的主要震害表现为:
次生地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流、落石)掩埋、摧毁道路;
桥梁整体倒塌、被巨石砸断、梁体移位、桥墩开裂、墩身压溃、剪坏、挡块破坏、支座移位或滑落、桥台开裂、桥头路基沉陷;
隧道洞口被滑坡崩塌掩埋、洞门开裂、结构破损、衬砌开裂掉块甚至坍塌、施工缝开裂错台、衬砌开裂后渗漏水等形式。
汶川地震由龙门山断裂带的中央断裂(映秀~北川~青川断裂带)破裂诱发,受高山峡谷地形地貌、龙门山断裂带构造分布、地震破裂带走向控制,灾区公路震害具有以下特点:
1)公路震害总体沿发震断裂呈带状分布。
2)地表破裂带处公路遭到严重损害,如道路错断、桥梁倒塌、隧道衬砌破坏等。
3)垂直于发震断裂方向,距离断裂带越近,公路受损越严重。
4)高山峡谷区次生地质灾害极为发育,对公路损毁极大。
5)硬质岩区发育大量崩滑体,掩埋、砸毁道路、桥梁、隧道洞口。
6)断层上盘公路震害密度大于下盘。
1.3震害调查简介
汶川地震灾区受灾公路数量庞大,受损程度不同,为满足抗灾抢险和恢复重建的需要,震害调查工作分为抢通、保通、恢复重建三个阶段。
由于各阶段任务不同,时效性不同,所采用的手段亦不同。
1)抢通阶段
2008年5月12日至17日。
地震发生后,需要第一时间了解灾区公路的总体受损情况,制定公路抢通路线和抢通方案,体现出“快、急”的特点。
主要采用技术人员深入灾区应急调查、遥感、航拍等技术手段。
利用高精度遥感(图1-1、1-2)、航飞(图1-3)技术,掌握了灾区公路总体受损情况,为科学制定抢通保通方案提供了宝贵资料。
为进一步落实震害影响、公路损毁情况,指挥部派出多个应急调查小分队,分别赶往汶川、北川、青川等重、极重灾区,现场核实遥感解译资料,制定应急抢通方案。
图1-1省道303线映秀附近震害遥感图(卫星图片)
图1-2都汶路老虎嘴至太平驿段震害遥感图1-3都汶路K1024+250左侧崩塌(航飞)
2)保通阶段
2008年5月17日至27日。
此时灾区大部分公路已初通,但通行能力极其有限,抗灾能力脆弱,极易出现再次中断。
本阶段采用实地应急调查和部分检测工作,以满足一定时间内的通行要求,确保公路能“通”。
3)恢复重建阶段
为满足全面开展灾后恢复重建,需要对灾区公路进行全面调查、检测及评估工作。
四川省交通厅组织了11家具有检测资质的单位,以项目为支撑,以行政片区为单位,分成48个项目同时对四川重灾区开展检测评估,共检测4243公里。
为全面保存汶川地震公路震害史料,“汶川地震公路震害调查检测、评估与机理分析研究”项目组对四川、甘肃、陕西地震灾区公路开展全面补充调查,以影像资料、素描图、调查报告等形式详细记录、保存了公路震害。
桥梁震害与分类
2桥梁震害调查
分别对灾区的81条高速公路和国省干线公路段,共计1657座桥梁进行调查、检测、评估,累计检测桥长度107769米。
其中简支体系桥梁共1337座,占总数的80.68%。
根据调查、检测结果,严重受损的桥梁主要分布于重灾区和极重灾区,总体沿发震断裂带展布。
2.1桥梁震害分级
根据桥梁破坏程度、受损状况及损伤特性,按照结构功能丧失程度,将其震害等级由轻微至严重分为A、B、C、D、E五级,表2-1。
表2-1桥梁震害分级表
破坏等级
应急保通阶段使用情况
震后灾后重建处置
主要特征描述
A-无破坏
不需处置即可正常通行
不需处置。
无。
B-轻微震害
需简单进行进行处置维修。
主要构件无明显结构性损伤。
①主梁发生轻微移位。
移位在5cm以内;
②桥墩无倾斜,也无开裂现象。
③桥台轻度破坏,桥台背墙、翼墙轻微开裂。
C-中等破坏
不需处置但需限制通行或处置后恢复正常通行
震后通过简单处加固后,达到正常使用标准。
如图:
①主梁发生移位,但仍有安全支撑,无落梁风险;
移位在5cm以上,但未从支座垫石滑落;
②桥墩无明显倾向,桥墩轻微开裂或保护层剥落但未伤及核心区砼,但桥墩承载能力无明显下降;
③桥台中度破坏,桥台背墙、翼墙开裂。
D-严重破坏
需处置后满足应急抢险通行
震后需加固处置才可达到正常使用标准
①主梁发生严重移位,存在落梁风险;
②桥墩明显倾向,桥墩严重开裂,形成主裂缝或形成多条剪切缝并延伸至核心区,桥墩承载能力明显下降;
③桥台严重破坏,背墙、翼墙垮塌,桥台该类(帽梁)剪断。
E-完全损毁或失效
完全丧失通行能力,已无修复必要
需要进行结构构件的更换或撤除重建
①全桥或部分联跨发生整体垮塌;
②主梁发生整跨落梁;
③桥墩出现剪断或压溃)。
通过统计分析,1657座公路桥梁中,有1.6%的桥梁完全损毁,6.6%的桥梁出现严重破坏,9.0%的桥梁出现中等破坏,26.5%的桥梁出现轻微破坏,56.3%的桥梁未出现明显震害,详见饼状图2-2。
图2-2被检桥梁破坏情况饼状图图图2-3重灾区、极重灾区桥梁破坏饼图
在重灾区、极重灾区的469座公路桥梁中,4.5%的桥梁完全损毁,4.3%的桥梁出现严重破坏,31.3%的桥梁出现中等破坏,48.3%的桥梁出现轻微破坏,11.6%的桥梁未出现震害,见图2-3。
受灾严重的桥梁大部分集中距发震断层——龙门山中央断裂带附近。
上盘距发震断裂20km,下盘距发震断裂7km范围,包括了60%的受灾严重桥梁;
位于上盘震损桥梁占65.7%,下盘占31.4%。
可见近断层地震动和断层上盘效应对桥梁破坏有很大影响。
2.2桥梁震害分类
1)常见桥梁震害分类
常见的桥梁震害分类为:
直接震害和间接震害。
直接震害指桥梁结构在地震力作用,发生的破坏,主要有:
梁体移位、落梁、支承(支座)破坏及桥墩破坏和地基失效。
间接震害指桥梁附近发生山体跨塌、滑坡、泥石流等因素造成桥梁破坏。
2)汶川地震桥梁震害建议分类方法
根据汶川地震桥梁破坏情况及震害调查分析,建议将桥梁震害按结构破坏原因(机理)划分为直接震害和间接震害,在此基础上按构件进行震害分级划分,以便在抗震救灾不同阶段根据分类、分级确定处治措施。
分类表详见表2-2。
表2-2汶川地震桥梁震害分类及构件破坏分级
震害分类
震害分级
备注
A-间接震害
(地质灾害)
A1-山体跨塌掩埋桥梁
A2-山体跨塌砸断主梁
A3-山体跨塌及落石砸断桥墩
B-直接震害
主梁震害
b1-主梁未发生移位
-
b2-主梁轻微移位
主梁移位低于5cm。
b3-主梁中度移位
主梁移位大于5cm,但未从垫石滑落
b4-主梁严重移位
主梁从垫石滑落,但未从盖梁滑落
b5-主梁落梁
主梁发生落梁。
桥墩挡块
C1-挡块完好
C2-挡块开裂
C2-挡块剪断
桥墩
P1-完好
P2-轻微开裂
桥墩只出现保护表明裂纹。
P3-中度开裂
桥墩中度开裂或保护层剥落但未伤及核心区砼,但桥墩承载能力无明显下降;
P4-严重开裂、压溃
桥墩严重开裂,形成主裂缝或形成多条剪切缝并延伸至核心区,桥墩承载能力明显下降;
桥墩压溃。
P5-完全失效
桥墩出现剪断和倒塌
2.3桥梁震害处治对策
B-轻微震害:
抢通、保通阶段可暂不处治,恢复重建阶段修复开裂桥台背墙、翼墙。
C-中等破坏:
抢通、保通阶段可暂不处治,但需加强观测;
恢复重建阶段可通过主梁复位,桥墩表层混凝土修补,桥台加固予以修复。
D-严重破坏:
抢通、保通阶段应采用紧急加固,或开辟便道(桥)绕行;
恢复重建阶段可通过主梁复位、桥墩加固、桥台修复予以修复。
E-完全损毁或失效:
抢通、保通阶段应开辟便道(桥)绕行;
恢复重建阶段开展全面重建。
3隧道震害与分类
3.1隧道震害调查
通过对地震极重、重灾区内,14条分布有隧道的线路震害调查、检测,总计完成40座隧道震害资料的收集和整理分析。
隧道震害主要表现为:
隧道洞口被山体滑坡崩塌掩埋、洞门开裂、结构破损;
衬砌开裂掉块甚至坍塌、施工缝开裂错台、衬砌开裂后渗漏水;
排水系统遭到堵塞和破坏、积水严重,路面及仰拱隆起、错台等。
3.2隧道震害分级
依据震害调查、统计,为准确描述隧道震害程度,将隧道震害分为五级,见表3-1所示。
表3-1隧道震害程度分级
震害程度
震害描述
无破坏(A)
地震对隧道无破坏
轻度破坏(B)
正常通车,局部破损,需要较小程度的修缮、加固
中度破坏(C)
不影响通车,破损较严重,需要较大程度的修缮、加固
严重破坏(D)
较长时间不能通车,破坏严重
损毁(E)
不可修复
3.3隧道震害分类
1)常用隧道震害分类
根据《公路隧道养护技术规范》(JTGH12-2003)的规定,隧道土建结构震害可按外荷载作用、材料劣化和渗漏水三种主要情况分别考虑,进行判定分类。
2)汶川地震公路隧道震害建议分类方法
导致隧道震害的两个原因是:
(1)围岩失稳,主要指围岩的变形、差异位移、震害和液化;
(2)地震惯性力,主要指强烈的地层运动在结构中所产生的惯性力所造成的破坏,洞口段受此影响较大。
根据汶川地震隧道破坏情况,建议将隧道震害按震害原因建立分类方法,并与震害分级相联系,以便在抗震救灾不同阶段确定对策措施。
(1)由围岩失稳作用而导致的隧道震害,以衬砌开裂错台、衬砌垮塌、衬砌剥落、渗水、混凝土掉块、初支垮塌、塌方、仰拱隆起错台、沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落等为主要表现形态,其判定可按表3-2执行。
表3-2围岩失稳作用所致隧道震害的判定标准
异常情况
衬砌开裂错台、剥落、掉块
衬砌垮塌、初支垮塌、塌方
衬砌渗水
路面隆起错台、沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落
B
存在裂缝,几乎不影响行车安全
____
从衬砌裂缝等处渗水,几乎不影响行车安全
沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落
C
存在裂缝、错台及剥落,部分影响行车安全
衬砌垮塌,垮塌面积较小
从衬砌裂缝等处涌水,部分影响行车安全
路面隆起错台,程度较小,部分影响行车安全
D
存在裂缝、错台、剥落及掉块,结构物应有的功能明显下降
从衬砌裂缝等处喷射水流,严重影响行车安全
路面隆起错台,隆起错台值较大,严重影响行车安全
(2)由地震惯性力作用而导致的隧道震害,以边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、洞口段衬砌开裂渗水错台、洞口段衬砌防火涂料剥落、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂、洞口堵塞以及明洞洞顶被落石砸坏等为主要表现形态,其判定可按表3-3执行。
表3-3地震惯性力作用所致隧道震害的判定标准
异常
情况
边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂、洞口堵塞以及明洞洞顶被落石砸坏
洞口段衬砌开裂错台、防火涂料剥落
洞口段衬砌渗水
边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂,损坏程度较小,几乎不影响行车安全
存在裂缝或防火涂料剥落,几乎不影响行车安全
边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂明洞洞顶被落石砸坏,损坏程度较严重,已经部分影响行车安全
存在裂缝、错台、防火涂料剥落,部分影响行车安全
边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂、洞口堵塞以及明洞洞顶被落石砸坏,结构物应有的功能明显下降,已严重影响行车安全
存在裂缝、错台、防火涂料剥落,结构物应有的功能明显下降
3.4隧道震害处治对策
B-轻度破坏:
抢通、保通阶段可暂不处治,恢复重建阶段局部修复。
C-中度破坏:
抢通、保通阶段可简单清理边仰坡崩塌、落石,开裂、破坏处简单采取临时加固支护措施简单修复,保证“可通”;
恢复重建阶段予以彻底整治。
抢通、保通阶段应制定抢通及绕行方案,突击抢通;
恢复重建阶段彻底整治。
E-损毁:
抢通、保通阶段应制定应急绕行方案;
汶川地震中未出现本破坏形式。
4路基震害与分类
4.1路基震害调查
路基震害调查针对地震灾区所有的国道、省道及大部分重要的乡县公路进行,总计19条线路,41条区段。
将路基震害按支挡结构,路堑路堤边坡、路基本体等三大类进行震害分类统计。
从此次调查结果来看,路基震害总数为1458处,其中路基本体震害558处,支挡结构352处,路堤路堑边坡548处,见表4-1。
表4-1路基震害统计分析表
破坏类型
破坏数量
所占总震害比例
支挡
352
24.1%
边坡
548
37.6%
路基本体
558
38.3%
4.2路基震害分级
现场调查中将路基震害分为支挡震害、边坡震害、路基本体震害三大类,破坏程度按结构功能丧失程度由轻微至损毁划分为A、B、C、D四级,总体上路基震害以轻微(A)、中度(B)为主。
相对路基边坡与路基本体而言,支挡结构破坏较严重。
对应于每类震害,破坏等级的主要特征描述见表4-2、4-3、4-4。
表41支挡结构破坏程度分级特征
A-轻微
挡墙破坏不明显,破坏面积(开裂长度)小于挡墙面积(长度)10%,没有丧失支挡功能,震害无需修补可暂时使用。
B-中度
挡墙破坏较明显,破坏面积(长度)占挡墙面积(长度)10%~30%,墙顶位移明显,震后需进行局部修复。
C-严重
挡墙破坏明显,破坏面积(长度)占挡墙面积(长度)30%~60%,墙顶位移量较大,挡墙失稳,震后需立即进行修复。
D-损毁
该段挡墙完全破坏,震后需重新修筑新挡墙。
表42边坡破坏程度分级特征
(1)边坡防护结构破坏不明显,破坏面积小于结构面积5%,震后没有影响边坡防护功能,震后暂时无需修补。
(2)无防护边坡没有明显的滑坡、崩塌,有小部分滑塌、溜坍现象,没有对支挡结构和路基本体造成损害,且处于稳定状态,不影响通车。
(1)边坡防护结构破坏较明显,破坏面积占结构面积5%~20%,局部防护结构功能被削弱,震后需进行局部修复。
(2)无防护边坡有滑坡、崩塌现象,对支挡结构造成了损害,对路基本体小范围造成了损伤,经过路面简单处理能顺利通车。
(1)边坡防护结构破坏明显,破坏面积占结构面积20%~50%,防护结构遭到破坏,局部功能失效,滑塌体破坏支挡结构和路基本体,影响正常通车,震后需立即进行修复。
(2)无防护边坡滑坡、崩塌现象较严重,砸毁或整体掩埋支挡结构和路基,造成无法通车。
经过一定时间清理才能通车。
(1)边坡防护结构破坏剧烈,破坏面积占结构面积50%以上,防护功能失效,滑塌砸毁或掩埋支挡结构和路基本体,造成无法通车,经过一定时间清理才能通车,震后需立即重新加固。
(2)无防护边坡产生大规模滑坡、崩塌现象,砸毁并整体掩埋支挡结构和路基本体,堵塞河道造成堰塞湖,造成无法通车。
经过长时间清理或者改道才能通车。
表43路基本体破坏程度分级特征
路基路面:
路基表面无明显破坏,路面有细微裂缝、轻微凹陷鼓胀现象,不影响正常使用,震后暂时无需修补。
路基表面破坏较明显,路面有开裂错台,凹凸鼓胀现象,裂缝宽度小于10cm,路堤边缘有小范围垮塌现象,路堑边坡落石剥落至路面,造成行车不便,经简单处理能顺利通车。
路基表面破坏明显,路面开裂明显,路面错台严重,裂缝宽度大于10cm,路面凹凸鼓胀导致路面损坏,路堤边缘部分垮塌,边坡崩塌落石砸落至路面,边坡滑坡掩埋路面,行车空间狭小或无法通行,能步行通过。
经过一定时间清理才能恢复通车。
路基表面破坏剧烈,开裂、错台,凹凸鼓胀导致路基彻底失效,路基大部分垮塌、侧移,边坡崩塌落石砸落堆积路面,砸坏路基并堵塞道路,边坡滑坡掩埋路基,无法通行,。
经过长时间清理才能恢复通车。
4.3路基震害分类
1)路基震害常用分类
平原地区路基多以路堤为主,常见震害类型分为:
纵向开裂、边坡滑动、路堤塌陷、路堤下沉、纵向波浪变形、桥头路堤的震害、地裂缝造成的震害。
山岭地区地形复杂,路基断面形式很多,防护和支挡工程也多,一般划分为:
路堑边坡的滑坡与崩塌、半填半挖的上塌与下陷、挡土墙的震害。
2)汶川地震公路路基震害建议分类方法
汶川地震中路基震害数量和种类都相对较多,首先将汶川地震中路基震害分为路基本体、支挡结构、路基边坡震害三大类,再将按震害原因(直接震害与间接震害)建立分类方法,见表4-5。
表44路基本体震害类型
直接破坏
1.路基沉陷;
2.路面开裂;
3.路基坍塌;
4.路基错台;
5.路面隆起
间接破坏
1.边坡滑塌及泥石流掩埋路基
支挡结构
直接震害
1.墙体垮塌;
2.墙面变形开裂;
3.墙体倾覆;
4.墙体剪断
间接震害
1.边坡垮塌掩埋挡墙;
2.落石砸坏挡墙3.挡墙随路基下沉
防护结构震害类型(间接震害)
1.剥落
2.垮塌
3.局部鼓胀变形毁坏
4.主动网破坏
1).主动网整体拔出;
2).局部锚杆拔出;
3).网被冲破4).碎石流挤出;
5).整体掩埋整体倾覆
5.锚杆(索)框架破坏
1).锚杆(索)封头脱落;
2).锚杆(索)锚头失效;
3).锚杆(索)拉断;
4).锚杆(索)预应力损失;
5).框架梁及结点断裂;
6).框架梁表皮开裂;
7).框架梁底部脱空;
8).框架梁鼓胀;
9).框架梁整体滑移
无防护结构边坡震害类型
(直接震害)
1.岩质边坡
1).崩塌性滑坡;
2).崩塌3).落石
2.土质边坡
1).土质边坡滑坡;
2).土质边坡表层溜坍;
3).边坡表层碎落
4.4路基震害处治对策
A-轻微:
抢通、保通阶段适度清理路基,保证通行,恢复重建阶段局部修复。
B-中度:
抢通、保通阶段加强清理路基,保证通行,恢复重建阶段需修补。
C-严重:
抢通、保通阶段临时加固,路基重点清理,加强观测,恢复重建阶段将破坏部分修补,或增加新的防护措施,不能修补予以处置重建。
D-损毁:
抢通、保通阶段制定应急绕行方案,恢复重建阶段进行彻底整治。
5生地质灾害与分类
5.1次生地质灾害调查
次生地质灾害调查包括四川省极重、重灾区各级别公路14条,总里程达1640公里。
公路沿线共发育灾害点555个,其中崩塌273处,滑坡155处,泥石流37处,见图5-1。
公路沿线次生地质灾害平均密度0.34个/km。
图5-1汶川地震公路边坡不同类型次生地质灾害分布图
5.2公路次生地质灾害分类
根据现场调查,公路次生地质灾害主要由崩塌、滑坡、泥石流组成。
由于次生灾害中典型泥石流破坏较少,故未进行相关分类。
依据次生地质灾害的成因机制,可将震后次生地质灾害分类如下:
1)崩塌分类
按破坏模式,通常情况下可将崩塌可分为滑塌式、倾倒式、坠落式。
针对汶川地震灾害公路边坡地质灾害,按形成机理可将崩塌破坏分成以下几类,即:
溃滑型、溃崩型、抛射型、剥皮型、震裂型等五大类十三个亚类。
如表5-1所示。
表5-1汶川地震灾区崩塌形成机理分类表
类型
机理及地质特征
模型图
溃滑型
拉裂-
反倾或横向结构坡体,在强震作用下,坡体溃裂,进而形成后缘陡峻的拉裂面,下部坡体剪断,形成统一滑面高速下滑。
通常表现为高陡的后援陡壁和一跨到底的堆积特征。
顺层-
顺层结构坡体或含顺坡软弱结构面坡体,强震作用下坡体松弛、解体,进一步沿层面(弱面)高速下滑,并一跨到底。
通常滑床表现为光滑的层面,可见清晰的长大擦痕。
剪断-
受风化带控制的坡体,强震作用下坡体震裂、松弛、解体,然后(通常)沿强、弱风化带的界面剪断,坡体高速下滑,形成滑坡。
另外,滑动面也可沿顺坡非贯通性结构面剪断形成。
溃崩型
倾倒型
近直立层状或似层状结构山体的浅表部,或近直立陡崖的强卸荷松弛带,强震作用下,陡立岩层顶部或中上部被折断、倾倒、摔出。
残留岩层上常可见清晰张性折断面,表现为“断头”。
溃屈型
近直立层状或似层状结构山体的浅部,或近直立陡崖斜坡的强卸荷松弛带,在强震作用下,陡立岩层中部、或中下部鼓出、溃屈、摔出,坡体坐塌。
表现为“齐腰宰断”。
溃散型
结构破碎的山体(包括厚度相对较大的松散层坡体)在强震作用下,整体破裂、解体、溃散、垮塌;
崩落物质通常散布于坡体表面。
溃喷型
极震区,结构破碎的山体(包括厚度相对较大的松散层坡体),在强震作用下,迅速破裂、解体、岩屑、岩块高速喷出,犹如“爆炸”。
崩落物质通常散布在较大范围,并沿沟形成高速碎石流。
抛射型
整体型
局部坡体在强震作用下,被整体“拔起”、抛射出来。
基本没有残留物质留在破裂面上。
河流两岸陡峻的斜坡上可见。
单体型
单个岩块在强震作用下,被从坡体上拔起,以平抛运动的方式被抛射出来。
映秀及沿岷江、绵远河等见到的重大数十~上百吨重的孤立巨石。
剥皮型
松散层型
斜坡表面的松散层在强震作用下,震裂、松弛,顺坡产生溜塌,厚度数米。
河流两岸斜坡上可见。
强卸荷带型
斜坡强卸荷带在强震作用下,震裂、松弛,顺坡溜塌,厚度数米。
2)滑坡分类
通常情况下可将滑坡分为推移式与牵引式滑坡。
根据汶川地震滑坡区所处的地质环境条件、坡体结构以及岩性组合特征,又可具体归纳概括为如表5-4所示的几类典型滑坡成因模式。
表5-4强震滑坡成因模式分类图
成因模式
基本特征
拉裂—顺走向滑移型
强震作用下,斜坡岩体以山体内侧顺坡向陡倾结构面作为内侧边界,追踪顺倾向方向的陡倾结构面产生后缘拉裂面,沿底部层间(内)软弱面基本沿岩层走向向临空条件较好的一侧发生滑动。
拉裂—顺层(倾向)滑移型
在地震强大的惯性力作用下,坡体中上段岩
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