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文檔簡介
原位測試技術(shù)在天津地區(qū)巖土工程勘察中的應用摘要:本文簡要介紹原位測試技術(shù)在天津地區(qū)的使用現(xiàn)狀及應用經(jīng)驗,對常用的標準貫入試驗、靜力觸探試驗方法,總結(jié)了研究成果,提出了試驗成果的作用及測試中應注意的問題。關(guān)鍵詞:原位測試標準貫入試驗靜力觸探試驗作者簡介:0前言原位測試是巖土工程勘察中的重要手段,應用范圍日益廣泛。新的原位測試技術(shù)發(fā)展很快,并很快在勘察中推廣應用。為了系統(tǒng)地總結(jié)天津地區(qū)巖土工程勘察中應用原位測試技術(shù)經(jīng)驗,天津市建委、科委組織開展的“巖土工程系列研究及巖土工程規(guī)范研究”課題中,將“應用原位測試評價天津市地基土性質(zhì)”作為其中的一個二級子課題,于1998年完成。該課題研究的主要內(nèi)容是:十字板試驗在天津地區(qū)的應用經(jīng)驗;用靜力觸探評應用價天津市地基土性質(zhì);用標貫評價天津市地基土承載力。課題研究中注意了其它原位測試的發(fā)展及應用情況。本文重點介紹課題的研究成果,并結(jié)合近幾年勘察技術(shù)進展情況,簡介新的原位測試技術(shù)應用情況,提出對原位測試試驗及成果應用中應注意的問題,今后的研究方向作了探討。1靜力觸探試驗1.1設(shè)備及使用情況目前天津市主要采用車載靜力觸探儀,雙橋探頭,最大貫入深度約60米,一般在40米左右。更大的深度一般要觸到一定深度后再鉆孔,主要是反力問題未能很好的解決。場地狹小時采用靜力觸探十字板兩用儀等簡易觸探設(shè)備,深度一般不超過15米。目前孔隙水壓力探頭也已應用,但僅在少數(shù)工程中采用,并不普遍,主要是試驗周期、探頭飽和問題以及可以提供的參數(shù)實用價值問題,需綜合考慮。天津市各勘察單位觸探設(shè)備上的差異不大。1.2試驗及成果使用中的問題試驗中發(fā)現(xiàn),觸探孔深度超過25米時,探桿偏斜問題較突出,深度25~30米時,土層界面差異達1~2米,個別的相差達3米以上。一方面觸探車就位時應平穩(wěn),保證前幾米的垂直度,同時,深孔側(cè)斜是必要的。另外,觸探探頭溫度、率定問題亦應重視,觸探成果中可見同一土層,綜合場地室內(nèi)試驗及其它試驗資料分析,并無大的變化,但單孔觸探成果反映有無規(guī)律的較大差異,分析是探頭溫度、率定問題影響所致。觸探成果均已采用計算機處理,曲線成果中一般可納入天津市地方規(guī)范關(guān)于利用雙橋靜探指標劃分土層、確定土類、f0及ES經(jīng)驗。但尚未統(tǒng)一成果的標準,多數(shù)單位都使用自編的軟件,有的成果中圖件比例不恰當,難以深入土層性質(zhì)。天津市勘察院對觸探成果的表現(xiàn)方式成熟可靠,如推廣使用,對提高觸探成果的使用價值很有益處。1.3不同貫入速率對靜探成果的影響規(guī)范規(guī)定靜力觸探貫入速率為(1.2±0.3)m/min。天津市靜力觸探施工貫入速率難以按上述標準進行,一般分快、慢兩檔,快檔為(6~7)m/min,慢檔(1.94~2.22)m/min。即使系統(tǒng)調(diào)壓,也很難符合規(guī)范要求。為研究貫入速率對靜探成果是否有影響,影響有多大,在天津市區(qū)進行了專門的試驗,作了7個靜力觸探對比孔,進行不同速率的對比,系統(tǒng)地對比了用快慢兩檔施工與按標準速率施工所得錐尖阻力側(cè)壁摩阻力的相對誤差,及查表所得f0、ES的相對誤差,得出用快慢兩檔施工所得指標與用標準速率所得指標誤差在10%左右,對評價地基土性質(zhì)影響不大。但過慢,如貫入速率降到(0.42~0.18)m/min時,誤差很大,錐尖阻力將較慢檔增加一倍左右,粉質(zhì)粘土指標將變?yōu)榉弁林笜?,不能反映土質(zhì)實際。厚層粉土、砂土中,探頭進入土層一定深度后,觸探貫入速率很慢,甚至幾分鐘貫入不到一米,與土層的密實度有關(guān)。從大量的標貫擊數(shù)與觸探錐尖阻力的對比分析,此時雖貫入速率小,但總體上仍能反映土質(zhì)的密實程度。20米以下的貫入速率與規(guī)范相近,目前按快慢兩檔試驗,不會引起太大的誤差。對設(shè)備加壓貫入系統(tǒng)進行改造更新,按規(guī)范要求控制貫入速率,將有利于觸探試驗技術(shù)的發(fā)展。1.4靜力觸探成果的應用靜力觸探成果應用范圍很廣,多種文獻中都提出用觸探成果可以得出土的多種性質(zhì),包括定性的定量的,但都是建立在統(tǒng)計基礎(chǔ)之上。在天津地區(qū)主要用靜力觸探劃分土類、分析土層變化情況、確定土的f0及ES、確定樁端持力層、鋼筋混凝土預制樁單樁垂直承載力。天津市勘察院、天津大學和天津建研院等對上述應用情況做過大量研究工作,完成系列課題。94年“應用原位測試評價天津市地基土性質(zhì)”課題組主要工作之一是對其適用情況進行驗證修訂總結(jié)。對鋼筋混凝土預制樁單樁垂直承載力成果驗證研究中,共收集了軍糧城、天津開發(fā)區(qū)和大港共六個場地36根預制樁靜載荷試驗資料及相應的靜力觸探資料。通過估算值與靜載荷試驗值對比得出原課題中提供的公式:(1)可用于軍糧城地區(qū),且A式較B式效果好;(2)不適用于大港地區(qū),其計試比較大;(3)靜力觸探資料的不同整理方法對估算結(jié)果影響較大。對《利用雙橋靜探指標劃分土層、確定土類、f0及ES》(吳秋炎、韓富恒)成果的驗證研究中,通過收集原有科研資料397個子樣、近期報告中334個子樣,對天津市區(qū)及濱海地區(qū)土層中應用情況進行了驗證,結(jié)果如下:盡管原“綜合土分類圖”主要由市區(qū)15米以上資料研究所得,但在濱海地區(qū)應用效果同市區(qū)無差別,即“綜合土分類圖”亦適用于濱海地區(qū);“綜合土分類圖”用于市區(qū)15米以下土層效果亦較好,說明可用于15米以下土層。用靜力觸探資料確定土的f0及ES:采用qc、fs、Rf由原“關(guān)系表”確定土層的壓縮模量ES和承載力f0,由相應的物理力學指標由規(guī)范查表,估算其相對誤差方法,對比了在市區(qū)埋深15米以上及以下下土層、濱海地區(qū)埋深15米以上土層中的相對誤差,得出原成果中“關(guān)系表”估算f0在市區(qū)埋深15米以上土層中應用效果較好,15米以下土層中多較實際偏小(最大達40%),對濱海地區(qū)估算15米以上軟土多偏大(最大達40%),對粉質(zhì)粘土效果較好?!P(guān)系表”對軟土、粘土值ES應用效果差,估算值多較實測值偏大,粉值質(zhì)粘土、粉土的應用效果好與軟土及粘土。在2仆標準貫入試驗擁2理材十字板剪切試秤驗蔥2謝.鄰1芬崇遠十字板強度隨掘深度變化規(guī)律住市嘩收集塘沽、開哭發(fā)區(qū)、保稅區(qū)酷及軍糧城替共恰2愉2垃個孔的十字板刑測試資料,統(tǒng)猾計出了各地館區(qū)總C度U鬧~邊h補關(guān)系,得劑出撕C已U哨隨深度變化規(guī)宏律與土質(zhì)條件吃、土的固結(jié)歷脂史密切相關(guān),宋不能給出天津避市統(tǒng)一防的詠C蓄U松~蓮h河關(guān)系。舊坐2.濾2僅叢十字板試驗與從室內(nèi)試驗的關(guān)舊系寄童桌根據(jù)保稅區(qū)、暮天津開發(fā)區(qū)、完軍糧城十字板征試驗與室內(nèi)試請驗抗剪強度對膠比,得出十字拐板強度一般較霜室內(nèi)試驗值大怖,保稅區(qū)內(nèi)十肚字板強度與直巡剪固結(jié)快剪相裳近。開么3要框用標準貫入試倉驗評價地基土責性質(zhì)慢研究中收集了役天津市多年來框有標貫試驗及貞原狀取土孔室貼內(nèi)試驗亂的呀6催4桐個大型場地,貿(mào)總計籍有綠74狡4島個取土孔簽、基39愛7腫個標貫孔,同跪時收集形了丈“而天津市地基土潑承載力研咸究頂”監(jiān)科研用抵的嫂2府4旺組載荷試驗及魂相應的取土室薯內(nèi)試驗、標貫美資料,對上述歷資料進行細致今分析、數(shù)理統(tǒng)吊計,作為研究著用標貫評價天未津地基土承載貫力及其他指標臘的依據(jù)。懼3庭.漂1總菠討用標貫評價地牢基土承載力寨歷尖首先對規(guī)范中君用標貫擊數(shù)評界價土的承載力通表的適用性進績行了驗證。驗眾證方法是:首貍先將場地各取蝕土孔所得土樣嚼室內(nèi)試驗指標絞進行統(tǒng)計,按鐮天津規(guī)價范工“亞物性曾表惜”安查承載力標準替值鏟f補k再,對每層土標扎準貫入擊數(shù)進唱行統(tǒng)計,分桿篩長修正、不修仍正毒,吸去掉異常值后乞取平均值。然行后用標貫擊數(shù)守分別查表得出停相應的承載力奇。主要驗證市揉區(qū)埋全深才30惡m晨以上正常沉積毒土層,共用市純區(qū)織2置4每個場棗地泥10喜0暢個子樣。得出插用承載夸力爺蘿表查出的承載幕力偏闖低立,甜效果導差曲,罪相對誤差小產(chǎn)于遼10功%蚊的比例不狹足搜40%枕,醒相對誤差維在跡20擱%住時一般也僅于占封50月%撤~答60千%幸左創(chuàng)右速,警說明難以在實舌際生產(chǎn)中應用很。辨質(zhì)海對于勘察、設(shè)論計人員最重視伍的虜,秧也是天津一般血建筑淺基礎(chǔ)持路力層驚的踢Q郵4語3售a橋l共層抹(雀上部陸相踩層環(huán))茄,即使不經(jīng)桿繁長修正,份用養(yǎng)N誼查表值也較物厚性法得出值低蛋。嫂談畢用經(jīng)過桿長修談正后的擊數(shù)查聲表,亦不能改親善或提高其適改用性和準確性影。同時,統(tǒng)計昆得出,均勻土閃層中并無標貫鋸擊數(shù)隨桿長(波深度)明顯增板大趨勢,既標物貫桿長修正無繡實際意義。賄每謊實際上,上述癢對比并不是對榨規(guī)范中標貫擊鹿數(shù)與承載力關(guān)屯系的真實對比椅,因為規(guī)范中堤標貫擊數(shù)是經(jīng)啦過桿長修正后席再縮經(jīng)晨1-1.64雪5這σ宅修正的。本次戚研究中及以往鼠工作中均注意僚到:在天津地肝區(qū),再次修正性并無實際意義習。因為標貫擊臉數(shù)是地基土綜豎合性狀的反映倡,不僅僅受施壺工操作影響,降同時更主要受塵土中的含有物乘、土的固結(jié)歷數(shù)史、層理等多街種因素影響,消其變異系數(shù)偏線大是正常的。情對一般建筑場業(yè)地的勘察中,燥標貫孔數(shù)少,威去掉異常值后鴉,子樣數(shù)少到齡不能統(tǒng)計其變兄異系數(shù),或變底異系數(shù)過大,專不能作為評價否依據(jù)。如天津缸地區(qū)上部陸相屬層獄(慎Q返4脫3滔a賴l哈層峰)陽厚度僅欣在推5噸、抄6婦m逼左右,標貫擊御數(shù)平均值姓在鋤4.小6那擊雖(南粘賊土顏)山、付4.絕9乖擊洪(輕粉質(zhì)粘悲土堂)餐,如為一個孔掠,則一般統(tǒng)計街不出變異系數(shù)幟,不能用規(guī)范圍表,即使孔數(shù)起多,用再次修宜正公式進行修濱正后,標貫擊亡數(shù)降低較多,壓不能用表或誤簽差過大。一般尚土質(zhì)均勻場地僅,用再次修正躁后的擊數(shù)查表費值比查物性表歷值也偏還小筍3樓9筋~賽5研0炮%左右。即使若是在標貫擊數(shù)役較高的下部陸狠相詞層表(搭Q段4竟1叮a湊l脖層助)堪粉質(zhì)粘土,平芳均標貫擊數(shù)云為奏8.宋6俯擊,用再次修播正后的擊數(shù)查漲表,與用物性乞表查得的承載棕力相比,偏小睡也虹達附41淺%坡。考慮上述因賴素,本次對比希未用經(jīng)修正后誦的擊數(shù),僅用施去掉異常值后姓的平均貢值巷(乏包括桿長修正股與不修域正獻)水。擦伏共驗證原規(guī)范中乘標貫擊數(shù)與承拋載力關(guān)系結(jié)果綿表明,用現(xiàn)有側(cè)的醬N攔-竄fk校關(guān)系表評價承懷載力效果較差額,應考慮重新朗建立表格或判震斷能否用標貫趨擊數(shù)評價土的膠承載力。芳為建立天津地墾區(qū)標貫擊數(shù)與哈地基土承載力艘的關(guān)系,首先腐考慮用靜載荷恐試驗確定的承辟載力及相應的朵標貫擊數(shù),進既行統(tǒng)計分析,縮得傭出勻N欣-蒙f梳k溪關(guān)系。共收集貓到志2器2俊組靜載荷試驗椒及相應的標貫性擊數(shù)資料。從豎靜載荷試驗確第定的承載鼠力賓f萄與相應的標貫尼擊數(shù)散點圖上羨可見:載荷試芒驗確定的承載召力于標貫擊數(shù)衛(wèi)之間并無良好鐘的相關(guān)關(guān)系,介難以用載荷試欣驗方法確定標唱貫擊數(shù)與承載狂力的相關(guān)公式揭。葛將絹6霉4準個場地各取土艦孔所得土樣室啟內(nèi)試驗指標進墓行統(tǒng)計,按天欣津規(guī)冷范星“股物性圾表灌”勇查承載力標準船值舞f環(huán)k滋,對每層土標疫準貫入擊數(shù)進網(wǎng)行統(tǒng)計,做埋狐深層瞎30m鋒以賞上腐N肉-四f曲k券散點圖,可見腦,標貫擊數(shù)與臭土的承載力在佳各不同的成因承層中有不同關(guān)史系。具體表現(xiàn)熄在少:含(a黑)身相同的擊數(shù),彼在產(chǎn)Q強4釀3嶄a洽l尼層中比鍛在雜Q飾4棄2碼m淋層中其所代表澇的土層的承載啊力高父;甜(b崇)坑在垮Q躲4陪3毛a護l收及燈Q蠟4楊2蜘m豬層中發(fā),馳f悟k耽大致有隨擊數(shù)傘增加的趨勢,敢但線性關(guān)系較幫差誰;跡(門c)Q供4長1騎h米及以下土徐層善N鍋-窮f悔k上關(guān)系較差,散扇點圖并未表示嗎出較明顯映的威f裕k晝隨熄N這增大而增大的校趨勢。貴從對土層的其反他物理力學指蚊標統(tǒng)計結(jié)果的移綜合分析中發(fā)來現(xiàn),蹄層駕Q莊4臣2竄m訴一般砂性較大總,晴I沒l專值較齒大吊(擦一般大局于兄1彼)紋,奇E看S始值也相對較大蒸,土質(zhì)力學性犬質(zhì)尚可,但南因德Il塞添值較大,查表亦確定其承載力擱相對較低。對兄于這種砂性較噸大的土,僅用錫物性查表確定甜其承載力是否扣能反映其真實這的狀態(tài),尚需齊做進一步的工篇作。日上述說明統(tǒng)計熱整個述3國0墓米疊以上土渡層尾N愈-移f倦k斗相關(guān)關(guān)系并不木適宜。本次研逼究將重點放握在灘Q鍵4呆3宏a鎮(zhèn)l攤層,既天津市帖一般建筑的淺贈基礎(chǔ)持力層上診。統(tǒng)計了市蜂區(qū)蛾4凈8圖個場地得鉛出團Q異4經(jīng)3道a鍬l規(guī)層捏N拳-趟f花k眨關(guān)系如下:款杜f歲k范=咐103.13柏4+10.4饑2*N潔跌渠刊相關(guān)關(guān)避系決r瘡=興0.62殲3粒,子樣凳數(shù)印n除=朝48屠用上式計算的撥承載力與用物盲性表查出的承鎮(zhèn)載力標準值相聞對比,其相對習誤差大小所占牲的百分率如下灑表純(估子樣響數(shù)篩n=48散)漠:菠相對誤捎差耽(云%)問2難0懼~詳30暮1躬0和~加20老0茄~達10陪1哀~趟-10賄-1垮0司~任-20豎百分膽率咽(唉%)誤8.33粉14.6宅25汪35.4羽16.67斃相對誤差究在路5脖%以內(nèi)規(guī)占遼6遞0器%,相對誤差球在靠2冒0口%川占懇9減0摘%,效果較好遮,可以在實際皇工程中應用。右統(tǒng)英計本Q員4女2織m截層得出雨:鞠f都k測=沈106.68李+4.37鍬N醬,瑞n=2誤4掉,相關(guān)關(guān)觀系很r=0.45敬4街Q姥4魯1俯h嶺層克:劣f堪k走=158.9孫+3.13缺N胞,頁n=2焦4承,差r=0.30裂7澡Q燥4聞1稿a鎖l界層靈:描f著k逢=199.5梢95+0.1膚9譜N偶,聯(lián)n=2梁4富,雙r=0.05肺6乞Q概3奸e罪a生l銜層倦:廁f魚k差=192.5習7+0.75象N悶,雨n=2澤4感,敬r=0.12織3哪.2銷用標貫擊數(shù)評門價粘性土幸E香S兵忍漆做埋沈深腰3圍0汁米以呆上儀(朝Q布4勾3豆a半l壇層以憐上殘)薄每層駐土補(壯正常沉積土贊層異)背的壓縮模踐量秘E鳥S1-2喘及相應的標貫酒擊嘉數(shù)布(化實測孩值導)彈平均值,每一馬層為一個子樣賀。售做器N暴-聯(lián)E謠s貍散點圖,從圖遍上可肚見構(gòu)E沒s榨隨亭N齡線性增大。統(tǒng)跟計得出其相關(guān)撓關(guān)系如下:拳E帽s宣=娛4.6+0.集21N,n=笛97均,毅相關(guān)關(guān)垂系狐r=0.58遮8特。羅用頑E償s腰=4.6+0澆.21脈N悉估算值與室內(nèi)攜試驗值相對比戚,驗證子樣淚數(shù)街9啟7潮,相對誤差儉在稿10涂%毯以內(nèi)塵占告60%,土20%帝以內(nèi)的占罵85%誰,浪效果較好。槽統(tǒng)躺計女Q等4吃2右m刷層駝、遞Q峰4促1最a日l催層悉及息Q壺3珍e而a免l貿(mào)層粉土駱的汽N段-盡E俗s罷相關(guān)關(guān)系如下仇:曠Q須4趴2儉m往層于:咽E秤s抱=12.0+蝦0.19N,乳n=50虜,灑相關(guān)關(guān)倡系鮮r歌=皮0.39狗7旋,星Q愧4臣1滅a道l采及延Q桶3繁e放a知l奉層增:Es=12謎.78+0.放06N,n=螞58,r=0絲.16市2漂,屠N龜與關(guān)系較差,屯難以應用。燈3絮.3應用標貫評價粉鉤土的密實度嶺規(guī)范采用孔隙映比角e尋評價粉土的密蕩實度。研究用盲標貫評價粉土板的密實度時,艙首先考慮建癥立截e湊-醋N鉆相關(guān)關(guān)系,用紙與甚e南相對應的擊厘數(shù)怒N雅來確定粉土的瘋密實度。共統(tǒng)匙計了天津地犯區(qū)爪5撫8互個場地托、隊10湯8木個子樣。每一牛個子樣為粉土智層孔隙比缸e每與標貫擊固數(shù)史N閱的對應值宏(雖Q境3爐e豐a除l口層以上)。統(tǒng)夾計結(jié)果表明服:永Q斑4它2份m拔以上返e局一般日在僅0止.挖7絲~艷0陪.敗8帽5暢之間壯,閱N氏一般動在予4佳~誠12乘擱擊,豬e<攤0猴.絞7商時扁,華N>1期2啦擊骨。想Q語4戲1捷a勤l鉛以下土擔層獵e皇一般告在刊0.5進5提~嚴0桐.沒7孩之間遲,仰N傅一般吩在潮1啦5疫~撤3伍5旁之間。統(tǒng)岸計綠Q增4版2頌m錦以上、以下土壓層巨e寨~面N盡關(guān)系如下非:忘Q遣4倍2貧m表以上宏:難e義=皆0.80鍛8儉-適0濟.卷01哥N倒,痰n咳=袖5路0壽,騰r盡=非-0毀.鹽50果3愁;植Q梯4盆1硬a仍l滋以泰下炊N雷與蒸e守之間相關(guān)關(guān)系米較差,腔無販N活與勇e奶的減小而增大濕的趨勢。故難騾以懶用堪N蔽與臉e拼相對應關(guān)系評吧價粉土的密實勵度。潮辦麻用淹N希評價粉土密實煮度時,應重點厘考慮土的工程醋性質(zhì)。分析天懇津地區(qū)飽和粉吉土液化判別科雁研課題用腥的景1暑9翁個場地和年法10貨9痛個標貫資料,蔽可見飽和粉土跡液化最大深度第為比1李2族米挨,最大擊數(shù)育為胞12寫余擊。用國標《丟抗震設(shè)計規(guī)范彎》中關(guān)于液化格判別公式估算氏天津地區(qū)飽和列粉土的最大臨史界擊數(shù)綁為緒1店2帽擊,即實測擊學數(shù)大擊于影1院2窮擊時,粉土均環(huán)不液化。故可高認翻為錯N些=肚1淚2鴉擊是粉土工程柄性質(zhì)變化的一別個分界點。漢當光N完=俊1窄2捐擊,評價為稍蛾密,為可液化衛(wèi)土層是適宜的航。因難以陷從甲N纖與室內(nèi)試驗指駛標廚e勝的對比中區(qū)別偏出確切的土質(zhì)難性質(zhì)變化點,椅故粉土的中密啟與密實的界限和確定難度較大喜。舒Q爭4美1連a殲l餐層以下土層中膚,粉土工程性鞏質(zhì)一般較好,觸可作為樁基礎(chǔ)童樁端持力層,致從殖e罵~鍬N破散點圖上可見療,其標貫擊春數(shù)莊8句0棚%以上大灣于散1象8集擊。因目前規(guī)姨范、規(guī)程中涉暗及用粉土密實摩度定量評價、近提供設(shè)計參數(shù)映的主要是樁側(cè)份、樁端阻力,求而規(guī)范、規(guī)程書中涉及用粉土園密實度是用孔麻隙比劃分的犬。庸Q趕4演1割a談l窄層以下土層按攝孔隙比劃分基鄭本上為密實,鄭故煌以隆N妨=寄1摟8盡作為中密與密惰實的分界點在衛(wèi)目前條件下是暢適宜的。秘即侵N>1編8墻為密實,叢《慶1業(yè)8競為中密。本次兇研究認為用孔贈隙比窮e芳劃分粉土的密香實度不如用標神貫擊數(shù)廚N能準確合理。帳醉3.4睬用標貫擊數(shù)評歡價粘性土狀態(tài)紹籍斧統(tǒng)計天津地饒區(qū)塵24婦示個大型場地埋題深慈3饑0樹米以上粘性土杏層矩N屋~怠I桐l梁關(guān)系,每一層膛土招的代I泊l拋平均值與實測報擊數(shù)平均值作冰為一個子樣,櫻共般10峰0客個子樣,肥作困N晶~箭I爐l駛散點圖,從圖晃中可見獵,紐N粘與她I禿l地相關(guān)關(guān)系較差券,難以執(zhí)用跨N仇與青I慚l融對應關(guān)系確定鬼土的狀態(tài)。本蹲次研究認為紛,胸Il父竹值僅是用于反桌映土的強度的止物性指標之一脫,不能提供
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