Evaluation of Hypoplastic Clay model for deep excavation modelling

This paper presents an evaluation of the Hypoplastic Clay constitutive model for finite element analysis of deep excavations and displacements induced by excavations in the influence zone. A detailed description and formulation of the Hypoplastic Clay soil model is included. A parametric case study of a deep excavation executed in Pliocene clays is presented. FE analysis was performed using several soil models (Mohr-Coulomb, Modified Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, Modified Cam-Clay, Hypoplastic Clay) and the results were compared to in-situ displacements measurements taken during construction. Final conclusions concerning the suitability of the Hypoplastic Clay model for deep excavation modelling in terms of accurate determination of horizontal displacements of the excavation wall, the uplift of the bottom of excavation, and, most importantly,vertical displacements of the terrain in the vicinity of the excavation are presented.

W artykule przedstawiono ocenę modelu konstytutywnego stanu krytycznego Hypoplastic Clay (Ił hypoplastyczny) do analizy metodą elementów skończonych głębokich wykopów i oceny przemieszczeń w strefie ich wpływu. W pracy zawarto również szczegółowy opis i sformułowanie modelu Hypoplastic Clay. Zaprezentowano parametryczne studium przypadku dotyczące głębokiego wykopu wykonanego w Warszawie, w iłach plioceńskich formacji poznańskiej. Analizowany obiekt to wykop stacji metra o wymiarach 20x150m i głębokości 14.6m wykonywany metodą odkrywkową z zastosowaniem dwóch rzędów kotew iniekcyjnych i jednego poziomu rozpór stalowych jako rozparcia. Analizę modelu przeprowadzono z zastosowaniem metody elementów skończonych, programem GEO5 MES, z uwzględnieniem kilku modeli materiałowych gruntu (Mohr-Coulomb, Modified Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, Modified Cam-Clay, Hypoplastic Clay), a wyniki porównano z geodezyjnymi pomiarami przemieszczeń in-situ wykonanymi w trakcie budowy.