Evaluation of Hypoplastic Clay model for deep excavation modelling

• Autorzy: Mitew-Czajewska M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ace-2015-0098

Warianty tytułu

PL

Ocena modelu Hypoplastic Clay do modelowania głębokich wykopów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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.

PL

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.

Słowa kluczowe

EN

deep excavation; influence zone; modelling; finite element method; soil model; hypoplastic model

PL

wykop głęboki; strefa wpływu; modelowanie; metoda elementów skończonych; model gruntu; model hypoplastyczny

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 62, nr 4/I
• Strony: 73--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Mitew-Czajewska M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering

Bibliografia

• 1. T. Godlewski,“Observations of displacements induced by deep excavation on the example of A19 metro station in Warsaw”, Building materials 3/2008: 60-63. 2008. In polish.
• 2. T. Godlewski, G. Kacprzak, M. Witowski, „Practical evaluation of geotechnical parameters of soils for the design of diaphragm walls embedded in Warsaw’s Pliocene clays”, Civil and environmental engineering vol. 4, No.1: 13-19. In polish.
• 3. R. Kuszyk, M. Superczyńska, A. Lejzerowicz, “The methods of determination of elastic parameters of Pliocene clays for the 2nd metro line in Warsaw”, Transportation Overview 9: 59-63. 2012. In polish.
• 4. L. Kwaśniewski, M. Mitew-Czajewska, P. Kruszewski, “Verification of FEM Plain Strain Models of Underground Structures”, The theoretical basis of construction. Vol. 3. Engineering structures, Publishing house of Warsaw University of Technology: 47-56. 2013.
• 5. D. Mašín, “A hypoplastic constitutive model for clays”, International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 29, No. 4: 311-336, 2005.
• 6. M. Mitew-Czajewska, A. Siemińska-Lewandowska, “The effect of deep excavation on surrounding ground and nearby structures”, Proceedings of the 6th International Symposium (IS-Shanghai 2008), Shanghai, China, Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground / Ng C.W.W., Huang H.W., Liu G.B. (eds, CRC Press/Balkema: 201-206. 2009.
• 7. M. Mitew-Czajewska, “Numerical analysis of a 36 m deep diaphragm wall – parametric study”, Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground / Yoo Chungsik [et all.] (eds.), CRC Press: 257-262. 2014.
• 8. M. Ochmański, G. Modoni, J. Bzówka, Numerical analysis of tunnelling with jet-grouted canopy, Soils and Foundations 55 (2015): 929–942. 2015.
• 9. A. Siemińska-Lewandowska, “Analysis of anchored diaphragm walls displacements in the tunnels of the Warsaw Metro”, Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground. Proceedings of the 5th International Symposium TC28. Amsterdam, the Netherlands, 15-17 June 2005 Edited by E. A. Kwast , K. J. Bakker , W. Broere , and A. Bezuijen. Taylor & Francis: 901-906. 2006.
• 10. M. Superczyńska, “Geology-engineering evaluation of Poznań formation clays as construction subsoil“, PHD thesis, Warsaw University of Technology, 2015. In polish.
• 11. M. Superczyńska, “Values of the stiffness parameters of Poznań formation clays from Warsaw in small and medium strain ranges”, Maritime Engineering and Geotechnics vol. 3/2015: 207-211, 2015. In polish.
• 12. M. Superczyńska, K. Józefiak, A. Zbiciak, “Numerical analysis of diaphragm wall model executed in Poznań clay formation applying selected FEM codes”, Archives of Civil Engineering Vol. LXII, Issue 3: 207-224, 2016.
• 13. A. Truty, “Small strain stiffness of soils. Numerical modelling aspects. Technical transactions vol. 3-Ś/2008. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej: 107-126. 2008. In polish.
• 14. GEO5 User’s manual. Fine Ltd. Prague 2016.