基于Plaxis 2D的HSM模型在基坑开挖中的应用

基坑开挖数值分析中的一个关键问题是选取一个合适的土体本构模型。而通过对基坑开挖过程中土体的主要应力变化路径进行分析，发现模拟开挖条件下的土体本构模型应能合理考虑土体变形特性的应力路径相关性和压硬性。Hardening Soil Model 采用了不同的加荷与卸荷模量，能够反映土体应力路径的影响，且考虑了土体模量的应力水平相关性，能预测得到较合理的坑壁侧移、地表沉降以及支护结构的内力，因而建议采用Hardening Soil Model进行基坑开挖数值模拟分析。

Hardening Soil Model 介绍

Hardening Soil Model (HSM)是Schanz等提出的一种以塑性理论为基础的双屈服面模型。该模型的应力-应变关系采取了Kondner等建议的双曲线形式，如图1所示。塑性部分采取了各向同性的硬化准则，可同时考虑剪切硬化和压缩硬化，该模型采用了 Mohr-Coulomb 准则来描述土体的破坏行为。

图1 标准排水三轴试验的应力-应变关系

模拟结果与监测数据对比

得到基坑围护结构等的实测值和模拟结果后，可绘出围护结构等实测值与计算值随深度的比较图，将两种不同模型的数值模拟结果与实测值的对比分析，如图2所示：

图2 基坑开挖后的位移云图

图3 两种模型的模拟结果与实测值的对比分析图

由围护结构实测和数值模拟结果比较图可以看出，HS模型模拟的结果与MC模型的模拟结果相比，其精确性要明显优于MC模型，由此论证了HS模型模拟基坑开挖问题的实用性与精确性。

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