1 引言

在Part 1【軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1】中，建立了兩層土的材料模型：上層軟土(Soft Soil)和下層硬化土(Hardening Soil); 使用板單元模擬了地下連續墻，并且設置了界面元，用來模擬墻與土的相互作用。接下來需要定義分步開挖步驟，設置水平支桿支撐以及地面上的線性載荷，最后定義計算階段。

2 分步開挖

在設置水平支桿之前，必須首先定義分步開挖深度。這是因為在實際施工過程中，開挖水平必須超前支護某一定深度(0.5~1.0m)，給支護留有一定的作業空間，這個工作原理基本上使用在所有的垂直開挖或帶有一定放坡的開挖中，例如使用土釘支護的基坑。本題計劃分為三步開挖，第一步開挖至2m([50,18]-[65,18])，第二步開挖至10m([50,10]-[65,10]), 第三步開挖至20m，第三步開挖不需要設置，系統會自動定義到粘土層和砂層的邊界。開挖深度使用“Create line”命令畫上述兩條線即可。

3 設置支桿

在分步開挖設置完成后，定義水平支桿用來支撐連續墻。支桿使用彈簧元(spring element)表示，這是一個固定端錨(Fixed-end anchor)，在“ Create structure”工具欄下選擇"Create fixed-end anchor"，錨固點為[50,19]，然后輸入支桿的材料參數軸向剛度(Axial stiffness)和平面外的間距5m。等效長度(Equivalent length)是連接點和固定端點之間的實際距離。由于計算模型是實際模型的一半，支桿中間的點是固定的，因此等效長度為15m,如下圖所示。

4 分布載荷

在軟土地層開挖時，需要考慮在開挖兩側地表附近的荷載，這部分靜態載荷通常是由施工設備引起的。荷載范圍從距地下連續墻2米到7米之間，線性載荷大小為5kPa/m。使用Create load>Create line load工具產生5米的線性載荷([43,20]-[48,20])。

至此，模型設置完成。劃分網格，如下圖所示。

5 計算階段

(1) 初始階段。初始階段計算初始應力和孔隙壓力。這一階段只有土層，因此確保所有的載荷和結構不被激活。

(2) 增加Phase_1。Phase 1激活線性載荷，板單元和界面元,這個階段用來模擬開挖前的準備工作。盡管可以使用"Select multiple objects"工具逐個激活這些分量，但最快捷的方法是在模型瀏覽器中選擇。

(3) 增加Phase_2。Phase 2模擬第一步開挖2m。停用這一層土即表示開挖。

(4) 增加Phase_3。Phase 3模擬安裝支桿。激活支桿即可。

(5) 增加Phase_4。Phase 4模擬第二步開挖8m。停用這一層土即表示開挖。在Plaxis 2D中，當停用一個土層時，孔隙壓力不會自動被停用。因此在這種情況下，水仍然留在開挖區域內，模擬的是一個被水淹沒的開挖。

(6) 增加Phase_5。Phase 5模擬第三步開挖。停用這一層土即表示開挖。

至此完成了所有的計算步驟。