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Hoàng-Giang Bùi

• In this dissertation, a computational model employing the fictitious domain (CutFEM) approach for tunnel engineering simulation is proposed and validated. The smoothness and accuracy of the local approximation are guaranteed by quadrature enrichment and adaptive mesh refinement based on the space-tree subdivision. The CutFEM approach allows to simulate arbitrary tunnel alignment using a background mesh, thus it enhances the efficiency of modeling and analysis. To improve the computational performance of coupled multiphase analyses, a solution strategy based on domain decomposition is proposed to solve the resulting discretized block linear system in parallel using an appropriately accelerated iterative solver. Different variants of block preconditioners are investigated in regards to their performance from simulations of tunnel advancement in saturated soft soil, considering different permeabilities.
• In dieser Dissertation wird ein Berechnungsmodell vorgeschlagen und validiert, das den Ansatz der fiktiven Domäne (CutFEM) für die Simulation im Tunnelbau verwendet. Die Glattheit und Genauigkeit der lokalen Approximation werden durch Quadraturanreicherung und adaptive Netzverfeinerung auf der Grundlage der Space-Tree-Unterteilung gewährleistet. Der CutFEM-Ansatz ermöglicht die Simulation beliebiger Tunnelausrichtungen unter Verwendung eines Hintergrundnetzes und steigert so die Effizienz der Modellierung und Analyse. Um die Rechenleistung gekoppelter Mehrphasenanalysen zu verbessern, wird eine auf Domänenzerlegung basierende Lösungsstrategie vorgeschlagen, um das resultierende diskretisierte lineare System parallel mit einem iterativen Löser zu lösen. Verschiedene Varianten von Blockvorkonditionierern werden hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit bei Simulationen des Tunnelvortriebs in gesättigtem, weichem Boden unter Berücksichtigung unterschiedlicher Durchlässigkeiten untersucht.