MATLAB script for slope stability calculations with COMSOL Multi....pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.74M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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MATLAB script for slope stability calculations with COMSOL Multiphysics THESIS PRESENTED TO ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE IN PARTIAL FULFILLMENT FOR A MASTER’S DEGREE WITH THESIS IN CONSTRUCTION ENGINEERING M.A.Sc. MONTREAL, AUGUST 8, 2017 ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE UNIVERSITÉ DU QUÉBEC © Copyright, Salah Ahmed, 2017, All rights reserved by Salah AHMED

© Copyright reserved It is forbidden to reproduce, save or share the content of this document either in whole or in parts. The reader who wishes to print or save this document on any media must first get the permission of the author.

BOARD OF EXAMINERS THIS THESIS HAS BEEN EVALUATED BY THE FOLLOWING BOARD OF EXAMINERS Mr. François Duhaime, Thesis Supervisor Construction Engineering Department at École de technologie supérieure Mr. Yannic Ethier, Thesis Co-supervisor Construction Engineering Department at École de technologie supérieure Mr. Lotfi Guizani, President of the Board of Examiners Construction Engineering Department at École de technologie supérieure Mr. Michel Vaillancourt, Member of the jury Construction Engineering Department at École de technologie supérieure THIS THESIS WAS DEFENDED IN THE PRESENCE OF A BOARD OF EXAMINERS AND PUBLIC JULY 26, 2017 AT ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE

ACKNOWLEDGMENT I would like to thank my supervisor Professor Francois Duhaime for his excellent guidance, patience, availability, and support, and for providing me with an excellent atmosphere during the last two years. I would like to thank him also for encouraging me to increase my knowledge about research in general and programming more specifically. Finally, I would like to thank him for his patience and cooperation during the thesis writing and correction period. I would like to thank my co-supervisor, Yannic Ethier, for his patience, humility and kindness, especially during the course period. I would like to thank him for his understanding and support during my Master. I would also like to thank my parents. They always supported and encouraged me with their best wishes. Finally, I would like to thank my wife. She has always supported me through both good and bad times.

MATLAB SCRIPT FOR SLOPE STABILITY CALCULATIONS WITH COMSOL MULTIPHYSICS Salah AHMED RÉSUMÉ Un nouveau script MATLAB a été développé et programmé pour la réalisation d’analyses de stabilité de pente avec le logiciel d’éléments finis (EF) COMSOL Multiphysics. Le script MATLAB calcule un facteur de sécurité basé sur le champ de contraintes calculé avec COMSOL Multiphysics. Les contraintes sont calculées en supposant un comportement linéaire-élastique basé sur un module d’Young et un coefficient de Poisson. Le script permet de tester une série de surfaces de rupture circulaires définies par les coordonnées de leur centre et leur rayon. Le script vérifie tout d’abord l’intersection de la pente et de la surface de rupture. La portion de la surface de rupture à l’intérieur de la pente est ensuite divisée en une série de tranches d’égales largeurs. Les contraintes sont calculées au centre de la base de chaque tranche le long de la surface de rupture. Les tenseurs des contraintes subissent ensuite une rotation en fonction de l’angle de la base de chaque tranche pour calculer les contraintes normales et de cisaillement. Les contraintes normales sont utilisées avec les paramètres de Mohr-Coulomb pour calculer la résistance au cisaillement. La contrainte de cisaillement mobilisée correspond à la contrainte de cisaillement calculée avec la méthode des EF. Finalement, un facteur de sécurité global est calculé en se basant sur le rapport entre la somme des forces de résistance et la somme des forces mobilisées. Le nouveau script a été vérifié avec le code d’éléments finis SIGMA/W pour le calcul des contraintes et avec SLOPE/W pour les calculs de facteurs de sécurité. Quatre pentes différentes ont été utilisées pour la vérification du code : une pente uniforme, une pente en gradins, une pente raide et une pente uniforme dans un dépôt de sol stratifié. Les mêmes surfaces de rupture critiques avec des facteurs de sécurité similaires ont été obtenues avec le script MATLAB et avec SLOPE/W. Le nouveau code MATLAB permet d’étendre la gamme d’applications géotechniques multiphysiques pouvant être étudiées avec COMSOL. La thèse fournit aussi une série de recommandations pour améliorer le script MATLAB. Il est entre autres suggéré de programmer une méthode d’analyse par réduction de force, de vérifier le code avec des exemples impliquant une pression interstitielle et de réaliser l’intégration des forces directement dans COMSOL en utilisant des couplages d’intégration. Mots-clés: stabilité de la pente, analyse par éléments finis, COMSOL Multiphysics, script programmation MATLAB, surface de glissement critique, résistance au cisaillement, contrainte de cisaillement mobilisée, facteur de sécurité.

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