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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : François Duhaime, Yannic Ethier


PLAN DE COURS

Été 2024
MGC843 : Méthodes expérimentales en géotechnique (3 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiante ou l'étudiant sera en mesure de développer ses propres montages expérimentaux pour ses travaux de maîtrise ou de doctorat. Il sera informé sur les nouvelles techniques expérimentales en développement dans le domaine de la géotechnique. Il aura réalisé des essais de cisaillement triaxial et de consolidation, deux essais fondamentaux en mécanique des sols, mais des essais qui font appel à des notions avancées de la mécanique des sols tant au niveau de la planification, de la réalisation et de l'interprétation.

Essais classiques de la mécanique des sols, essai de cisaillement triaxial, essai de consolidation, essai de pénétration standard, vitesse de propagation des ondes de cisaillement, instrumentation de laboratoire et LabVIEW, techniques d’analyse d’images en géotechniques, modélisation physique, méthodes expérimentales en hydrogéologie, méthodes expérimentales en géotechnique routière, essai pressiométrique, essai de pénétration au cône.



Objectifs du cours

À la suite de ce cours, l’étudiant sera en mesure de réaliser des essais avancés de la mécanique des sols dont l’essai de cisaillement triaxial et l’essai œdométrique. Il sera en mesure d’instrumenter un montage expérimental au laboratoire, ou une application sur le terrain en intégrant des techniques de mesure de pointe. L’étudiant sera aussi au fait des développements les plus récents concernant les essais courants de la mécanique des sols, surtout au laboratoire et aussi sur le terrain.

Développements récents pour les essais classiques de la mécanique des sols (cône suédois, granulométrie, essai Proctor, essais de perméabilité). Notions de cheminement de contraintes et présentation des différents types d’essais triaxiaux. Présentation des différents types d’essais œdométriques et de leurs méthodes d’interprétation. Essais de pénétration in situ (essai de pénétration standard, cône). Détermination de la vitesse de propagation des ondes de cisaillement. Instrumentation de laboratoire (capteurs de pression, capteurs de déplacement, cellules de forces, débitmètres, sondes TDR). LabVIEW et automatisation des montages de laboratoire. Techniques d’analyse d’images en géotechnique (réseaux de neurones convolutifs et corrélation d'images numériques). Modélisation physique en géotechnique, modèles réduits et centrifuge. Instrumentation de terrain (piézomètres, inclinomètres, plaques de tassement).

Le cours a quatre objectifs principaux :

  • Après ce cours, l’étudiant maîtrisera un certain nombre d’essais plus avancés de la mécanique des sols.
  • L’étudiant sera informé des développements récents concernant les essais classiques de la mécanique des sols (limites, granulométries, etc.)
  • L’étudiant sera mieux outillé pour planifier et concevoir des montages expérimentaux, notamment pour leur projet de maîtrise ou de doctorat. Après ce cours, l’étudiant connaîtra les ressources du département au niveau des méthodes expérimentales, les principales techniques expérimentales utilisées dans le domaine de la géotechnique et certaines nouvelles techniques expérimentales en développement.
  • L’étudiant sera initié aux principaux essais in situ et aux principales techniques d’instrumentation sur le terrain.



Stratégies pédagogiques

Le cours de l'été 2024 sera donné en personne.

  • Le cours comportera 39 heures de présentation vidéo, de cours magistraux et de travaux dirigés (trois heures par semaine). Les séances de cours comporteront des périodes de discussion et de questions, et la présentation d'études de cas et de démonstrations pratiques.
  • Les étudiants seront incités à consulter des ouvrages de référence et des articles scientifiques. Une lecture obligatoire (en anglais ou en français) devra être réalisée chaque semaine. Ces lectures seront utilisées dans la présentation de la matière.
  • Des capsules vidéos devront être visionnées sur Moodle avant chaque cours sauf le premier.
  • Un quiz devra être réalisé sur Moodle avant chaque cours. Le quiz portera sur la lecture et les capsules vidéo. 
  • Les étudiants devront présenter une série d’articles scientifiques marquants dans le domaine de la mécanique des sols expérimentale. Chaque semaine, deux ou trois étudiants devront préparer une présentation en lien avec le contenu du cours.
  • Au cours de la session, deux conférenciers provenant de l’extérieur de l’ÉTS feront des présentations en lien avec le contenu du cours (instrumentation sur le terrain et essais in situ).
  • Les travaux pratiques permettront aux étudiants d'interpréter certains essais avancés de la mécanique des sols, de programmer une application LabVIEW et d'entrer en contact avec les techniques d'analyse d'images.
  • Deux examens seront réalisés pendant la session.



Utilisation d’appareils électroniques

Les étudiants peuvent utiliser leur ordinateur pour les deux examens. Toute la documentation est permise. Les examens sont réalisés en salle de classe. Les calculatrices programmables sont permises.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 François Duhaime Activité de cours Francois.Duhaime@etsmtl.ca A-1597
01 Harold Simo Tenekam Activité de cours cc-harold.simo-tenekam@etsmtl.ca



Cours

Semaine

Sujet

1

Présentation du plan de cours

Révision

  • Relations de phases
  • Densité des solides
  • Classification des sols
  • Limites de consistance : cône versus Casagrande
  • Contrainte effective
2

Normes BNQ et ASTM

  • Histoire et fontionnement de l'ASTM
  • Structure des normes
  • Différences entre les normes ASTM et BNQ

Essais de perméabilité

  • Loi de Darcy
  • Prédiction de la conductivité hydraulique
  • Distinction entre les normes ASTM (D2434, D5084, D5856)
  • Sources d'erreurs

3, 4 et 5

Présentations étudiantes 1-6

Résistance au cisaillement et essais de cisaillement triaxial

  • Cheminement de contrainte
  • Enveloppe de rupture et état critique
  • Résultats typiques pour les sols du Québec (argile Champlain, till et sables)
  • Types d’essais et procédures
  • Sources d'erreurs

6 et 7

Examen intra sur les cours 1-5

Présentations étudiantes 7-8

Calculs de tassement et essais œdométriques

  • Calculs de tassement pour l'argile et le sable
  • Relation entre contrainte et déformation pour les argiles
  • Essai classique par palier et essai CRS
  • Équipement et taille des spécimens
  • Perméabilité et coefficient de consolidation
  • Effet de la vitesse de déformation

8

Présentations étudiantes 9-10

Essais in situ (conférencier)

  • Essai de pénétration standard : nouveaux développements et mesures dynamiques
  • Scissomètre
  • CPT et variantes
  • Équipement
  • Corrélations

9

Présentations étudiantes 11-12

Instrumentation de terrain (conférencier)

  • Métrologie
  • Piézomètres
  • Inclinomètres

10

Présentations étudiantes 13-14

Instrumentation de laboratoire

  • Tensiomètres
  • Capteurs de pression
  • Capteurs de déplacements
  • Cellules de force
  • Sondes TDR
  • Débitmètre

Introduction à LabVIEW et à l’automatisation des montages expérimentaux

11

Présentations étudiantes 15-17

Modélisation physique en géotechnique

  • Effets d’échelle (modèles réduits), théorie
  • Centrifugeuse
  • Exemples d’applications (p. ex. pont de la Confédération)

12

Présentations étudiantes 18-20

Vitesse de propagation des ondes de cisaillement

  • Importance du paramètre
  • Techniques de mesure
  • Corrélations
13

Imagerie et techniques d’analyse d’images en géotechnique

  • Techniques d'analyse d'images et intelligence artificielle
  • Corrélation d'images numériques
  • Tomographie rayons X

 Laboratoire sur techniques d'analyse d'images avec Google Colab




Laboratoires et travaux pratiques

Trois laboratoires seront réalisés au cours de la session :

  • Essai de cisaillement triaxial
  • Introduction à LabVIEW
  • Introduction aux techniques d'analyse d'images



Évaluation

La pondération suivante sera utilisée pour les évaluations :

  • Intra (25 %)
  • Examen final (30 %)
  • Quiz sur Moodle avant certains cours (10 %)
  • 3 rapports de laboratoire (10 + 5 + 5 = 20 %)
  • Présentation d’un article scientifique marquant devant le groupe  (15 %)

Les rapports de laboratoire seront préparés en équipe de 2. Les autres travaux sont réalisés individuellement.




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 18 juin 2024



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : https://www.etsmtl.ca/programmes-et-formations/horaire-des-examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Tout retard devra préalablement faire l’objet d’une entente écrite avec l’enseignant qui pourra appliquer une pénalité selon les cas. Les travaux remis en retard sans entente préalable ne seront pas acceptés.




Absence à une évaluation
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiante ou l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice ou du coordonnateur – Affaires académiques qui en référera à la personne assurant la direction du département. Pour un examen final, l’étudiante ou l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau de la registraire. Dans tous les cas, l’étudiante ou l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire de demande d’examen de compensation qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, activité compétitive d’une étudiante ou d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



Documentation obligatoire

Il n'y a pas de livre obligatoire pour ce cours.




Ouvrages de références
  • Bardet, J.-P. 1997. Experimental Soil Mechanics. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
  • Bishop, A.W., Henkel, D.J. 1957. The Triaxial Test. Edward Arnold, Londres.
  • Canadian Geotechnical Society. 2023. Canadian foundation engineering manual. 5th ed. Canadian Geotechnical Society, Richmond, B.C.
  • Donaghe, R. T. , Chaney, Ronald C., Silver, M.L. 1988. Advanced Triaxial Testing of Soil and Rock, STP 977, ASTM, Philadelphia, PA
  • Dunnicliff, J. 1993. Geotechnical Instrumentation for Monitoring Field Performance, Wiley & Sons, New-York, NY.
  • Holtz, R.D., Kovacs, W.D., Sheahan, T.C. 2011. An Introduction to Geotechnical Engineering. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ.
  • Tracy, J., Kring, J. 2007. LabVIEW for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun (Third Edition). Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Ce cours utilise un site Moodle. Des documents devront être téléchargés à partir de ce site au cours de la session.