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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Jonathan D. Aubertin


PLAN DE COURS

Automne 2024
CTN743 : Excavations en souterrain pour mines et tunnels (3 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Données non disponibles




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Ce cours présente les techniques classiques de design et d’analyse de mécanique des roches appliquées pour les constructions en tunnels et mines.

Au terme de ce cours, l’étudiante ou l'étudiant sera en mesure de : utiliser des méthodes classiques d’analyse de mécaniques des roches pour des ouvrages souterrains en massifs rocheux appliqués aux constructions de mines, tunnels, et puits d’accès; évaluer la différence entre une roche intacte et le massif rocheux; décrire les structures géologiques en place pouvant influencer la stabilité d’ouvrages souterrains; identifier les types d’instabilités possibles et calculer le facteur de sécurité associé pour des géométries simples; déterminer l’influence d’une excavation souterraine en massif rocheux sur la redistribution des contraintes; évaluer la capacité du support de terrain (boulonnage, assise d’acier, béton); évaluer la capacité de piliers horizontaux et verticaux naturels pour des excavations à géométrie simple ; calibrer et appliquer les critères de rupture Mohr-Coulomb et Hoek-Brown.

Le cours sera composé de sessions magistrales en classes et de sessions de travaux dirigés pour encadrer l’application des concepts enseignés. Le cours comportera des travaux pratiques portant sur des cas réels.



Objectifs du cours

L'objectif principal du cours est de présenter aux étudiants les outils standards utilisés dans la conception d'ouvrages d'excavation dans le roc. Le cours se veut une présentation hollistique des composantes clefs associés à la caractérisation, la classification, l'évaluation, et la conception d'excavation et d'infrastructures impliquant les massifs rocheux.

Les sous-objectifs suivant sont identifiés dans le cadre du cours:

  1. Définir les mesures et observations nécessaires sur le terrains et en laboratoire pour décrire qualitativement et quantitativement un massif rocheux.
  2. Décrire les types d'instabilités structurales et leur potentiel en fonction de la géométrie de l'excavation et des structures en place. 
  3. Présenter et appliquer les outils de classifications standards pour les travaux en massifs rocheux en fonction de l'application désirée
  4. Introduire les concepts de redistribution de contraintes associées aux excavations en souterrains.
  5. Différencier les différentes méthodes d'excavations en fonctions de leurs avantages et inconvénients.
  6. Appliquer les méthodes de conceptions pour le support de terrains en fonction des propriétés géomécaniques et le type d'excavation.
  7. Introduire les outils de référence numérique pour l'analyse de contrainte-déformation en fonction de l'avancement d'un tunnel. 



Stratégies pédagogiques

Le cours sera axé sur l'apprentissage par applications avec des cas d'études. Les sessions magistrales seront entrecoupées de sessions de conception et présentateurs invités. L'idée sera de présenter une partie de la matière et appliquer cette matière durant un ouvrage de conception en classe. 

Le cours est axé sur la compréhension et l'application des acquis enseignés en classe. Le travail sera effectué en grande partie en classe.

Le cours comporte un projet de session qui portera sur la conception d'un ouvrage souterrain à partir des outils présentés dans le cours. 




Utilisation d’appareils électroniques

Les laboratoires informatiques de l'ÉTS donneront accès aux logiciels. 

 




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mercredi 08:30 - 10:30 Travaux pratiques
Mercredi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Jonathan D. Aubertin Activité de cours Jonathan.Aubertin@etsmtl.ca A-1599
01 Rose-Anne Farley Travaux pratiques rose-anne.farley.1@ens.etsmtl.ca



Cours

Les cours se dérouleront les mercredi de 9am à 12pm dans le local D3012.

Les TP auront lieu dans le local A1222

Semaine

Contenu

Séance de TP

1

Introduction

Définitions

Comparaison des méthodes d'excavation

 

2

Caractérisation en laboratoire

Collecte de données in-situ

Propriétés d’une roche intacte

Labo 1 UCS

 

3

Propriété d'un massif rocheux

Classifications empiriques

Présentation des cas d’études +

Caractérisation d'un massif rocheux

4

Description structurale

Résistance au cisaillement

LABO 2 Cisaillement direct

Tutoriel outils numérique 1

5

Lectures

 

6

Analyse cinétique

Chute de blocs

Facteurs de sécurité et probabilité de rupture

Analyse cinétique

7

Champs de contraintes in-situ

Redistribution des contraintes

 

8

Présentateur invité: conception de surface

Tutoriel outils numérique 2

9

 Type de support de terrains

Évaluation empirique

Dimensionnement de soutènement en souterrain

 

10

Types et mécanismes de rupture en souterrain

Critères de rupture

Analyse contrainte déformation

 

11

Performance et dimensionnement des tunneliers

Dimensionnement des excavations souterraines en fonctions des applications

Redistribution de contraintes et séquence d’excavation

12

Introduction au dynamitage

Présentateur dynamitage

13

Présentation projet de session

 



Laboratoires et travaux pratiques

Le cours comportera les aspects d'apprentissage pratique suivants:

  1. 4 travaux de conception en équipe
  2. 4 Séances de tutoriels pour les outils numériques
  3. 1 séance de laboratoire durant les heures d'un cours régulier
  4. 2 présentations de présentateurs invités



Utilisation d'outils d'ingénierie

Les abaques et tableaux du manuel de Hoek: https://www.rocscience.com/assets/resources/learning/hoek/Practical-Rock-Engineering-Full-Text.pdf

Les logiciels de mécanique des roches de RocScience. 

Le logiciel CloudCompare sera utilisé pour visualiser des jeux de données de cas d'étude réels.




Évaluation
Composante Pondération
Travaux de conceptions (TP) 80 % (4 x 20 %)
Laboratoire 15 %
Présence pour les séances de TP 5 %

Les travaux de conception seront réalisés en équipe de 1-2 selon la taille de la classe.

Les présences seront prises durant les TP et en cas de présentateur invité. 




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.



Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) 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

Hoek, E., 2007. Practical rock engineering. 2007. Online. ed. Rocscience.

 




Ouvrages de références

Hoek, E. and Bray, J.D., 1981. Rock slope engineering. CRC press.

Brady, B.H. and Brown, E.T., 2006. Rock mechanics: for underground mining. Springer science & business media.

Singh, B. and Goel, R.K., 1999. Rock mass classification: a practical approach in civil engineering (Vol. 46). Elsevier.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://www.etsmtl.ca/etudes/cours/ctn743/