Bienvenue à la section Géotechnique et géoenvironnement

 

Équipe

Publications du groupe

Collaborations scientifiques et partenaires industriels

Laboratoires

 

Activités de recherche

Les étudiants de 2e et de 3e cycle sont encadrés par l'équipe permanente, qui est composée de trois chercheurs principaux (professeurs du département), deux professionnels de recherche, deux techniciens et une secrétaire. Les principaux thèmes du groupe sont les suivants :

Géotechnique

Géoenvironnement
Utilisation des ondes de surface et des ondes de cisaillement pour la caractérisation non intrusive des matériaux géotechniques Oxydation passive du méthane par biorecouvrement dans les sites d’enfouissement 
Consolidation électro-osmotique des sols argileux Réduction des émissions de GES et contrôle des odeurs dans les fermes laitières par biofiltration 
Stabilité parasismique des talus et des barrages en remblai Autoépuration de l'air ambiant par photocatalyse
Sécurité routière Valorisation de résidus industriels comme matériaux géotechniques pour le recouvrement de parcs à résidus miniers générateurs d’eaux acides et de sites d’enfouissement

 

Oxydation passive du méthane par biorecouvrement dans les sites d’enfouissement 
(Passive methane oxidation biocovers for landfills)

 

Principaux partenaires:

  1. 2005-2008: CRSNG (subvention stratégique); Biocap Canada; Institut de recherche en biotechnologie de Montréal; Waste Management

  2. 2009-2012: Waste Management et NSERC (subvention RDC)

  3. 2010-2012: CRIBIQ, Waste Management

Projet de recherche portant sur l’oxydation passive du méthane produit dans les sites d’enfouissement de résidus solides municipaux.  Ce projet inclut l’installation de plusieurs (5 jusqu'en 2010) biorecouvrements d’oxydation passive du méthane (BOPM) dans le recouvrement final du site de Saint-Nicéphore, Québec. Les BOPM constituent une solution économiquement attrayante pour aider - ou dans certain cas, substituer – les systèmes actifs (captage des biogaz para aspiration) à réduire les émissions de ce gaz à effet de serre dont le pouvoir de rechauffement est 25 plus grand que celui du CO2. En effet, malgré la présence de systèmes actifs (d'aspiration), une partie non considérable des biogaz migrent à travers le recouvrement et constituent des émissions fugitives. Les résultats obtenus avec les BOPM suivies sur le terrain, ainsi que ceux obtenus dans le cadre de tests de laboratoire montrent que les différents matériaux testés peuvent oxyder de grandes quantités de méthane.

Cette étude intègre à la fois aux aspects biotiques (dynamique de l'activité des méthanotrophes), géotechniques (mise en place; compactage; etc.) et hydrauliques (écoulements; évolution de la saturation en eau; etc.) d’un BOPM. En effet, l’efficacité de l’oxydation passive est tributaire de la présence de méthanotrophes, mais aussi des conditions de saturation (teneur en eau) des couches servant de substrat à l’oxydation. Une fois mis en place, les infiltrations, la dégradation de la matière organique et la production de biomasse au sien du biorecouvrement font en sorte que les conditions de saturation évoluent, ce qui peut affecter la circulation des gaz (méthane et oxygène) et, à la limite, nuire au travail des bactéries. Notre groupe étudie présentement tous ces aspects. Un nouveau projet qui débute à la fin 2010 traitera de l'importance de la végétation. On comptera sur une équipe multidisciplinaire (biologistes. pédo-biologistes, botanistes, ingénieurs chimistes et géotechniques).

 

 Réduction des émissions de GES et contrôle des odeurs dans les fermes laitières par biofiltration

 (Greenhouse gas abatement by biofiltration in Dairy farms)

 

Principaux partenaires (2010-2012) : Producteurs laitiers du Canada; Agriculture et agroalimentaire Canada (Centre de recherche et de développement sur le bovin laitier et le porc). Participation potentielle aussi du MITACS.

 

Projet de recherche portant sur la réduction des émissions de carbone par les fermes laitières. Le ruminants produisent de grandes quantités de méthane. L'hypothèse posée dans ce projet est que l'installation des biofiltres dédiés peuvent réduire non seulement les émissions de CH4 (par oxydation en CO2), mais aussi les odeurs associés à l'élevage. Les étudiants au doctorat qui seront employés dans ce projet devront développer des biofiltres, d'abord à l'échelle du laboratoire, puis à l'échelle pilote (photo ci-dessous) e, finalement, à grande échelle. La question des odeurs sera adressée autant du point de vue des éléments soufrés que des COV qui en sont responsables.

 

 

 Autoépuration de l'air ambiant par photocatalyse

(Self-purification of ambient air by photocalysis)

Principaux partenaires (2011-2013) :  Inovida (Brésil). Collaborateurs: Henrique Lisboa (UFSC)

La technologie photocatalytique peut être utilisée pour briser et détruire de nombreux types de substances organiques et inorganiques dans l'air ambiant. Une des limitations de la photocatalyse réside dans le fait que la photo-induction sur

la surface du dioxyde de titane (TiO2) se produit seulement avec les longueurs d’onde inférieures à 387 nm (lumière ultraviolette), limitant son application à l’illumination avec des longueurs d’onde plus grandes (lumière visible). À cette

fin, la modification du TiO2 avec des dopants non métalliques, tels que le carbone (C), l’azote (N) et le soufre (S), s’est avérée efficace (projet de M.Sc.A. terminé à l'UFSC) pour stimuler l’excitation du TiO2 par la lumière visible, comme celle

utilisée pour l’illumination intérieure. Le projet a pour objectif de trouver une méthode de synthèse de nanotubes de TiO2 dopés au carbone (C) et/ou l’azote (N) et de les incorporer dans la formulation de peinture qui sera utilisée dans des chambres expérimentales. On visel'auto assainissement de l'air ambiant, sans génération de résidus. De plus, ce traitement de surface nécessite peu ou pas de manutention et son coût est faible comparativement à d’autres techniques d'épuration de l'air. L’originalité du projet réside dans le fait que la photocatalyse sera appliquée à l’environnement d’élevage de porcs, où la pollution de l’air nuit à la qualité de la viande, est nocive aux travailleurs, sans compter les problèmes de plaintes de la part des voisins. Le Québec est un grand producteur de porc; cette problématique a été identifiée par nos collaborateurs (Agriculture et Agroalimentaire Canada - AAC) comme très importante.

                                    

Valorisation de résidus industriels comme matériaux géotechniques pour le recouvrement de sites d'enfouissement et de parcs à résidus miniers générateurs d’eaux acides
(Industrial waste recycling and use as geotechnical materials)

Actuellement, les principaux résidus industriels faisant objet de recherches par notre groupe sont les sous-produits de désencrage (SPD). Ces résidus sont produits lors des premières étapes du recyclage du papier.  Les études sur la valorisation des SPD visent leur utilisation dans des ouvrages de géotechnique environnementale, tel que décrit par la suite.

Les SPD peuvent être utilisés comme couverture à effet de barrière capillaire (CEBC) dans les sites d'enfouissement sanitaires et les parcs à résidus miniers produisant du drainage minier acide (DMA; ou acid mine drainage – AMD – en anglais). Les différents comportements et propriétés (géomécaniques, hydrauliques et environnementales)  nécessaires à la conception et à la prédiction de la performance de ces résidus, dans le cadre des différentes utilisations envisagées, sont étudiés autant à l'intérieur de programmes de laboratoire que d'un suivi de plusieurs plateformes d’essai instrumentées et construites sur le terrain. Depuis 1995, plusieurs projets de recherche sur la valorisation des SPD ont été subventionnés par l'industrie. Aussi, quelques CEBCs instrumentées ont été construites et plusieurs parcelles de deux sites d'enfouissement ont été recouvertes avec ces sous-produits. Le dernier projet a débuté en 2005 et se terminera à la fin 2008. On a construit une parcelle expérimentale instrumentée au site de St-Tite-des-Caps, Québec. Plusieurs problématiques sont étudiées dans le cadre de ce projet, allant de la migration des biogaz à l'écoulement d'eau en milieu non saturé à la qualité du lixiviat. Les problématiques associées à la dégradation des SPD, telles les effets que cette dégradation peut avoir sur les propriétés géomécaniques et hydrauliques sont des sujets qui suscitent présentement  beaucoup d'intérêt.  

Nos partenaires dans ce projet sont Cascades et Ferti-Val, avec l'appui aussi de la Ville de Québec, propriétaire du site d'enfouissement de St-TIte.

 

Utilisation des ondes de surface et des ondes de cisaillement pour la caractérisation non intrusive des matériaux géotechniques
(Non intrusive caracterization of soil deposits using surface waves)

La méthode MASW (Modal Analysis of Surface Wave), développée à l'Université de Sherbrooke, permet de caractériser les dépôts de sol jusqu'à des profondeurs de 40 ou 50 m à partir de la surface.  La méthode MASW se distingue par la séparation et l'utilisation des modes supérieurs des ondes de Rayleigh afin d'arriver à des profils de vitesse de propaga­tion des ondes de cisaillement (Vs) et de module de Poisson qui constituent une solution unique et complète des propriétés élastiques du dépôt.  L'acquisition sur le terrain utilise une source d'impact normalisée et 16 capteurs.  La réalisation d'essais MASW les uns à la suite des autres permet, en considérant successivement différents ensembles de 16 signaux, de générer un grand nombre de profils Vs et d'exploiter ensuite les résultats sous forme de tomographie.  Les résultats sont exploités d'un point de vue caractérisation générale, ou en vue d'objectifs particuliers comme, par exemple, la détection d'anomalies ou l'évaluation du potentiel de liquéfaction.

La méthode MASW est présentement dans une phase de commercialisation et les travaux en cours portent sur l'automatisation de la méthode et la démonstration des performances pour différents types d'investiga­tion.  Des travaux de recherche sur la mesure et l'utilisation de Vs en laboratoire sont aussi menés de façon à permettre une meilleures exploitation des mesures obtenues sur le terrain au moyen de la méthode MASW.  Ces travaux visent en premier lieu, à développer des capteurs performants et fiables pour la mesure de Vs afin d'équiper différents montages de laboratoire (essais oedométriques et essais triaxiaux, par exemple) et, en deuxième lieu, de développer des relations pour déterminer différentes propriétés géotech­niques à partir d'une caractérisation MASW.  Des utilisations particulières de Vs sont aussi examinées comme, par exemple, le contrôle de la compaction.

Consolidation électro-osmotique des sols argileux 
(Electro-osmitic consolidation of clay deposits)

Un procédé a été développé à l'Université de Sherbrooke afin de contrôler les pertes de potentiel au contact sol-électrode lors de traitements électro-osmotiques sur le terrain.  La grande efficacité du système a été démontré lors d'un essai pilote sur le terrain.  Des projets d'application commerciale sont présentement en préparation.  Ces projets incluent un certain nombre d'activités de recherche et développement afin d'optimiser les installations sur le terrain.  Les recherches en cours incluent aussi le développement d'un modèle numérique prenant en compte les aspects électriques, électro-osmotiques, hydrauliques et thermiques.


 

Collaborations scientifiques et partenaires (industriels ou centres de recherche;  en ordre alphabétique)

  • Agriculture et agroalimentaire Canada (Centre de recherche et de développement sur le bovin laitier et le porc)

  • Cascades inc.

  • Centre d'Études des tunnels, Ministère de l'Équipement, des Transports et du Logement (France)

  • Centre de recherche en biotechnologie de Montréal

  • Gaz Métropolitain

  • Global e-Bang (Montréal)

  • Hydro-Québec (Montréal)

  • Inovida

  • Le ministère des Transports du Québec

  • Universités de Caxias do Sul et de São Paulo (Brésil)

  • Université de Hambourg (Allemagne)

  • Waste Management (WM Québec inc.)

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