identifier: Yaakoubi, Y. (2019). Combiner intelligence artificielle et programmation mathématique pour la planification des horaires des équipages en transport aérien  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La recherche opérationnelle est un élément central de l'amélioration des horaires d'équipage. L'objectif est d'appliquer des algorithmes de programmation mathématique pour trouver des solutions optimales. Toutefois, cette approche présente un inconvénient important : les temps d'exécution sont longs et nécessitent souvent plusieurs jours pour converger. Cela réduit la valeur pratique d'une solution optimale puisqu'il n'est pas possible d'effectuer une nouvelle exécution avec de nouveaux réglages de paramètres. Étant donné que les horaires des transporteurs aériens sont fréquemment perturbés par des événements météorologiques pendant toute l'année, il est souhaitable de chercher de nouveaux moyens de réduire les durées d'exécution. Dans le cadre de cette thèse, on s'intéresse au problème de rotations d'équipage aériens ou CPP (Crew Pairing Problem), une des étapes de la planification des horaires d'équipage. Pour chaque catégorie d'équipage et chaque type de flotte d'aéronefs, le CPP consiste à trouver un ensemble de rotations à coût minimal afin que chaque vol actif soit effectué par un équipage, en respectant certaines conditions supplémentaires qui varient selon les applications et qui découlent généralement des accords de travail de chaque compagnie. Ce problème devient difficile à résoudre lorsque le nombre de vols augmente car le nombre de rotations possibles augmente de façon exponentielle (nombre de variables). La méthode la plus répandue depuis les années 1990 a été de résoudre le problème de partitionnement d'ensemble avec génération de colonnes insérée dans un algorithme de séparation et évaluation ou B&B (branch-&-bound). Lorsque le nombre de vols augmente dans un problème de rotations d'équipage, le temps pour le résoudre par génération de colonnes devient important. Le nombre d'itérations de génération de colonnes, le temps par itération pour résoudre le problème maître et le nombre de noeuds de branchement augmentent. La méthode d'agrégation dynamique des contraintes (DCA) accélère le problème maître en réduisant le nombre de contraintes de partitionnement définies dans le problème maître restreint en agrégeant en une seule contrainte chaque groupe de tâches qui devraient être consécutives dans la solution optimale. Ceci correspond à fixer temporairement à 1 des variables de connexion de vol. Ceci permet de remplacer toutes les contraintes de couverture des vols d'une grappe par une contrainte unique. L'algorithme modifie dynamiquement ces grappes pour atteindre la solution optimale si certaines prédictions étaient fausses. L'objectif de cette thèse est donc d'utiliser différentes méthodes d'apprentissage machine pour proposer des grappes de vols ayant une forte probabilité d'être effectués consécutivement par le même équipage, dans une solution optimale. Cette information alimente l'optimiseur de program mation mathématique pour terminer le travail en tenant compte de la fonction de coût exacte et des contraintes complexes. Dans le premier sujet de cette thèse, nous présentons une étude de cas sur l'utilisation d'algorithmes d'apprentissage machine pour initialiser solveur commercial à base de génération de colonnes à grande échelle (GENCOL) dans le contexte d'un problème hebdomadaire de rotations d'équipage aérien, où de petites économies de 1.0 % se traduisent par une augmentation des revenus annuels de dizaines de millions de dollars dans une grande compagnie aérienne. Nous nous concentrons sur le problème de la prédiction du prochain vol de correspondance d'un équipage, défini comme un problème de classification multiclasse formé à partir de données historiques, et nous concevons une approche de réseaux de neurones adaptée qui atteint une grande précision (99.7% au total ou 82.5% sur les cas plus difficiles). Nous démontrons l'utilité de notre approche en utilisant une heuristique simple pour combiner les prédictions de connexion de vols afin de former des grappes initiales de vols qui sont fournis comme information initiale au solveur GENCOL, ce qui donne une amélioration de vitesse 10x et jusqu'à 0.2% d'économie. Dans le second sujet de cette thèse, nous proposons de combiner de multiples méthodes d'optimisation mises en oeuvre, développées et testées sur de petits ensembles de données, afin d'obtenir un nouveau solveur efficace pour le problème de rotations d'équipes à grande échelle. Nous utilisons l'apprentissage machine pour proposer des grappes initiales pour un problème de rotations d'équipage important : des problèmes mensuels comportant jusqu'à 50 000 vols. Nous utilisons l'apprentissage machine, pour produire des grappes de vols ayant une forte probabilité d'être effectués consécutivement par le même équipage, dans une solution optimale. Un nouvel algorithme combinant plusieurs techniques avancées de recherche opérationnelle sera utilisé pour assembler et modifier ces grappes, au besoin, afin de produire une bonne solution. Cette nouvelle approche, en commençant par l'apprentissage machine et en terminant l'optimisation par la programmation mathématique, permettra de résoudre des problèmes globalement plus importants et d'éviter la perte d'optimalité résultant de la décomposition heuristique en petites périodes de temps dans l'approche à horizon fuyant. Nous montrons que les grappes produites par l'heuristique à base d'apprentissage machine sont mieux adaptées aux problèmes de rotations d'équipage, ce qui se traduit par une réduction moyenne du coût de la solution entre 6.8 et 8.52 %, qui est principalement dû à la réduction du coût des contraintes globales entre 69.79 et 78.11 %, par rapport aux rotations obtenus avec une solution initiale standard. Dans l'algorithme de génération de colonnes, une solution initiale réalisable est requise pour assurer la faisabilité du problème primal à chaque itération de génération de colonnes. De plus, il est évident, d'après les résultats expérimentaux dans la littérature, que si la qualité de la solution initiale est meilleure, la convergence de génération de colonnes est également plus rapide. Ainsi, une solution initiale de haute qualité devrait être générée dans un laps de temps plus court. Pour pouvoir proposer une telle solution initiale, on a besoin d'un algorithme d'apprentissage machine capable d'incorporer les contraintes locales dans le processus d'entraînement. Dans le troisième sujet de cette thèse, nous présentons donc les réseaux à noyaux convolutifs structurés (SCKN) qui combinent les propriétés des architectures d'apprentissage profond, la flexibilité non paramétrique des méthodes du noyau et les prédicteurs structurés. Plus précisément, nous montrons que l'utilisation supervisée de cette combinaison surpasse les méthodes de pointe en termes de sous-optimalité primale et de précision du test sur l'ensemble de données OCR. Nous appliquons cette méthode à un ensemble de données de prévision de connexions de vols pour proposer de bonnes solutions initiales à un solveur de planification des horaires d'équipage aérien. Les principaux résultats des calculs montrent que l'utilisation de l'approche proposée aboutit à de meilleures solutions avec des coûts significativement plus faibles, réduisant de 9.51 % le coût de la solution et de 80.25 % le coût des contraintes globales. De plus, l'utilisation de la solution obtenue pour relancer le processus d'optimisation donne de meilleurs résultats, réduisant encore le coût de la solution et fournissant une solution avec un coût très négligeable des contraintes globales et un nombre beaucoup plus réduit de repositionnements.  ABSTRACT: A focal point for improving crew scheduling is the study of operations research methods, in order to find optimal solutions. However, this approach has a major drawback. While optimal solutions are possible to achieve, the run times are lengthy, often requiring days for convergence. This reduces the practical value of an optimal solution because there is limited ability to complete a re-run with new parameter settings. Given that air carrier schedules experience frequent year-round disruption from weather events, it is desirable to look for new ways to reduce run times thus making schedule re-generation quicker and more interactive. For each crew category and aircraft fleet type, the crew pairing problem (CPP) consists of finding a set of minimum-cost rotations so that each active flight is performed by a crew, under certain additional conditions that vary according to the applications and that generally result from the work agreements of each airline. This problem becomes difficult to solve when the number of flights increases because the number of possible rotations increases exponentially (number of variables). The most prevalent method since the 1990s has been the set partitioning problem with column generation inserted in branch-&-bound. When the number of flights increases in a CPP, the time to solve it by column generation becomes important. Specifically, the number of iterations and the time per iteration to solve the master problem and the number of branching nodes increase. The dynamic constraint aggregation (DCA) method accelerates the master problem by reducing the number of partitioning constraints defined in the restricted master problem by aggregating into a single constraint each group of tasks that should be consecutive in the optimal solution. This corresponds to temporarily fixing to one the flight-connection variables. This allows all flightcovering constraints for flights in a cluster to be replaced by a single constraint. The algorithm modifies the clusters dynamically to reach an optimal solution if some predictions were wrong. The objective of this thesis is therefore to use various machine learning methods to propose clusters of flights with a high probability of being performed consecutively by the same crew, in an optimal solution. This information feeds into the mathematical programming optimizer to complete the work taking into account the exact cost function and complex CPP constraints. In the first subject of this thesis, we present a case study of using machine learning classification algorithms to initialize a large-scale commercial operations research solver (GENCOL) in the context of a weekly airline CPP, where small savings of as little as 1% translate to increasing annual revenue by dozens of millions of dollars in a large airline. We focus on the problem of predicting the next connecting flight of a crew, framed as a multiclass classification problem trained from historical data, and design an adapted neural network approach that achieves high accuracy (99.7%) overall or 82.5% on harder instances). We demonstrate the utility of our approach by using simple heuristics to combine the flight-connection predictions to form initial crew-pairing clusters that are provided as initial information to the GENCOL solver, yielding a 10x speed improvement and up to 0.2% cost saving. In the second subject of this thesis, we propose to combine multiple optimization methods implemented, developed and tested on small datasets, in order to obtain an efficient new solver for large-scale CPPs. We use Machine Learning (ML) to propose a good initial partition for a large CPP: monthly problems with up to 50 000 flights. We use ML to produce clusters of flights having a high probability of being performed consecutively by the same crew, in an optimal solution. A new algorithm combining several advanced Operations Research techniques will be used to assemble and modify these clusters, when necessary, to produce a good solution. This new approach, starting with Machine Learning and finishing the optimization with Mathematical Programming will permit to solve globally larger problems and will avoid the loss of optimality resulting of heuristic decomposition in small time slices in the rolling horizon approach. We show that the clusters produced by ML-based heuristics are better suited for CPPs, resulting in an average reduction of solution cost between 6.8% and 8.52%, which is mainly due to the reduction in the cost of global constraints between 69.79% and 78.11%, when compared to pairings obtained with a standard initial solution. In the column generation algorithm, an initial feasible solution is required to ensure the feasibility of the primal problem at each iteration of column generation. Moreover, it is clear from the computational experiments in the literature that if the quality of the initial solution is better, the convergence of column generation is also faster. Thus, a high quality initial solution should be generated in a shorter period of time. To be able to propose such an initial solution, we need a Machine Learning algorithm that is able to integrate local constraints into the training process. In the third subject of this thesis, we therefore introduce a Structured Convolutional Kernel Network, or SCKN, which combines the properties of deep learning architectures, the non-parametric flexibility of kernel methods and the structured predictors. More precisely, we show that using this combination in a supervised fashion outperforms state of the art methods in terms of the primal sub-optimality as well as on the test accuracy on the OCR dataset. We apply this method on a Next-Flight-Prediction dataset to propose good initial solutions to an airline crew scheduling solver. The main computational results show that using our proposed approach yields better results with significantly smaller costs, reducing by 9.51% the solution cost and by 80.25% the cost of global constraints. Furthermore, using the obtained solution to re-launch the optimization process yields better results, further reducing the solution cost and providing a solution with a very negligible cost of global constraints and a much smaller number of deadheads.


identifier: Ben Lassoued, M. A. (2019). Localisation et concentration d'énergie vibratoire dans une structure composite de type sandwich  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Le contrôle des vibrations est une étape déterminante dans la conception d'une partie significative des systèmes mécaniques. Le domaine le plus concerné est celui du transport, en particulier, la filière aéronautique où les contraintes de performances sont de plus en plus exigeantes. L'efficacité énergétique des aéronefs a été optimisée à travers l'exploitation de matériaux rigides et de faible densité de type sandwich notamment, au détriment des performances vibratoires de l'ensemble de la structure. Ce changement de normes dans l'industrie incite au développement de nouvelles approches pour le contrôle des vibrations.   Les solutions actuelles pour le contrôle vibratoire sont limitées dans leurs utilisations par leurs bandes de fréquences optimales. L'objectif de cette thèse est de confiner les vibrations de différentes fréquences sur des positions distinctes de la structure en bio-mimant le phénomène de tonotopie responsable du mécanisme de l'audition dans l'oreille interne. Ce phénomène servira en définitive à l'optimisation de la dissipation et de la conversion d'énergie vibratoire en plaçant les dispositifs de contrôle sur les positions où leurs efficacité est maximale.  Le phénomène de la tonotopie est d'abord examiné dans plusieurs domaines. L'étude du mécanisme de l'audition dans l'oreille interne met en évidence la nécessité d'avoir un gradient de propriété dans la structure pour avoir une tonotopie. En parallèle, l'étude des systèmes mécaniques désaccordés montre que le phénomène de « Turning Point » peut engendrer un confinement de vibrations. En effet, en divisant la structure en deux parties : une propagative et une non-propagative, le Turning Point constitue le mécanisme fondamental dans la localisation des vibrations.   Dans le but d'explorer la réalisabilité de la tonotopie dans des structures industrialisable, des modèles de plus en plus complexes sont utilisés. Afin de limiter la complexité et parvenir à une bonne maitrise du phénomène, la présente étude est réalisée sur des poutres uniquement. Un modèle analytique d'une poutre sandwich encastrée sur la peau inférieure avec une âme à gradient de raideur longitudinal est d'abord développé. Il confirme qualitativement la possibilité d'obtenir une tonotopie à l'aide d'un « Turning Point » dont la position le long de la structure dépend de la fréquence. Un deuxième modèle d'un ensemble d'oscillateurs couplés est ensuite développé pour une estimation plus quantitative de la tonotopie. Ce modèle montre l'effet de la variation séparée des différents paramètres (masse, raideur, couplage, amortissement) sur la localisation des vibrations. Il montre aussi l'effet combiné des diverses variations.  La création du gradient de propriété constitue un des verrous technologiques les plus importants dans cette thèse. L'impression 3D est identifiée comme le moyen le plus adapté pour la réalisation du matériau d'âme. Une structure en cellules de Voronoï, semblable aux mousses, est choisie comme brique élémentaire de notre matériau. Ce choix est motivé par les caractéristiques de la structure permettant l'obtention d'un gradient continu et de large amplitude. Des échantillons de différentes densités de ce matériau sont testés mécaniquement en statique et en dynamique afin de reconstituer le gradient effectif du matériau imprimé qui va être utilisé dans un modèle en éléments finis.  Le matériau à gradient de propriété est ensuite intégré en tant qu'âme dans une structure sandwich. Dans cette configuration, la structure présente un phénomène semblable à un Trou Noir Acoustique où les vibrations sont localisées à l'extrémité de la structure.   Enfin, le matériau à gradient est utilisé comme une âme d'une poutre sandwich encastrée sur la peau inférieure. Cette structure démontre la réalisabilité du phénomène de tonotopie recherché.  ABSTRACT: Vibration control is a decisive step in the design of many mechanical systems. The transport sector is the most concerned area, especially in aeronautics where performance constraints are more and more demanding. Considerable aircraft energy optimization has been achieved through an increasing use of rigid and low density materials such as sandwiches . However, this is achieved at the expense of the entire vibration performance of the structure. This shift in the industry's standards encourages the development of new approaches for vibration control.  Common solutions for vibration control are limited in the wideness of their optimal frequency bands. Given that limitation, the aim of this thesis is to confine the vibrations of different frequencies on different positions of the structure, which shall be possible by means of bio-mimicking the phenomenon of tonotopy responsible for the mechanism of hearing in the inner ear. This phenomenon will ultimately serve to optimize dissipation and vibrational energy conversion by placing the control devices on positions with corresponding frequencies.  First, the phenomenon of tonotopy is examined in several areas. Studies exploring the hearing mechanism in the inner ear highlight the need to have a property gradient in the longitudinal direction of the structure in order to produce tonotopy. Simultaneously, studies on detuned mechanical systems demonstrate that the phenomenon of "Turning Point" can lead to confined vibration. Indeed, by dividing the structure into two parts: one propagative and one non-propagative, the Turning Point constitutes the fundamental mechanism in the localization of vibration.  In this thesis, exploring the feasibility of tonotopy in industrializable structures is carried out using a set of increasingly complex models. In order to limit the complexity and to have good control of the phenomenon, the present study is done on beams only. An analytical model based on a monolayer sandwich beam is first developed. It qualitatively confirms the possibility of having a tonotopy using a "Turning Point" that translates along the structure as a function of frequency. A second model based on a set of coupled oscillators is then developed in order to have a more quantitative estimate of tonotopy. It shows the effect of separately varying the different parameters (mass, stiffness, coupling, damping) on the localization of the vibrations, as well as the effect of combined parameter variations.  The creation of the property gradient is one of the most important technological barriers in this thesis. 3D printing is identified as the most suitable way to create the gradient. A Voronoï cell structure, similar to foams, is chosen as the elemental brick of our material since it guarantees continuous gradient and wide amplitude. Samples of different densities of this material are tested statically and dynamically to reconstruct the effective gradient of the printed material that will be used in a finite element model.  The gradient property material is then integrated as a core in a sandwich structure. In this configuration, the structure shows an acoustic black hole-like phenomenon whereby vibration is localized at the end of the structure.  Finally, the gradient material is used as a core a monolayer sandwich beam clamped on its lower skin with a homogeneous upper skin. This structure demonstrates the feasibility of the desired tonotopic phenomenon.


identifier: Ajaja, J. (2019). Influence of Hard Turning on the Surface Characteristics and Fatigue Life of 300M Ultra-High Strenght Steel  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le tournage dur est un procédé d'usinage fiable utilisé dans le cadre d'opérations de finitions pour les matériaux durs (45 HRC et plus). Ce procédé génère des surfaces ayant des propriétés modifiées qui peuvent être conçues sur mesure, pourvu que les conditions de coupes soient soigneusement sélectionnées. Le tournage étant un procédé complexe impliquant de nombreux paramètres interagissant les uns avec les autres, l'usage d'une technique d'optimisation à objectifs multiples est une approche efficace pour optimiser multiples caractéristiques de surface de façon simultanée.  Les paramètres de coupes de l'usinage dur peuvent être optimisés dans le but de générer une rugosité de surface faible ainsi que des contraintes résiduelles de compression élevées. Ainsi, il est attendu du tournage dur qu'il puisse produire des surfaces adaptées améliorant la performance en fatigue. Toutefois, ceci n'est vrai que si le matériau usiné est exempt de défauts internes pouvant agir comme sites préférentiels pour l'initiation de fissures. Dans le cas des aciers à ultra haute performance tel que le 300M, la résistance à la fatigue est très élevée et la taille critique d'inclusion très faible. Par conséquent, lorsque les défauts internes sont plus sévères que les défauts de surface, ils agissent comme sites préférentiels pour l'initiation de fissures et la fatigue devient un mécanisme interne plutôt qu'un phénomène de surface.  Ce projet comprend deux volets. Tout d'abord, un plan d'expérience fut développé pour évaluer l'influence des paramètres de coupe sur les caractéristiques de surfaces générées par le tournage dur. Un plan Taguchi L9 fut utilisé et quatre facteurs de contrôle – outil de coupe (T), vitesse de coupe (V), avance (f) and profondeur de passe (D) – furent évalués à trois différents niveaux (faible, moyen, élevé). Les tests d'usinages furent exécutés et les caractéristiques de surfaces évaluées. Les paramètres de rugosité de surface Ra, Rv and Rz varièrent entre respectivement 0.26 – 1.62 μm, 0.77 – 2.80 μm et 1.36 – 6.76 μm. Les contraintes résiduelles de surface axiales (ASRS) et circonférentielles (HSRS) varièrent respectivement entre 26 et -953 MPa et 326 et - 384 MPa. L'épaisseur de la couche blanche WL varia entre 0.69 et 1.24 μm. Une approche d'optimisation à objectifs multiples fut ensuite utilisée pour déterminer les conditions de coupes optimales permettant de produire des caractéristiques d'intégrité de surface pouvant améliorer la vie en fatigue sur la base des résultats du plan d'expérience. Les paramètres de coupe optimisés permirent de réduire le paramètre de rugosité de surface Ra de 50% et d'augmenter les contraintes résiduelles axiales de surface en compression de 307% par rapport à la condition de référence. La condition optimisée impliqua l'usage d'un outil de coupe céramique composite, d'une vitesse de coupe faible (V = 50 m/min), d'une avance faible (f = 0.051 mm/rev)  ainsi que d'une profondeur de passe élevée  (D = 0.762 mm).  Ensuite, un ensemble de quatre conditions de coupe fut utilisé pour usiner des spécimens de fatigue dans le but d'évaluer l'influence des caractéristiques de surface générées par le tournage dur de finition sur la vie en fatigue de l'acier 300M ayant une dureté de 55 HRC. Ces conditions exclurent les combinaisons de vitesse de coupe et d'avance élevées pour éviter la création de défauts d'usinage. À nouveau, les tests d'usinages furent exécutés et les caractéristiques de surfaces évaluées. Les caractéristiques d'intégrité de surface Ra, ASRS and HSRS varièrent respectivement entre 0.30 et 1.21 μm, -438 et 14 MPa et -50 et 131 MPa. Les spécimens de fatigue caractérisés furent assujettis à des essais de fatigue en flexion rotative RR Moore (R = -1) a une contrainte d'amplitude de 965 MPa et une vitesse de rotation de 3300 RPM. Les vies en fatigue obtenues varièrent entre 1.0∙105 et 9.8∙106 cycles. Une analyse fractographique démontra que 57% des ruptures en fatigue furent causées par des initiations de fissures à des marques d'usinage en surface tandis que 43% des ruptures en fatigue furent causées par des initiations de fissures à des inclusions en sous-couche. L'ensemble des données de vie en fatigue pu être décrit par une unique distribution Weibull à deux paramètres ce qui démontre que les quatre conditions de coupe évaluées peuvent être considérées équivalentes en termes de vie en fatigue. La compétition entre les mécanismes d'initiation de fissure aux marques d'usinage et aux inclusions en sous-couche dans les échantillons usinées sous les conditions C1, C3 et C4 démontre que ces conditions ne peuvent être optimisées subséquemment. Au besoin, la propreté du matériau devrait être améliorée pour envisager une amélioration supplémentaire de la vie en fatigue. Enfin, il fut démontré que la relation de Murakami permettant la caractérisation de la sévérité des défauts sous-estime  les valeurs de Kmax pour  les rugosités de surface.Les publications formant le noyau de cette thèse sont les premières publiées sur l'acier à ultra haute performance 300M. Les résultats présentés au Chapitre 4 peuvent être utilisées pour la sélection de paramètres de coupe qui permettront de générer des caractéristiques d'intégrité de surface désirées. Les  résultats présentés au Chapitre 5 peuvent être utilisés comme référence dans le cadre d'une nouvelle étude sur l'influence du tournage dur sur la vie en fatigue.  ABSTRACT: Hard turning is a reliable machining process used for finishing operations on hardened materials (45 HRC and above). It produces surfaces with altered propertieswhich can be tailored to specific requirements  provided  cutting  conditions  are  carefully  selected. Because  turning  is  a  complex process  involving  many  parameters  interactingwith  eachother, the  use  of  amulti-objective optimization technique is effective for optimizingmultiple surface characteristics simultaneously.Hard turning cutting parameters  can be optimized to generate low surface roughness  and highly compressive  residual  stresses.Thus,  it  is  expected  that  hard  turning can produce  engineered surfaces enhancing fatigue performance.However, this is only true if the machined material does not  contain  internal  defects  which  can  act  as  preferential crack initiation  sites. In  high strength steels  such  as  300M,  fatigue  strengthsarevery  high  and  critical  inclusion  sizesvery  small. Therefore, when internal defects are more severe than surface defects,inclusions act as preferential sites  for  crack  initiation  and fatigue  becomes  an  internal  mechanism  rather  than  a  surface phenomenon. This  project  is  two-fold.  First, a  design  of  experiment(DoE)was developed  to  investigate  the influence of cutting parameters on surface characteristics generated by hard turning.ATaguchi L9 design was used where four control factors –cutting tool (T), cutting speed (V), feed rate (f) and depth of cut (D) –were evaluated at three different levels (low, medium, high). Machining tests were performed,and surface characteristics wereevaluated.Surface roughness parameters Ra, Rvand Rzvaried  between  0.26 –1.62 μm, 0.77 –2.80 μm and 1.36 –6.76 μmrespectively.  Axial (ASRS) and hoop (HSRS) surface residual stresses varied between 26 and -953MPa and 326and-384  MParespectively. The  white  layer WLthickness  was  foundto  range  between  0.69  and 1.24μm.Amulti-objective  optimization  approach (Taguchi-PCA-GRA) was then used  to determine optimum cutting conditionsleading to surface integrity characteristics enhancing fatigue lifebased  on  results  from  the  DoE.Optimized  cutting  parameters allowed  reducing  surface roughness parameter Raby  50%  and increasing axial compressive  surface  residual  stresses by 307%with  respect  to  the  reference  data.  Those conditionsinvolved  the  use  of a mixed  ceramic tool, a low cutting speed (V = 50 m/min), a lowfeed rate (f = 0.051 mm/rev) and a high depth of cut (D= 0.762 mm). viiiSecond, a set of fourcutting conditions was used to machine fatigue specimensin orderto evaluate the influence of surface characteristics on the fatigue life of finish hard turned 55 HRC 300M steel. These  conditions  excludedcombinations  of  high  feed  rate  and  high  cutting  speed to  avoidgenerating machining defects.Again, machining testswere performed, and surface characteristics evaluated. The  resulting average surface  integrity  characteristics Ra, ASRSand HSRSranged between  respectively 0.30and 1.21 μm,-438  and  14  MPa  and -50  and 131MPa.Characterized specimens were subjected to RR Moore rotating bending fatigue tests (R= -1) at a stress amplitude of 965 MPa and a rotation speed of 3300 RPM. Resulting fatigue lives ranged between 1.0∙105 and 9.8∙106 cycles. A fractographic analysis showed that 57% of fatigue failures initiated from a feed markwhile  43%  initiated  from  a  subsurface  inclusion. The  entire  fatigue  life  data set was  best described by asingle two-parameter Weibull distributionshowing that the four cutting conditions evaluated can be considered as equivalent in termsof fatigue life. The competition between crack initiation at feed marks and subsurface inclusions in specimens machined under conditions C1, C3 and C4 shows that those conditions cannot be optimized further. If the need be, the material's cleanliness  should  be  improved  to  further  increase  fatigue  life.Last,  the  use  of  Murakami's equation  to  characterize  the  severity  of  defectswas  shown  to  underestimate Kmax values  for surface roughness.The publications that form the core of this thesis are the first published in the open literature when it comes to 300M ultra-high strength steel. The results presented in Chapter 4 can be used to select hard  turning  cutting  parameters  that  will  generate  desired  surface  integrity  characteristics.  The results presentedin Chapter 5 can be used as a reference to investigate further the influence of hard turning on fatigue life.


identifier: Kabamba, C. N. (2019). Optimisation du dosage des polymères superabsorbants (PSAs) dans le processus de densification des résidus miniers fins en pulpe : application au cas de la mine Canadian Malartic  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Résume Les millions des tonnes des résidus miniers fins en pulpe générés par l'industrie minière suite à l'exploitation des ressources minérales doivent être gérés de manière sécuritaire, durable et économique tout en respectant les normes environnementales en vigueur afin de limiter les contaminations sur l'environnement. Pour ce faire, les résidus miniers fins sont, selon la méthode conventionnelle, entreposés en surface sous forme de pulpe, dans des parcs à résidus ceinturés des digues de retenue. Cependant, les défaillances récurrentes des digues de retenue, le resserrement de la législation minière, etc. font que l'industrie minière est de plus en plus intéressée à recourir aux méthodes de stockage en surface des résidus miniers fins sous forme densifiée à cause des multiples avantages que procurent cette technique malgré son coût d'exploitation, généralement jugé exorbitant par l'industrie minière. L'objectif général de ce projet de recherche consistait à évaluer expérimentalement l'utilisation des polymères superabsorbants (PSAs) comme alternative attrayante à la déshydratation, et par conséquent à la densification des résidus miniers fins en pulpe destinés au stockage en surface dans des parcs à résidus. Les PSAs sont des matériaux ayant la capacité d'absorber et d'immobiliser de grandes quantités d'eau sans se dissoudre dans celle-ci. De façon plus spécifique, les objectifs du projet consistaient à : i) évaluer, par des essais au laboratoire, le comportement d'absorption des eaux des pulpes des résidus miniers fins par les PSAs; ii) établir, par les essais de déshydratation des résidus miniers fins, le rapport entre le dosage des PSAs et le pourcentage solide massique cible (Cw-f) fixé à 68% qui correspond à l'objectif visé par Mine Canadian Malartic; iii) établir le rapport entre le dosage massique des PSAs et le pourcentage solide massique final (Cw-f stable) atteignable par le PSAs fixé entre 70 et 90%. Les essais de déshydratation ont été réalisés principalement avec les résidus miniers fins en pulpe de la mine Canadian Malartic (MCM). Les eaux des pulpes des résidus miniers fins de la mine Westwood (MWW) ainsi que celles de la mine LaRonde (MLRD) ont également été prélevées pour raison de comparaison des résultats d'absorption. Six types de PSA, tous de nature synthétique mais de composition chimique et de granulométrie différentes ont été utilisés dans ce projet. Après la caractérisation physico-chimique et minéralogique des échantillons des résidus miniers fins en pulpe, le pourcentage solide massique initial (Cw-i) de ces derniers a été ajustée avec de l'eau de procédé minier afin d'obtenir trois différents pourcentages solides massiques initiaux ajustés : 25% (limite inférieure), 35% et 50% (limite supérieure). Les essais de déshydratation, selon le mode d'ajout indirect, ont été réalisés à partir de ces trois différents Cw-i. Le Cw-f cible, et le Cw-f stable ont été atteint en variant les dosages des PSAs dans les résidus miniers fins en pulpe. Les résultats obtenus montrent que le Cw-i des résidus miniers fins en pulpe croit proportionnellement avec l'augmentation du dosage de PSAs. Ainsi, quel que soit le Cw-i, il a été possible d'atteindre le Cw-f de 68% avec des dosages de PSAs variant entre 6,5 et 30 kg PSAs/t résidus miniers en pulpe. Les résultats montrent qu'en augmentant les dosages des PSAs, il a été possible de dépasser la valeur cible de Cw-f = 68%. En effet, quel que soit le Cw-i, un Cw-f stable situé autour de 75% en moyenne a été obtenu avec le dosage des PSAs compris entre 10,4 et 40,3 kg/t. Les essais supplémentaires d'absorption ont été réalisés avec les eaux des pulpes des résidus miniers fins des trois mines précitées. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l'influence de la chimie de l'eau sur le pouvoir absorbant des PSAs. Celui-ci dépend entre autre de la concentration en cations dissous dans l'eau des pulpes des résidus miniers. Il est recommandé dans ce mémoire que les travaux de recherche se poursuivent pour étudier davantage cette approche de densification des résidus miniers fins en pulpe via des essais à l'échelle intermédiaire du site minier afin d'anticiper notamment les aspects liés à la régénération, la biodégradabilité, la mise en place de cette approche à l'échelle industrielle ainsi que les coûts qui se rapportent, etc.  ABSTRACT: Million of tonnes of mine tailings slurry generated by the mining industry as a result of mineral resource development must be managed in a safely, sustainable and economical manner while respecting current environmental standards to limit contamination on the mine environment. For this purpose, mine tailings slurries are, according to the conventional method, pumped into storage facilities circumscribed by dams. However, due to recurring of tailings dam failures and tightening of mining legislation, the mining industry is increasingly interested in using surface storage methods for tailings in densified state because of the many benefits that this technology offers, despite its operating cost s, which is considered generally exorbitant by the mining industry. The general objective of this research project was to investigate experimentally the use of Superabsorbent Polymers (SAPs) as an attractive alternative to the dewatering and densification of mine tailings slurry that must be stored on the surface in tailings storage facility (TSF). SAPs have the ability to absorb and immobilize large amounts of water without dissolving in it. The specific objectives were: i) evaluate the mine tailings slurry water absorption capacity of SAPs; (ii) establish, by the dewatering and densification tests of mine tailings slurry, the ratio between the SAP mass dosages and the target solids mass content (Cw-f) set at 68%, which corresponds to the design target of the Canadian Malartic Mine; iii) establish the ratio between the SAPs mass dosages and the final stable solids mass content (Cw-f steady) achievable by the SAPs set between 70 and 90%. The indirect addition mode dewatering tests using SAPs were performed primarily using tailings from Canadian Malartic Mine (MCM). The mine tailings slurry supernatant water from Westwood Mine (MWW) and LaRonde Mine (MLRD) were also collected for comparison of the absorption capacity. Six types of SAP, all of a synthetic nature but of different chemical composition and grain size, were used in this project. After the physical, chemical and mineralogical characterizations of the mine tailings sample, their initial solids mass content (Cw-i) was adjusted by using the tailings supernatant water (process water) to obtain three different initial solids mass contents adjusted at 25% (lower limit), 35% and 50% (upper limit). The dewatering tests were performed from these three different Cw-i. Target Cw-f, and steady Cw-f-steady were achieved by varying the SAP dosages in the tailings slurry. The results obtained show that the Cw-i of mine tailings slurry increases proportionally with the SAP dosages. Thus, whatever the Cw-i, it was possible to reach the first target Cw-f of 68% with SAP dosages varying between 6.5 and 30 kg SAPs/t of tailings slurry. The results also show that by increasing the SAP dosages, it was possible to exceed the target value of Cw-f of 68%. Indeed, whatever the Cw-i, a steady Cw-f-steady of around 75% on average was obtained with SAP dosages between 10.4 and 40.3 kg/t. Additional absorption tests were performed using the tailings slurry supernatant waters from the above-mentioned three mines. The results obtained allowed to highlight the influence of water chemistry on the absorbency of SAPs. This depends, among other things, on the concentration of dissolved cations in the mine tailings slurry supernatant water. From this work, it is recommended to further pursue work on this approach of densification of mine tailings slurry using field cells (intermediate-scale) tests on a mine site in order to anticipate aspects related to regeneration of SAPs (absorption/desorption cycles), biodegradability of SAPs, the implementation of this approach on an industrial scale as well as the related costs.


identifier: Gordillo Paneque, C. (2019). New Process and Interface for Virtual Ergonomics Interventions  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'utilisation des logiciels de modélisation humaine numérique (DHM : Digital Human Modeling en anglais) n'est pas encore généralisée dans l'industrie, ce qui peut entraîner une incidence élevée d'accidents du travail et de maladies professionnelles. Or la littérature en ergonomie et la pratique sur le terrain indiquent que ces logiciels ne sont pas faciles à utiliser et à comprendre par les non-ergonomes. L'intervention d'ergonomes auprès des ingénieurs et concepteurs qui utilisent des logiciels de design 3D n'est pas souvent sollicitée, car les interventions ergonomiques classiques sont perçues comme étant trop détaillées et trop longues par rapport au rythme de l'industrie. Dans ce contexte, l'utilisation de logiciels de DHM (ou l'application de l'ergonomie virtuelle) dans la conception des postes et d'environnements de travail pourrait être facilitée par un service de conseils en ergonomie qui permettrait de consulter rapidement et à distance un spécialiste d'ergonomie virtuelle. La présente recherche visait à documenter la pratique actuelle des interventions d'ergonomie virtuelle (impliquant des logiciels de DHM), ainsi qu'à créer un processus d'intervention amélioré et pouvant se faire à distance, qui serait supporté par une nouvelle application Web nommée "Ask an ergonomist". Une première étude a été menée, au cours de laquelle quatre consultants expérimentés ont été interrogés sur cinq cas réels de consultations en ergonomie virtuelle. Les transcriptions des entretiens ont fait l'objet d'une analyse de contenu au moyen du logiciel Nvivo. Une deuxième étude reposait sur l'observation de trois cas réels d'interventions d'ergonomie virtuelle faits à distance. Les deux études ont permis de décrire et d'analyser finement le processus d'intervention d'ergonomie virtuelle actuel ainsi que de proposer une série d'améliorations. Ce travail nous a amenée à définir un nouveau processus d'intervention amélioré pouvant se faire à distance avec des outils d'ergonomie virtuelle. Pour supporter ce nouveau processus, nous avons conçu, développé et testé, en suivant une méthodologie de conception centrée sur l'utilisateur, un prototype de l'interface de l'application "Ask an ergonomist". Des études futures devraient tester l'utilisation réelle de cette nouvelle application sur le terrain et son impact sur la qualité des interventions d'ergonomie virtuelle.  ABSTRACT: Digital Human Modeling (DHM) software is still not extensively used in industry, which contributes to a high incidence of work accidents and occupational diseases. Literature and practice suggest that this software is not easy to use and understand by non-ergonomists. The intervention of ergonomists to support engineers and designers using 3D design software is not frequently sought because traditional ergonomics interventions are perceived as too detailed and too long for the dynamism of industry. In this context, the use of DHM in the design of workstations could be facilitated by a virtual ergonomics consulting service that can be accessed rapidly and remotely through the internet. The present study aimed to document the current practice of virtual ergonomics interventions (interventions using DHM) as well as to create an enhanced virtual ergonomics intervention process and a web application to conduct it remotely. A first study was carried out where four experienced ergonomists consultants were interviewed about five real cases of virtual ergonomics interventions. The interviews' transcriptions were examined in a content analysis helped by the software Nvivo. A second study was about the observation of three real cases of free and remote virtual ergonomics interventions. The results of both studies are the description and representation of the current virtual ergonomics intervention process as well as a list of proposed improvements. A new virtual ergonomics intervention process to be conducted remotely was conceived considering these aspects. Finally, the interface of the application "Ask an ergonomist" (to facilitate the new process) was built to the stage of prototype following a user-centred design methodology. Future studies should test the use of the new application in practice and its impact on virtual ergonomics interventions.


identifier: Lombardo, C. (2019). Développement d'un programme de simulation numérique d'écoulements visqueux compressibles  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le présent projet de recherche a pour objectif le développement de méthodes de simulation numérique d'écoulements compressibles et visqueux, par la création d'un programme permettant de simuler ce type d'écoulement, dans l'optique d'aider la conception des disjoncteurs à haute-tension. La recherche se concentre uniquement sur la résolution des équations modélisant la mécanique des fluides, sans prise en compte des autres phénomènes physiques liées aux disjoncteurs à haute-tension qui pourront être traités comme des termes sources. Les écoulements fluides sont modélisés par les équations de Navier-Stokes qui sont formulées de manière à permettre leur résolution numérique. Le programme permet de simuler des écoulements en trois dimensions. La méthode des volumes finis est appliquée pour la résolution, qui se fait par l'intermédiaire d'un maillage structuré hexaèdrique. Les flux convectifs, qui sont régis par une équation hyperbolique sont déterminés grâce à un schéma numérique de Roe modifié. Les flux diffusifs qui sont modélisés par une équation parabolique, sont calculés à l'aide d'un schéma numérique de différences finies. Les modèles de gaz réels ne sont pas l'objet de cette recherche, ceux-ci sont développés spécifiquement par l'industrie et pourront être ajoutés ultérieurement. Cependant l'implémentation des modèles numériques a été pensée de telle sorte que l'extension aux gaz réels soit facilitée. Afin de vérifier les modèles numériques, plusieurs tests de vérification et de validation ont été réalisés sur des écoulements compressibles et visqueux avec un modèle de gaz parfait. L'analyse des résultats montre que le programme permet d'obtenir une bonne approximation des solutions analytiques, et le niveau de précision pour une première approche est atteint. Le projet de recherche pose les bases de la résolution en vue d'un développement futur, laissant la place à de nombreuses méthodes d'optimisation et de traitement des géométries complexes.  ABSTRACT: The current research project has the objective to develop numerical simulation method of compressible viscous flows, through the development of a program to simulate these flows, in order to help with the design of high-voltage circuit-breakers. The focus is put only on the fluid models, the other physical phenomena could be introduced in a future work as source terms. The physical model are the 3D Navier-Stokes equations, which are solved numerically by the finite volume method. The solver works with a hexahedral rectangular mesh. The convective fluxes governed by a hyperbolic equation, are computed using to a modified Roe scheme, and the diffusive fluxes governed by a parabolic equation, are computed with a finite difference scheme. The formulation is based on a perfect gas, and the implementation is thought to ease the adding of real gas models, but the real gas models are not a part of the current research project. In order to verify the model and the implementation, several verification and validation test cases are simulated. The results show a good approximation of the analytical solution, the precision level is reached as a first approach. This project paves the way for future developments with the addition of multiple optimization methods, gas models and geometry treatments.


identifier: Charron-Latour, J. (2019). Étude des obstacles à la participation des employés dans les démarches d'amélioration continue  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans les organisations très hiérarchisées et les équipes décentralisées, un employé peut trouver difficile de communiquer rapidement à son cadre supérieur les opportunités d'améliorations et les problématiques. Ce bris de communication rend les équipes de travail plus vulnérables, particulièrement lorsque les organisations sont vouées à transformer leurs méthodes managériales, organisationnelles ou technologiques pour répondre aux besoins de leurs clients et demeurer rentables. Les démarches d'amélioration continue s'appuient sur des pratiques de gestion qui encouragent l'implication de tous les employés, la mise en place rapide d'améliorations au quotidien et de briser les silos. Dans le cadre de cette thèse, nous posons la question de recherche suivante : quels sont les obstacles à la participation des individus dans les démarches d'amélioration continue? Après une revue de littérature issue de plusieurs champs de recherches, cette question principale est déclinée en deux sous-questions : d'abord, comment un outil numérique améliore-t-il la mise en place d'une méthode d'amélioration continue et deuxièmement, comment le langage influence-t-il le processus d'apprentissage des concepts d'amélioration continue. Les travaux ont d'abord mené à la construction d'un outil numérique basé sur une revue de littérature notamment sur les outils de suggestions des employés et les outils de gestion visuelle. L'outil s'appuie sur la méthode d'amélioration continue STARS, acronyme de Store-Tag-Analyze-Resolve-Sustain et est offert dans une version web et mobile. Les deux articles présentés dans cette thèse doctorale ont été rédigés dans la période allant de 2015 à 2019. Le premier article introduit l'implantation de l'outil numérique dans trois équipes de travail. L'approche d'introduction « 1, 2, 3, STARS » a été employée pour structurer l'implantation en s'appuyant sur les meilleures pratiques de gestion du changement et d'introduction de nouvelles technologies. Ces études de cas ont validé la performance de l'outil numérique soit le nombre d'idées clôturées, le nombre d'idées en progression et le nombre d'idées créées par individu par semaine dans trois organisations différentes et de d'identifier les facteurs clés nécessaires à une implantation réussie comme l'animation régulière en équipe de la méthode. Le deuxième article s'intéresse à l'influence du langage sur le processus d'apprentissage des concepts d'amélioration continue. Afin d'étudier le langage, un jeu sérieux a été développé en utilisant les principes de la recherche orientée par le design et décliné en deux versions. Les premiers tests auprès de 60 individus ont permis d'étudier un écart significatif entre les groupes ayant utilisé ou non un jeu sérieux pour mémoriser les catégories de gaspillages. Un écart significatif entre le nombre d'opportunités détectées a été présenté entre la version violente et non-violente du jeu; la version non-violente a permis aux individus d'identifiés plus d'opportunités d'amélioration. Les contributions de cette thèse sont de trois natures. (1) D'abord, elles sont de nature méthodologique. Nous avons proposé d'étudier trois études de cas employant un outil numérique pour supporter une méthode d'amélioration continue et de comparer les résultats quantitatifs et qualitatifs avec un quatrième cas d'étude utilisant une version papier de l'outil. Nous avons également proposé d'employer un jeu sérieux pour créer un environnement nous permettant de valider l'influence du langage sur le processus d'apprentissage des concepts d'amélioration continue. (2) Puis, les contributions sont de nature thématique. Nous avons construit un outil numérique pour étudier la mise en place d'une méthode d'amélioration continue et nous avons conçu un jeu sérieux qui répond aux lacunes de ceux actuellement offerts sur le marché. (3) Finalement, les contributions sont de nature théorique avec la collecte de données à la suite de l'utilisation d'un outil numérique pour supporter une méthode d'amélioration continue et l'étude statistique de l'influence du langage sur le processus d'apprentissage.  ABSTRACT: In highly hierarchical organizations and decentralized teams, an employee may find it difficult to communicate and quickly process improvement opportunities or issues to his or her senior manager. Work teams are then more vulnerable, especially when organizations are dedicated to transforming their managerial, organizational or technological methods to meet the needs of their clients and remain profitable. The continuous improvement initiatives are based on management practices that encourage the involvement of all employees, the rapid implementation of daily improvement and break silos. In this thesis, we ask the following research question: what are the obstacles to the participation of employees in the continuous improvement approaches? After a literature review from several fields of research, this main question is broken down into two sub-questions: first, how does a digital tool improve the implementation of a continuous improvement method and secondly, how does language influence the process of learning concepts of continuous improvement. The work first led to the construction of a digital tool based on the literature review, notably on employee suggestion systems and visual management. Our digital tool is based on the STARS continuous improvement method, acronym for Store-Tag-Analyze-Resolve-Sustain and is available in a web and mobile format. The two papers presented in this doctoral thesis were written in the period from 2015 to 2019. The first article introduces the implementation of the digital tool in three work teams. The introductory approach “1,2,3 STARS” was used to structure the implementation and it is based on change management and technology introduction best practices. These case studies aim to validate the performance of the tool, ie the number of ideas closed, the number of ideas in progress and the number of ideas generated per employee per week, compare it with the reference case and contribute to the identification of the key factors for a successful implementation such as the animation frequency. The second article looks at the influence of language on the process of learning concepts of continuous improvement. In order to study the language, a serious game was developed using the principles of design-oriented research. Two versions were created: the first one is using a violent language and the second, a non-violent language. The experimentation was done with 60 individuals and validate the interest of using a serious game to train continuous improvement concepts. A significant difference between the number of opportunities detected was founded between the violent and non-violent version of the game; the non-violent version allowed individuals to find more opportunities for improvement. The contributions of this thesis are of three types. (1) Methodologically, we analyzed qualitatively and quantitatively three case studies of the implementation of a technological tool to support continuous improvement method. We also used a serious game to create an environment allowing us to validate the influence of language on the process of learning continuous improvement concepts. (2) Then, the contributions are of a thematic nature. We built a digital tool to study the implementation of continuous improvement method and we designed a serious game that addresses the weaknesses of those currently available on the market. (3) Finally, the contribution is of theoretical nature with the collection of data following the use of a digital tool to support a method of continuous improvement and the statistical study of the influence of language on the process learning of continuous improvement concepts.


identifier: Elzein, H. (2019). Development of an Optimized Life Cycle Assessment Method for the Evaluation of Time-Variant Systems  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le secteur d'énergie subit actuellement des changements structurels visant à réduire ses impacts environnementaux et d'atteindre les objectifs d'atténuation du changement climatique des Nations Unies. À l'échelle mondiale, les centrales à combustibles fossiles sont en cours de déclassement, des sources d'énergie renouvelables sont installées et de nouvelles technologies, telles que les systèmes de stockage d'énergie (SSE), sont progressivement déployées. La conception, l'optimisation et la gestion des réseaux futurs nécessitent une compréhension détaillée des législations et des impacts environnementaux pour permettre un déploiement optimal et des choix opérationnels optimaux. Les impacts environnementaux de différentes technologies de production d'énergie sont évalués à l'aide de la méthode d'analyse du cycle de vie (ACV) afin de permettre une prise de décision robuste en ce qui concerne la conception des réseaux futurs et d'établir des politiques et des réglementations adéquates.  ABSTRACT: The power sector is undergoing structural changes to reduce its environmental impacts and meet United Nation climate change mitigation goals. Globally, fossil fuel power plants are being decommissioned, renewable energy sources are installed and new technologies such as Energy Storage Systems (ESSs) are progressively deployed. The design, optimization, and management of future grids require a detailed understanding of legislation, and environmental impacts to drive optimal deployment and operational choices. Environmental impacts of different power generation technologies are assessed using the Life Cycle Assessment (LCA) method to drive robust decision-making vis-à-vis future grid designs and to establish policies and regulations.


identifier: Pouliot, S. (2019). Utilisation de mélanges paste rock réactifs dans des recouvrements miniers  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La gestion responsable des rejets miniers, autant les stériles grossiers que les résidus fins de concentrateur, est une des préoccupations environnementales majeures de l'industrie minière, car ceux-ci sont habituellement entreposés dans des parcs à résidus et haldes à stériles et qui, selon la composition minéralogique des rejets, peuvent générer du drainage minier contaminé (acide ou neutre). Les éléments à considérer lors de la restauration de ces aires d'accumulation concernent principalement la stabilité chimique des rejets, la stabilité physique de l'ouvrage et la gestion des eaux de surface. L'instabilité chimique des résidus et des stériles conduit à la contamination des eaux de surface et souterraines par les infiltrations dans les eaux souterraines et les effluents miniers, qui peuvent affecter les écosystèmes environnants (Aubertin et al., 2002, Bussière et al., 2005). La valorisation de matériaux miniers, stériles et résidus, disponibles en grande quantité directement sur les sites est une des avenues qui présente de grands avantages, tant économique qu'environnemental, tout en visant une plus grande acceptabilité sociale en répondant aux objectifs de développement durable. C'est ainsi qu'un nouveau matériau, le paste rock fait l'objet de travaux de recherche depuis quelques années, est un mélange homogène de résidus et de stériles miniers, en cherchant à atteindre les propriétés hydrogéologiques des résidus fins et les propriétés géomécaniques des stériles (Wilson, 2008). L'objectif général du projet consistait à évaluer l'applicabilité de la technique de mélange de stériles et de résidus, ou paste rock, avec ou sans ajout d'un amendement, comme matériaux dans un recouvrement. Les stériles et les résidus miniers testés provenaient de la mine LaRonde, propriété d'Agnico Eagle Mines Ltée (AEM), située en Abitibi-Témiscamingue (Qc), Canada. La particularité de ce projet est qu'il a utilisé, pour deux des essais en colonnes et la cellule expérimentale sur le terrain, des matériaux qui sont potentiellement générateurs de drainage minier acide (DMA) pour faire le mélange paste rock. L'utilisation de matériaux réactifs, qui ne sont habituellement pas utilisés dans les recouvrements en restauration minière, est un défi scientifique supplémentaire à ce projet. À la connaissance de l'auteure, aucune étude similaire n'avait été réalisée avec ce type des matériaux. Cette étude pose une hypothèse principale, soit qu'un matériel acidogène et lixiviable (amendés ou non), dans une couche de faible perméabilité faite d'un mélange paste rock au sein d'un recouvrement minier, pourrait limiter la génération de contaminants en raison de conditions hydrogéologiques favorables. Il est important de rappeler que la présente étude est d'abord et avant tout prospective de l'utilisation de paste rock réactif comme matériau de recouvrement. Ainsi, l'objectif de l'étude n'est pas de comprendre en détail l'ensemble des phénomènes, mais plutôt d'utiliser plusieurs approches différentes, au laboratoire et sur le terrain, pour valider l'intérêt de l'approche proposée. La caractérisation des matériaux de recouvrement a été réalisée sur les résidus et stériles miniers prélevés sur le site de la mine LaRonde (AEM). Les objectifs spécifiques (OS) du projet peuvent être décrits de la façon suivante : OS #1: En raison de leurs caractéristiques qui sont très différentes, déterminer un ratio (stériles : résidus) optimal qui permettra d'atteindre les objectifs hydrogéologiques en termes de conductivité hydraulique saturée; OS #2: Caractériser les principales propriétés physiques, chimiques, minéralogiques et hydrogéologiques du mélange paste rock retenu, avec emphase sur les mélanges non amendés; OS #3: Évaluer en laboratoire, en grande colonne expérimentale, l'efficacité de recouvrements de type couverture à effet de barrière capillaire (CEBC) et bicouche faits entièrement de matériaux miniers réactifs pour limiter la génération de contaminants; OS #4: Évaluer l'efficacité de l'ajout d'un amendement calcaire au sein d'un mélange paste rock fait de matériaux réactifs à neutraliser la génération de contaminants; OS #5: Évaluer la performance d'une configuration de recouvrement composé de paste rock dans une cellule expérimentale construite sur le site de la mine LaRonde. OS #6 : Comparer les résultats obtenus au laboratoire avec ceux de la cellule de terrain. Les résultats du suivi en laboratoire des quatre colonnes expérimentales ont démontré qu'un recouvrement de paste rock, dans une configuration de CEBC amendée en calcaire, a été efficace pour limiter la génération de contaminants (pH, alcalinité, métaux) et la diffusion de l'oxygène, mais pas pour atteindre une qualité d'eau qui respecte les exigences règlementaires. Les flux d'oxygène mesuré dans les colonnes avec recouvrement de paste rock ont varié entre 30 et 80 mole/m²/an, tandis que des études antérieures ont démontré que les résidus de LaRonde ont une réactivité qui a varié entre 365-1500 mole/m²/an. L'incertitude sur les mesures de flux d'oxygène dans l'intervalle de 1-100 mole/m²/an étant évalué à 10 mole/m²/an, nous pouvons affirmer que le recouvrement de paste rock a limité la réactivité du résidus sous-jacents. Pour le comportement hydrogéologique, les colonnes C1 et C2, de configuration CEBC, ont mieux performé que les colonnes bicouches en raison du bris capillaire qui permet de maintenir d'eau dans toute l'épaisseur de la couche de paste rock. Le suivi géochimique a démontré l'effet bénéfique de l'ajout d'un amendement en calcaire afin de neutraliser la génération de contaminants. Cependant, les résultats du suivi des colonnes ont démontré une perte d'alcalinité et une hausse des teneurs en métaux, liés à une perte de l'efficacité du calcaire après une période de 325 jours. Afin de vérifier la performance de la cellule expérimentale construite avec un recouvrement de paste rock (CR-4) sur le site de la mine LaRonde, qui représente une configuration bicouche amendée, les résultats du suivi ont été comparés à la cellule témoin en résidus. Lorsque comparés, les résultats obtenus démontrent qu'il y ait eu significativement moins d'oxydation dans les résidus sous-jacents au recouvrement de la cellule CR-4 que dans la cellule témoin, avec un pH maintenu plus élevé, et des teneurs en métaux et sulfates plus faibles, et ce même si les normes règlementaires ne sont pas toujours atteintes. Le calcul de l'efficacité de la cellule CR-4 à réduire la charge en certains métaux (Cu, Fe, Ni, Pb, Zn) comparativement à la cellule témoin s'établit entre 75-98,7 % (Kalonji-Kabambi et Bussière 2017, 2018). Cette comparaison des résultats a clairement démontré la capacité d'un recouvrement en paste rock à limiter la génération de contaminants dans l'environnement.  ABSTRACT: The mining industry faces increasing challenges related to mine site reclamation with increasing impacted footprints and the large quantity of materials required to put covers in place. The research presented here is complementary to other technical pre-reclamation studies to evaluate the application of paste rock, a mixture of waste rock and mill tailings material, available at the LaRonde mine (Agnico Eagle mines Ltd) in Abitibi (Qc), Canada, with or without a limestone amendment and/or compaction. The work from Wickland (2006) and Wilson (2008), showed the combination of tailings and waste rock material to create a homogeneous mixture that has the appropriate hydrogeological properties is attractive because it offers significant environmental advantages. The new mixture possesses both the geotechnical characteristics of waste rock, and the hydrologic characteristics of mill tailings. Previous field test measurements by Wilson (2008) have shown that the infiltration rates and drainage are reduced when the mixture is used to build cover systems. This present study for the use of paste rock relies on results from laboratory material characterization, eighteen months monitoring of laboratory column tests, and the construction and monitoring of a field test cell at the LaRonde mine in 2015. More specifically, results of permeability tests, oxygen consumption tests, columns hydrogeological behaviour (suction and water saturation profiles), and water quality are presented in this study. The particularity of the project is the use of sulfide, reactive, material in two of the laboratory columns and the field test cell. Potentially acid generating material is not usually used to build covers in mine reclamation, thus adding an additional challenge to this study. To the author's knowledge this has not been presented in previous studies. The principal hypothesis of this study is that a potentially acid generating material, amended or not, when in a low permeability cover system, could reach optimal hydrogeological conditions and limit the release of contaminants to the environment. It is important to note that this is a prospective study on the use of paste rock in a cover system for mine reclamation. Therefore, the objective is not to understand in detail all the phenomena involved, but to use different approaches, in the lab and the field, to validate the interest of the proposed approach. The different specific objectives (SO) of the study are as follows: SO#1: Due to their different characteristics, to determine the optimal paste rock ratio (waste rock: tailings) to reach the required hydrogeological properties in terms of saturated hydraulic conductivity; SO#2: To characterize the main physical, chemical, mineralogical, and hydrogeological properties of the chosen paste rock, with emphasis on the non-amended mixture; SO#3: To evaluate, by using laboratory columns, the effectiveness of covers with capillary barrier effect (CCEB) and bylayer made of reactive mine materials to limit contaminant release to the environment; SO#4: To assess the effectiveness of adding a limestone amendment to the reactive paste rock to neutralize acidity, and thus limit the release of contaminants; SO#5: To assess the performance of a bylayer paste rock cover in an experimental cell built at the LaRonde mine; SO#6: To compare the results obtained in the laboratory to those of the experimental cell. Results of the hydrogeological monitoring of the laboratory columns demonstrated that the paste rock cover, more specifically in limestone amended CCBE configuration, was successful in maintaining an adequate volumetric water content (VWC) and suction to limit the migration of oxygen in the cover. The geochemical monitoring showed, however, that the beneficial effect of the limestone amendment to maintain a neutral pH and sufficient alkalinity to prevent acid mine drainage is only present for a certain period. The results show depletion of alkalinity and a rise in the metal leaching after the depletion (after 325 days). To further interpret the results obtained from the in-lab columns, results from the columns were compared to three seasons of results from a field experimental test cell. More specifically, a field experimental cell with a paste rock cover was constructed at the LaRonde mine in the fall of 2015 with a design based on previous work. The cell had the shape of a reverse truncated pyramid and was insulated from the hydrogeological system via a geomembrane. A drain was installed at the centre of the 1 m2 bottom of the cell was deployed horizontally to emerge outside the cell. The outlet of the drain connected to a flowmeter allows monitoring water volume and quality. Volumetric water content (VWC) sensors and suction sensors were positioned in the different layers of material and connected to a data logger. A pore gas sampler connected to oxygen sensors in the different layers will allow measurement of vertical oxygen concentration profiles. The comparison of results from the experimental cell constructed with a paste rock cover to a witness cell constructed from tailings alone, showed the paste rock's capacity to limit ARD and contaminant release to the environment by reducing the oxidation of the underlying reactive tailings. The results showed the cell with a paste rock cover (CR-4) maintained a higher pH, lower metals and sulfate concentrations, even if the effluent was not always in compliance to regulation. The effectiveness of the paste rock cover to reduce the charge in certain metals (Cu, Fe, Ni, Pb, Zn) was calculated to be between 75-78 % (Kalonji-Kabambi et Bussière 2017, 2018).


identifier: Labat, G. (2019). Analyse structurale de la Zone Imbriquée de Manicouagan (Province de Grenville centrale, Québec, Canada) : mise en évidence d'une tectonique régionale en constriction  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Des portions transversales de discontinuités structurales majeures se retrouvent régulièrement dans les chaînes de montagnes. Bien que courants, l'origine de ces segments reste controversée et peut être multiple. Dans la Province de Grenville, un important segment transversal est situé dans la Zone Imbriquée de Manicouagan (MIZ). Important parce qu'il affecte l'Allochthon Boundary Thrust (ABT), un chevauchement majeur qui apparaît sur toute la longueur de la Province, mais qui n'a pas été particulièrement étudié, important également parce que la MIZ délimite des roches au faciès éclogite, un faciès haute pression et température qui n'est que rarement présent dans la Province de Grenville. Une analyse structurale montre que la déformation dans le Terrane de Gagnon de la Ceinture parautochtone, situé au mur de l'ABT, est caractérisée par une déformation relativement faible, une présence de plis et de leucosomes et une déformation supra-solidus. Inversement, dans le toit de l'ABT, la MIZ est dominée par une forte déformation sub-solidus et une absence de plis. L'ellipsoïde de déformation reconstruite dans cette étude dont la forme allongée (prolate) identifie une déformation en constriction dans la MIZ est incompatible avec l'option d'un pli pour expliquer la forme de l'ABT. Par ailleurs, cette hypothèse d'un pli est également invalidée puisqu'une rotation des structures planaires de la MIZ suivant un axe de pli plongeant vers le SE ne permet pas un regroupement des structures linéaires. L'option d'un pli est donc abandonnée au profit de l'hypothèse d'extrusion de nappe ductile telle que suggérée par d'autres études. Cette option est appuyée par toutes les observations décrites précédemment. La nappe ductile compétente a pu être extrudée grâce à l'interaction entre les contrastes de viscosité dans les rampes du socle agissant comme des pénétrateurs et les contrastes de densité entre les Ceintures allochtone et parautochtone. L'incrément final de la déformation dans la MIZ est daté entre 995 ± 6 et 991 ± 8 Ma (U-Pb sur zircon) à partir de deux échantillons de dykes granitiques déformés. La déformation au mur de l'ABT à l'est de la MIZ est datée à 984 ± 5 Ma à partir d'un leucosome plissé dans un paragneiss. La déformation est synchrone de part et d'autre de l'ABT ce qui permet de comprendre que l'extrusion de la MIZ a eu une influence sur les roches de la Ceinture Parautochtone. Les rampes ainsi que la présence de roches dans les niveaux structuraux supérieurs ont contrôlé l'orientation de la nappe en favorisant une direction pour son exhumation. L'espace limité a été accomodé par une déformation en constriction au sein de la nappe et par une compression dans les roches environnantes. L'interaction de ces phénomènes est la principale raison pour laquelle l'ABT, délimitant la nappe ductile proposée, est transverse à l'orogène.  ABSTRACT: Transverse portions of major structural discontinuities are regularly found in orogens. Although common, the origin of these segments remains controversial and appears to be multiple. One major transverse segment of the Grenville Province is located in the Manicouagan Imbricate Zone (MIZ). It is important because it affects the Allochthon Boundary Thrust (ABT), a prominent structure which appears throughout the Province but is largely understudied, and it is important because the MIZ delimits eclogite facies rocks, a high-pressure and temperature facies that rarely occurs in the Grenville Province. A structural analysis shows that deformation in the adjacent Gagnon Terrane of the Parautochthonous Belt, at the footwall of the ABT, is characterized by low strain, the common presence of folds, leucosomes and supra-solidus deformation. Conversely, the MIZ in the hanging-wall of the ABT, is dominated by a strong, subsolidus deformation and an absence of folds. The strain ellipsoid reconstructed in this study has a prolate shape characterizing a constrictive deformation which is incompatible with a folding option to explain the MIZ transverse shape. In addition, a rotation of planar fabrics along a fold axis plunging towards the SE conflicts with this hypothesis since it does not regroup linear structures. The folding option is discarded in favor of the previously suggested ductile nappe extrusion. This option is supported by all previously described observations. The strong and competent ductile nappe was able to be extruded because of the interaction between viscosity contrasts in basement ramps acting like indentors and density contrasts between the Allochthonous and Parautochthonous Belts. The final increment of deformation in the MIZ is dated between 995±6 and 991±8 Ma (U-Pb on zircon grains) from two samples of deformed granitic dykes. Deformation in the footwall of the ABT east of the MIZ is 984 ± 5 Ma from a folded leucosome of a paragneiss. Deformation is synchronous on both sides of the ABT which makes it possible to understand that the extrusion of the MIZ had an influence on the rocks of the Parautochthonous Belt. The ramps and the presence of parautochthonous rocks in higher structural levels controlled the orientation of the nappe by favoring a direction for its exhumation. The nappe had limited space, which was accommodated by its constrictive internal deformation and compression of the surrounding rocks. The interaction of these phenomena is the main reason why the ABT, delineating the proposed ductile nappe, is transverse to the orogen.


identifier: Carrillo Garcia, A. (2019). Thermal Decomposition of a Rare Earth Ore  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les terres rares (REE) sont des métaux représentés par le Scandium, l'Yttrium et le groupe des lanthanides avec un grand nombre d'applications dans les technologies de pointe. Leur demande croissante, en particulier dans les applications où la durabilité, l'efficacité élevée et les faibles émissions de carbone sont obligatoires, e.g. les aimants permanents pour les éoliennes, en font un métal critique malgré leur abondance. Contrairement à leur nom « rare », les REE se trouvent dans de nombreux gisements répartis dans le monde. D'autre part, la similitude de leurs propriétés physico-chimiques et leur présence à faible teneur dans la plupart de ces gisements, rend le processus d'extraction extrêmement difficile avec une gamme compliquée de traitements et un impact important sur l'environnement.  ABSTRACT: Rare earth elements (REE) are metals represented by scandium, yttrium and the lanthanide group with a vast number of applications in advanced technologies. Their increasing demand especially in applications where durability, high efficiency and low carbon emissions are mandatory, e.g. permanent magnets for wind turbines, makes of them a critical metal despite their abundance. Contrary to their name “rare”, REE are found in many deposits spread around the world. On the other hand, the similarity between their physico-chemical properties and their presence in low grade in most of those deposits, make the extraction process extremely difficult with a complicated array of treatments and a high environmental impact.


identifier: Mireles Nunez, L. K. (2019). Nano-Delivery System of Nitric Oxide  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

title: Nano-Delivery System of Nitric Oxide

abstract: RÉSUMÉ: Avancées récentes en nanotechnologie ont conduit au développement de nanomatériaux magnétiques tels que des nanoparticules d'oxyde de fer (Fe3O4) utilisées comme nanoaporteurs dans des applications de libération de médicaments et considèrent ces nanoparticules comme des candidats à la libération de monoxyde d'azote (NO) pour interagir contre la formation de biofilm. Cette thèse est constituée trois articles, décrivant la méthodologie pour développer un système de nano-libération de monoxyde d'azote avec des nanoparticules d'oxyde de fer superparamagnétique (SPION). Une étude approfondie de la modification de la surface des SPION est rapportée, où il a été montré que les nanoparticules avaient une composition chimique non uniforme et des variations d'un lot à l'autre. L'effet de lavage des SPIONs par dialyse s'est avéré être une méthode inefficace pour l'élimination des espèces chimiques indésirables sur les surfaces, en plus de l'interaction des espèces chimiques avec l'environnement et l'atmosphère a été trouvée, générant une oxydation des espèces. La PEGylation et le revêtement de nanoparticules avec de l'acide dimercaptosuccinique (DMSA) ont été proposés afin d'homogénéiser la surface et permettre à la surface avec des groupes thiol pour attacher des molécules de NO. L'utilisation de techniques de caractérisation à haute sensibilité a permis la démonstration des revêtements de SPIONs avec PEG-dithiol et DMSA, ainsi que l'existence de la liaison covalente S-NO. En tant qu'innovation et contribution à cette thèse de doctorat montre l'attachement chimique de monoxyde d'azote aux SPIONs, comme cela n'a été démontré par aucun outre article de recherche publié avant.  ABSTRACT: Recent advances in nanotechnology have led to the development of magnetic nanomaterials, such as iron oxide nanoparticles (Fe3O4), as nanocarriers in drug delivery applications. We consider such nanoparticles as candidates for nitric oxide (NO) release, to counter biofilm formation. Nitric oxide release is proposed because NO prevents bacterial adhesion on implant surfaces and, subsequently, inhibits biofilms formation.  This thesis contains three papers, describing the methodology to develop a nitric oxide nano-delivery system, using superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs). An extensive study of the surface modification of SPIONs is reported, where it was shown that the nanoparticles had a non-uniform chemical composition and batch-to-batch variations. The washing of SPIONs by dialysis turned out to be an ineffective method for the elimination of unwanted surface chemical species; in addition, the interaction of these chemical species with the atmosphere was found to lead to oxidation. PEGylation of the nanoparticles with PEG dithiol, and coating them with dimercaptosuccinic acid (DMSA), were used to both make the surface uniform and provide thiol groups for anchoring nitric oxide (NO) molecules. The use of highly sensitive characterization techniques permitted the demonstration of SPION coating with both PEG-dithiol and DMSA, as well as the existence of the covalently bonded S-NO. This thesis reveals the chemical attachment of nitric oxide to SPIONs, something that not previously been demonstrated.


identifier: Salas Useche, L. F. (2019). Outils d'appréciation des risques des systèmes essentiels d'une municipalité régionale de comté dans un contexte de changements climatiques  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Depuis les dernières décennies, les impacts occasionnés par les changements climatiques ont augmenté progressivement sur les communautés ainsi que sur les systèmes essentiels tels que l'eau potable, l'électricité, le transport, les télécommunications. Les variations de température et l'augmentation des phénomènes climatiques sont des exemples de menaces importantes pour la fourniture des services ou des ressources essentiels qui peuvent engendrer des conséquences sur la santé et la sécurité de la population ainsi que sur le fonctionnement des communautés. Le gouvernement du Québec propose un processus de gestion des risques depuis maintenant 10 ans. Ce processus permet de mieux comprendre les sinistres et d'anticiper leurs conséquences. Il a également permis le développement d'une expertise en matière de gestion des risques pour différentes organisations. Ce processus itératif est basé sur trois grandes étapes : l'établissement du contexte, l'appréciation des risques et le traitement des risques. Ce projet de recherche s'inscrit dans un contexte de gestion des risques au Québec et il est réalisé de concert avec des municipalités régionales de comté (MRC) qui regroupent plusieurs municipalités sur un territoire délimité. Considérant les multiples parties prenantes impliquées dans une MRC (services municipaux, systèmes essentiels, élus, organismes externes, etc.) l'objectif de cette recherche est de développer des outils qui permettent de coordonner les activités d'appréciation des risques des différentes parties prenantes tout en assurant une cohérence dans l'implantation et la réalisation de cette appréciation. Les outils développés permettent aux gestionnaires des MRC de bien caractériser les systèmes essentiels sur leur territoire et les aléas climatiques qui les concernent. À partir de la combinaison de ces informations, des cartes de vulnérabilités permettront d'effectuer des analyses de cohérence basée sur des situations à l'étude. Ces outils proposés favoriseront la prise de décision ainsi que la capacité de l'ensemble des parties prenantes d'effectuer une gestion collaborative des risques et des conséquences.  ABSTRACT: Over the past few decades, the impacts of climate change have gradually increased on communities and on essential systems such as drinking water, electricity, transport and telecommunications. Temperature variations and the increase in the frequency of climatic events are examples of significant threats to the provision of essential services or resources that can have consequences on the health and safety of the population and the functioning of communities. The Government of Quebec has been proposing a risk management process for 10 years now. This process makes it possible to better understand claims and anticipate their consequences. It has also enabled the development of risk management expertise for different organizations. This iterative process is based on three main steps: context setting, risk assessment and risk treatment. Risk management is therefore becoming increasingly important in order to reduce the exposure of critical systems to climate hazards. This research project is part of a risk management context in Quebec and is carried out in collaboration with regional county municipalities (MRC's), which include several municipalities within a defined territory. Considering the multiple stakeholders involved in a MRC (municipal services, critical systems, elected officials, external organizations, etc.) the objective of this research is to develop tools that make it possible to coordinate the risk assessment activities of the various stakeholders while ensuring consistency in the implementation and implementation of this assessment. The tools developed enable MRC managers to properly characterize the essential systems on their territory and the climatic hazards that affect them. Based on the combination of this information, vulnerability maps will be used to perform consistency analyses based on the situations under study. These proposed tools will support decision-making and the ability of all stakeholders to collaboratively manage risks and consequences.


identifier: Besbes, S. (2020). Performances du média Filtralite® appliqué à la filtration directe à la Ville de Montréal  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'usine Charles-J.-Des Baillets de la Ville de Montréal munie d'un procédé de filtration en ligne, traite généralement une eau brute de bonne qualité. En période de pointe de turbidité, cette dernière se voit affectée par les modifications apportées aux régimes hydrauliques du fleuve Saint-Laurent et de la rivière des Outaouais, particulièrement au printemps lors de la fonte des neiges. C'est ce qui fait en sorte que l'usine éprouve des difficultés à rencontrer les objectifs de turbidité à l'eau filtrée et à conserver une productivité acceptable de ses filtres à sable monocouches. L'objectif principal de ce projet de recherche est d'optimiser l'étape de la filtration en ligne à l'usine Charles-J.- Des Baillets de la Ville de Montréal en termes d'abattement de turbidité et de capacité de production. Dans un premier temps, une étude pilote a été menée de mars à juillet 2019 avec l'unité mobile du CREDEAU.  ABSTRACT: ABSTRAT: The Charles-J.-Des Baillets plant of the City of Montreal, equipped with an in-line filtration process, generally treats raw water of good quality. During peak turbidity periods, the latter is affected by changes in the hydraulic regimes of the St. Lawrence River and the Ottawa River, particularly in the spring during snowmelt. This makes it difficult for the plant to meet filtered water turbidity objectives and maintain good productivity in its single-layer sand filters.The main objective of this research project is to optimize the in-line filtration stage at the Charles-J.- Des Baillets plant in terms of turbidity reduction and production capacity. As a first step, a pilot study was conducted during the months of March to July 2019 with the CREDEAU mobile unit. On the one hand, the study compared the following four filter configurations: (1) sand/anthracite (S/A), (2) two-layer Filtralite® (F/F), (3) plant control sand (S) and (4) single-layer Filtralite® (F). In parallel, the study compared the following 4 ratios of inorganic coagulant PAX-XL1900 vs organic polyDADMAC C592: 0-100, 20-80, 81-19 and 100-0.