identifier: Bergevin, L. (2020). Optimisation de la planification à court terme avec contraintes de trafic dans les mines souterraines  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire s'insère dans l'ensemble des œuvres qui ont pour cible l'optimisation de la planification dans l'univers complexe des mines souterraines. L'approche empruntée dans ce mémoire est de considérer le trafic des véhicules qui est une conséquence aux décisions prises en amont lors de la planification. L'objectif principal est de déterminer des contraintes de trafic à inclure à la planification à court terme afin d'améliorer la productivité des mines souterraines. Afin d'y arriver, trois sous-objectifs ont été érigés. D'abord, il a été nécessaire de modéliser le trafic généré par les activités de production. Ensuite, des contraintes fidélisant la congestion des routes ont été déterminées. Enfin, une validation de l'ajout de ces contraintes à la planification est faite. Plusieurs modèles de programmation par contraintes ont ainsi été créés pour le volet planification et un modèle de simulation a servi à valider l'efficacité de chaque modèle de planification. Au travers de la revue de la littérature à ce sujet, nous constatons que l'inclusion du trafic dans un outil de planification d'une mine souterraine n'a jamais été tentée auparavant. D'ailleurs, le domaine de l'optimisation pour ce type de mine a très peu été couvert auparavant. La majorité des modèles utilisent de la programmation linéaire mixte afin de résoudre le problème de planification à court, moyen et long terme. Récemment, des modèles de programmation par contraintes appliqués au problème d'optimisation de la planification ont soulevé beaucoup d'intérêt. Ces modèles sont beaucoup plus rapides et plus simples à résoudre que ceux en programmation linéaire. Également, plusieurs cas d'application de la simulation au domaine des mines souterraines sont présents dans la littérature. Ce type d'outil a fait ses preuves quant à son efficacité à reproduire un environnement complexe comme une mine souterraine sous format numérique. Dans un premier temps, le modèle de simulation d'une mine souterraine est présenté. Les données de sortie de ce modèle ont été utilisées afin de modéliser le trafic dans la mine souterraine. Le modèle a surtout permis d'utiliser les planifications provenant de modèles de planification afin de réaliser celles-ci dans l'environnement minier numérique. La simulation de ces planifications permet surtout d'éviter toutes perturbations qui pourraient être provoquées par de tels tests sur la mine réelle. Grâce à cet outil, il a été possible de récolter plusieurs résultats en lien avec la réalisation des planifications de 10 scénarios pour chaque modèle de planification afin de valider l'ajout des contraintes de trafic au modèle de programmation par contraintes.`Ensuite, quatre modèles de planification sont présentés. Le modèle CP-M0 sans contraintes de trafic, le modèle CP-M1 avec une somme de trafic en fonction objectif, le modèle CP-M2 avec des contraintes de délais de trafic pour les activités en développement et le modèle CP-M3 avec des contraintes de délais de trafic pour toutes les activités. En simulant les planifications de ces modèles pour tous les scénarios, nous démontrons que le modèle CP-M3 avec des contraintes de trafic permet d'obtenir des planifications plus réalistes. De plus, ce modèle obtient un temps de complétion moyen plus faible que ceux obtenus par le modèle de planification sans contraintes de trafic (CP-M0) sur l'ensemble des scénarios.  ABSTRACT: This master's thesis inserts itself in the global effort being put forth concerning the opti-mization of the underground mines effciency. The approach taken in this master thesis is to consider the underground traffic caused by the short-term planning of the operations. The uttermost objective of this thesis is to determine traffic constraints to include in short-term planning tools to improve the productivity of underground mines. In order to reach this goal, three sub-objectives are presented. Firstly, we model the traffic generated by the mining activities. Secondly, traÿc constraints were created to represent the congestion of an under-ground mine. Lastly, we validate the traffic constraints used in short-term planning tools. Overall, four di˙erent constraint programming models are presented as short-term planning tools as well as a simulation model used for validating the eÿciency of these planning tools. Throughout the literature on the subject of optimization of short-term planning in under-ground mines, we note that including traffic in such tools was never done before. Moreover, the number of articles covering optimization for this kind of mine is very little compared to open-pit mines. The majority of models for underground mines use mixed linear programming in order to solve the short-, medium- and long-term planning problem. Recently, a small amount of constraint programming models applied to the optimization problem was shown to improve drastically the resolution of such problems when compared to linear programming. Also, many cases of application using simulation in underground mines are presented in the literature. This kind of tool as proven itself when it comes to reproducing a complex environment such as an underground mine in a digital format.At first, the simulation model of an underground mine is presented. Output data from this model is used to shape the traffic in the mine. We were able to use the short-term plans from the planning tools as input data for the simulation model and then analyze the performance of such plans in a digital underground mine. Simulating these plans avoids disturbing the real underground mines by testing the generated plans in a digital version of the mine. With this tool, many results linked to the simulation of planning of 10 scenarios were obtained for every planning model. Such results allowed us to validate the addition of traffic constraints to the constraint programming models. Next, four short-term planning models are presented. The CP-M0 model without any traffic constraints, the CP-M1 model with a traÿc sum inserted in the objective function, the CP-M2 model with traÿc delays constraints for development activities and then, the CP-M3 model with traffic delays constraints for every activity. By simulating the plans from these models for all the scenarios, we demonstrate that the CP-M3 model with traÿc constraints produces more realistic plans. Furthermore, this model obtains the lowest makespan average over all the scenarios when compared to the model with no traÿc constraints (CP-M0).


identifier: Usen, N. (2021). Sonochemical Synthesis of Porous Gold Nano- and Micro-Particles in a Rosette Cell  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: La demande pour des nanoparticules d'or s'explique par le fait qu'elles sont biocompatibles et possèdent des propriétés physiques et chimiques adaptées une application théranostique (thermodiagnostic). . La possibilité d'ajuster leur tailler à l'échelle nanométrique leur permet de pénétrer dans les cellules et les tissus, tandis que le contrôle de leur forme permet d'imiter les virus ou d'accéder aux différents canaux du corps. À titre d'exemple, les nanoparticules cavitaires peuvent permettre le chargement d'agents thérapeutiques appliqués dans l'administration de médicament ou pour l'imagerie contrastée améliorant ainsi la capacité de diagnostic. La modification de la surface des nanoparticules à l'aide de polymère furtifs permet aux nanomatériaux d'éviter la détection ainsi que la possibilité d'attacher différentes molécules/ligands. Toutes ces propriétés rendent les nanoparticules d'or essentielles au traitement de plusieurs maladies, d'où l'importance de synthétiser des d'or nanomatériaux de différentes tailles et formes.  ABSTRACT: The demand for gold nanoparticles stems from the fact that they are bio-compatible and possess physical and chemical properties suitable for theragnostic application. The ability to tune their size at the nanoscale enables them to penetrate cells and tissues while control of their shape enables virus mimicry or access to different channels in the body. For example, hollow nanoparticles may enable the loading of therapeutic agents towards drug delivery applications or for image contrast thereby improving diagnostic abilities. Surface modification of nanoparticles with stealth polymers allows for nanomaterials to avoid detection as well as the ability to attach different molecules/ligands. Together these properties allow for gold nanoparticles to be essential in the treatment of several diseases and hence the importance of synthesizing gold nanomaterials of different sizes and shapes.


identifier: Piat, J.-R. (2021). Feuille de route pour la mise en place de système cyber-physique en PME : application dans une meunerie industrielle biologique  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'industrie 4.0 est une stratégie basée sur les nouvelles technologies pour accroître les capacités des entreprises. Une des stratégies de l'industrie 4.0 est notamment de mettre en place des outils pour gérer et valoriser les données d'une entreprise. La valorisation des données permet de convertir les données acquises dans le cycle de vie des produits en des connaissances produisant de la valeur ajoutée. L'entreprise est ainsi capable d'améliorer ses performances industrielles avec un meilleur accès aux informations, une modification de l'organisation des processus et de meilleures prises de décision. La gestion des données est alors au centre des problématiques de l'entreprise qui doit être capable de collecter, transmettre, stocker, traiter, visualiser et appliquer ses données. Cette gestion nécessite que les sources de données et les systèmes de contrôle interopèrent entre eux. Ce besoin est notamment adressé par les nouvelles technologies de l'industrie 4.0, dont les systèmes cyber-physiques (CPS) qui permettent d'intégrer les technologies informatiques dans le monde physique. Cependant, le besoin et l'intégration des technologies dépendent de l'environnement de l'entreprise. Des approches et des méthodes ont été développées pour accompagner les différentes entreprises dans leur adoption des outils de l'industrie 4.0 mais certaines entreprises ont encore des difficultés.   Les petites et moyennes entreprises (PME) font partie des entreprises où l'adoption des nouvelles technologies dans leurs processus reste problématique. D'une part, les approches ne sont pas adaptées aux environnements particulièrement contraints des PME par rapport aux grandes entreprises. D'autre part, peu d'approches détaillent la mise en œuvre concrète des technologies dans un contexte industriel, et en particulier pour répondre aux problématiques d'interopérabilité et d'hétérogénéité des systèmes. Ce mémoire propose une feuille de route pour mettre en place un système cyber-physique (CPS) en contexte de PME. Cette feuille de route décrit chacune des étapes nécessaires pour connecter l'ensemble des sources de données d'une entreprise et gérer ces données. Le CPS est le système central de cette architecture qui permet aux sources de données d'interopérer et qui fournit une infrastructure supportant la valorisation des données. Le CPS offre un accès aux informations et aux services à toutes les entités (humaines, machines et organisationnelles) en temps réel et de façon décentralisée. L'entreprise peut ainsi redéfinir l'organisation des processus et des systèmes et créer un système de pilotage plus réactif avec des prises de décisions basées sur les données. Dans le but de construire cette feuille de route, une démarche scientifique basée sur des observations du terrain et des retours d'expérience a été réalisée. Un partenaire industriel a été impliqué pour comprendre les problématiques industrielles réelles et pour étudier les solutions présentes dans la littérature dans un contexte pratique. Ce partenaire est La Milanaise, une meunerie biologique de la région de Montréal. La feuille de route proposée utilise une approche agile, une architecture orientée service (SOA) et des compétences jugées génériques pour pallier aux défis particuliers des PME. Les méthodes agiles s'appuient sur des cycles de développement courts avec des itérations de révisions. Ces méthodes sont très utilisées dans le développement informatique car elles permettent de répondre aux besoins de façon dynamique. Dans notre cas, elles permettront d'adapter les solutions aux contextes des PME. Plusieurs itérations ont été réalisées chez le partenaire industriel pour mettre en œuvre la feuille de route actuelle, qui a permis d'implanter un CPS dans un contexte de PME. Notre étude montre que la phase d'intégration des outils dans les processus est une étape difficile. L'implantation d'un CPS modifie les processus en offrant des capacités de surveillance et d'aide à la décision, ce qui implique des changements organisationnels, notamment dans les responsabilités des employés. Les employés doivent prendre le temps d'utiliser les outils implanter mais cela nécessite une compréhension des solutions et des bénéfices et une culture technologique et organisationnelle adéquat dans l'entreprise. Une des solutions pour accompagner la transition des employés est de nommer un responsable pour gérer les modifications organisationnelles et faire le lien entre les utilisateurs et les développeurs.  ABSTRACT: Industry 4.0 is a strategy based on emerging technologies to increase the capabilities of industry. One of the strategies of Industry 4.0 is to implement tools to manage the company's data. Big data enables the conversion of data acquired during the product life cycle into knowledge that produces added value. The company is thus able to improve its industrial performance with better access to information, with modifications of the organization and data-driven decision making. Data management is therefore a key element in the company's strategy, which must be able to collect, transmit, store, process, visualize and apply its data. This management requires that data sources and control systems interoperate with each other. This need is notably addressed by the new technologies of Industry 4.0, including cyber-physical systems (CPS) that allow the integration of computer technologies in the physical world. However, the need and the integration of technologies depend on the business environment. Approaches and methods have been developed to support individual companies in their adoption of Industry 4.0 tools, but some companies still struggle.   Small and medium-sized enterprises (SME) are among the companies where the adoption of new technologies in their processes remains problematic. On the one hand, the approaches are not suited to the particularly constrained environments of SME compared to large companies. On the other hand, few approaches detail the concrete implementation of technologies in an industrial context, and in particular to address the issues of interoperability and heterogeneity of systems. This paper proposes a roadmap for implementing a cyber-physical system (CPS) in an SME context. This roadmap describes each of the steps required to connect all of an enterprise's data sources and to enable them to manage that data. The CPS is the central system in this architecture that enables data sources to interoperate and provides an infrastructure that supports Big Data. The CPS provides access to information and services to all entities (human, machine and organizational) in real time and in a decentralized manner. This allows the company to redefine the organization of processes and systems and create a more responsive management system with data-driven decision making. In order to build this roadmap, a scientific approach based on field observations and feedback was carried out. An industrial partner was involved to understand the real industrial problems and to study the solutions present in the literature in a practical context. This partner is La Milanaise, an organic flour mill in the Montreal area.


identifier: Basilico, G. (2020). Agent-Based Systems and Dynamic Multi-Agent Scheduling for Fleet Management in Underground Mines: Towards Mining 4.0  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse présente un système multi-agents et une stratégie d'ordonnancement dynamique multi-agents pour la gestion de la flotte d'équipements dans les mines souterraines. Les activités de gestion de la flotte visées, plus spécifiquement, sont le dispatching, le routage et la gestion du trafic des véhicules miniers, qui concernent respectivement: l'attribution de la destination suivante à un véhicule qui vient de terminer une tâche; le choix de l'itinéraire à suivre pour atteindre la destination visée; la coordination du trafic dans le réseau de transport souterrain, qui se compose de segments de tunnel bidirectionnels à une seule voie. Afin de reproduire le comportement et d'évaluer les performances du système de gestion de la flotte à base d'agents proposé, un modèle de simulation à base d'agents d'une mine d'or souterraine canadienne est conçu en utilisant AnyLogic. Les résultats de l'étude de simulation indiquent que, en adoptant la solution proposée dans ce mémoire, le système minier serait en mesure d'atteindre des volumes de production plus élevés, une plus grande capacité d'expansion du réseau souterrain, et une meilleure réactivité à la demande des zones de travail souterraines qu'actuellement. Ceci est synonyme de meilleure efficacité du système logistique et productif. De plus, on observe une amélioration de la performance du goulot d'étranglement du système, une meilleure utilisation des ressources et une diminution du nombre de kilomètres parcourus par tonne de minerai extrait. Ceci est synonyme de meilleure efficience du système logistique et productif. Enfin, grâce au système de gestion de flotte multi-agents, la mine bénéficie d'une agilité et d'une auto-organisation accrues. La solution proposée s'intègre dans le paradigme Industrie 4.0 et constitue les premiers pas vers la “mine intelligente”. Dans cette optique, une des contributions de ce mémoire est de détecter les améliorations ponctuelles des indicateurs clés de performance de la mine, et ainsi de quantifier les retours sur l'investissement dans l'Industrie 4.0.  ABSTRACT: his thesis presents an agent-based system and a dynamic multi-agent scheduling strategy for fleet management in underground mines. The fleet management activities addressed are dispatching, routing and traÿc management of mining vehicles, which deal respectively with: the assignment of the next destination to a vehicle that has just completed a task; the choice of the route to be followed to reach the selected destination; the coordination of vehicle traffic in the underground transportation network, made up of one-lane bi-directional tunnel segments. To evaluate the proposed solution, an agent-based simulation model of a Canadian underground gold mine is built with AnyLogic. By implementing the agent-based system incorporating the dynamic multi-agent scheduling strategy in the digital replica of the mine, it is in fact possible to reproduce its behaviour and evaluate its performance. In the light of the results of the simulation study, the designed agent-based fleet management system proves to outperform the one currently employed by the mine under investigation. The main key performance indicators, related on the one hand to the effectiveness and on the other to the efficiency of the logistics and production system, are in fact found to be improved. Adopting the proposed solution would ultimately mean embracing the Industry 4.0 paradigm and taking the first steps towards the “smart mine”. Against this background, the main achievement of this study is to capture precise improvements in mining key performance indicators, and thus quantify the returns on investment in Industry 4.0.


identifier: Etienne, F. (2021). Simulation de l'impact de vagues induites par le ballottement sur les parois des cuves de transport de gaz naturel liquéfié maritime  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente une formulation éléments finis permettant la résolution d'écoulements compressibles instationnaires avec une partie supersonique. L'objectif principal est de pouvoir modéliser l'impact de vagues sur une paroi afin d'avoir des données sur les pressions d'impacts pariétales. On commence par expliciter les équations de Navier-Stokes compressibles que ce soit pour un liquide faiblement compressible ou pour un gaz parfait. Ces équations sont ensuite résolues par la méthode des éléments finis couplée à la méthode des Backward Differentiation For- mula (BDF) pour la discrétisation temporelle. L'interface entre deux fluides non miscibles est modélisée à l'aide d'une formulation Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) permettant la déformation de l'interface Liquide-gaz. Différentes formulations sont également développées pour le déplacement du point de contact de l'interface sur la paroi dans le cas où son dépla- cement serait supersonique. Une méthode d'adaptation de maillage est également présentée pour les cas où l'erreur sur la déformation du maillage ou sur une variable serait trop élevée. Ces outils sont utilisés lors d'un cas de choc de Rankine-Hugoniot et d'impact d'un cylindre d'eau sur paroi fixe permettant de valider les développements effectués. Pour le cas qui nous intéresse, à savoir un cylindre d'eau sur paroi fixe avec une vitesse initiale, les résultats obtenus sont prometteurs pour la suite mais d'autres développements doivent être effectués pour représenter au mieux un impact de vague réel tel que une formulation pour la formation du jet.  ABSTRACT: This essay presents a finite element formulation to solve compressible unsteady flow with a supersonic part. The main objective is to model the wave impact and to produce data of its pressure onto a wall. First, this essay will present the compressible Navier-Stokes equations for a faint compressible liquid and a compressible gas. These equations are solved with the finite element method combined with the Backward Differentiation Formula (BDF) method for temporal discretiza- tion. Additionally, the interface between two immiscible fluids with the Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) formulation is modeled to consider a Liquid-Gas interface deformation. Var- ious formulations have been developed to move the interface contact point on the wall in the event of supersonic velocity of the contact point. A mesh adaptation method is displayed to capture whether the deformation error or one of the variables error is too high. These developments are used during a case of the Rankine-Hugoniot shock and the impact of cylindrical-figured water to confirm the developments that have been created. The case of cylindrical-figured water that impacts a wall with an initial boost of speed provides encour- aging results for future research, however further developments are needed to represent an accurate case of a wave impact similar to a jet motion appearance.


identifier: Charpentier, T. (2021). Écoulement d'un jet impactant un faisceau de cylindres : vélocimétrie par image de particules et simulations numériques  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le cœur d'un réacteur nucléaire est principalement refroidi par un écoulement d'eau axial à haute vitesse qui permet la production de vapeur, et la production d'énergie. Lors du fonctionnement nominal, cet écoulement suffit à conserver les barres d'uranium à leurs températures de fonctionnement. En revanche, dans le cas d'une perte accidentelle de liquide de refroidissement (LOCA), de forts gradients de pression peuvent apparaître au sein du faisceau de combustible. Pour limiter ce risque, des perçages ont été faits sur les plaques déflectrices qui entourent le cœur, qui entraînent la création de jets transverses localisés qui viennent impacter les cylindres. Ces derniers peuvent donner lieu à des vibrations induites par l'écoulement et provoquer une fatigue sur les barres de combustibles, qui avec le temps peuvent se briser. La majeure partie des études qui traitent de cette géométrie se concentrent sur la vibration des cylindres, et non les phénomènes visibles dans l'écoulement qui en sont responsables. Dans cette étude des mesures avec la méthode de vélocimétrie par image de particules (PIV) ainsi que des simulations numériques directes (DNS) ont été utilisées. L'obtention de champs de vitesses ainsi que des quantités turbulentes pour différents arrangements de cylindres et excentricités du jet, dans un faisceau équitablement espacé (rapport d'écart entre les cylindres, P/D = 1.32) ont été obtenus pour des nombres de Reynolds du jet de 17.5 × 103 et 2.3 × 103. Le but de ces mesures est d'identifier quels sont les cylindres responsables des principaux effets turbulents et de comprendre les effets vibratoires qu'ils engendrent dans l'écoulement. Lorsque la buse du jet est alignée sur la zone intercylindres, la distribution de la vitesse de l'écoulement autour des cylindres n'est pas uniforme, mais asymétrique, résultat de la position bistable visible pour deux cylindres en parallèle avec cet écartement. En revanche, le cas du jet centré sur le centre d'un cylindre permet d'obtenir une répartition plus symétrique de la vitesse dans le faisceau. Indépendamment de l'alignement du jet par rapport au faisceau, l'écoulement s'oriente dans la direction transverse au jet après le passage de la première rangée de cylindres suite à l'apparition de phénomènes turbulents. Ces derniers limitent aussi la progression dans le faisceau, la vitesse est réduite à 20 % de celle du jet après trois rangées. L'énergie cinétique du jet est en premier lieu redistribuée en contrainte de Reynolds normale à l'axe de l'écoulement suite au passage des premiers cylindres, puis en contrainte de Reynolds normale à la direction transverse dans leurs sillages.  ABSTRACT: Nuclear fuel assemblies are exposed to primarily high-speed axial flow during operation in order to cooldown the fuel rods. To mitigate the risks of high pressure gradients in case of a loss-of-coolant accident (LOCA), strategically located LOCA holes have been placed around the core. The side effect of these LOCA holes is that they allow for localised crossflow jets to impinge on the fuel assembly, which can give rise to flow-induced vibrations and possible mechanical degradation of the fuel rods over the long term, which can lead to catastrophic failures. Studies of this particular geometry are mostly focused on the vibrations of the rods themselves and not on the flow patterns inducing them. In this study particle image velocimetry (PIV) and direct numerical simulations (DNS) are used to obtain velocity profiles and fluctuations in a confined six by six cylinder array for a jet Reynolds number of 17.5 × 103 for experimental work and 2.3 × 103 for the simulations. The goal is to understand the contribution of each cylinder in the flow pattern and identify those responsible for turbulence effects. We consider various configurations of equally spaced cylinders (pitch to diameter ratio, P/D = 1.32) as well as different eccentricities of the jet impacting the bundle. When the nozzle is aligned on the pitch zone between two cylinders, a biased flow pattern is identified, leading to an asymmetrical distribution of the velocity in the bundle and a bi-stable situation. In contrast, when the alignment is done on the centre of a cylinder, a rather symmetrical and more stable flow pattern emerges. Independently of the configuration, the momentum of the jet is first lost to the streamwise normal Reynolds stress component within the pitch zones of the leading set of cylinders and later to the transverse normal Reynolds stress component in their wake. The turbulent effects created by the first row of cylinder also lead to a downward (or upward) direction along the transverse direction of the flow. The reduced spacing between two cylinders is responsible for localized jet-like flows which deteriorate rapidly the kinetic energy of the impinging jet limiting its development downstream. The velocity in the bundle after three rows of cylinders is only 20 % of the initial velocity, resulting in a significant decrease in flow rate downstream. Strouhal numbers after the first row differ from known experimental results of tandem and side-by-side cylinders for similar spacing ratios. For tightly spaced bundles, it is not possible to infer the behavior from the flow past a pair of cylinders.


identifier: Raynaud, G. (2021). Study of Physics-Informed Neural Networks to Solve Fluid-Structure Problems for Turbine-like Phenomena  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les réseaux de neurones informés de la physique (PINNs) décrivent une grandeur physique comme une fonction continue dans l'espace et le temps, par exemple les champs de vitesse et de pression pour un écoulement fluide. Cette méthode sans maillage permet de résoudre non seulement des équations aux dérivées partielles à partir de conditions initiales et aux limites (des problèmes directs) mais également de retrouver des paramètres inconnus dans le modèle théorique à partir de données fournies au préalable (expériences, simulations) en même temps que se fait la reconstruction de la solution. Dans ce dernier cas, on parle de problèmes inverses et les PINNs sont capables de les résoudre de la même manière que des problèmes directs grâce aux réseaux de neurones qui minimisent efficacement les écart aux données fournies ainsi que les résidus des équations différentielles. Ce mémoire présente les fondamentaux mathématiques des PINNs qui permettent de les prendre en main, notamment dans le cas de la mécanique des fluides. Nous avons par la suite développé une approche modale afin de résoudre des phénomènes vibratoires avec une plus grande efficacité que les PINNs classiques. Nous avons également montré que les PINNs sont robustes dans une certaine mesure lorsqu'ils sont confrontés à des mesures incomplètes, éparses ou bruitées et dans les différents exemples nous avons tenté de montrer comment cela pourrait être utile pour améliorer la qualité et la quantité des données dans le cadre de résultats expérimentaux. Enfin, nous avons exploré plusieurs pistes pour prendre en compte les vibrations dûes aux interactions fluide-structure, bien que les premiers résultats soient à ce jour non conclusifs.  ABSTRACT: Physics Informed Neural Networks (PINNs) encode a physical quantity as a continuous func- tion in space and time, for example velocity and pressure fields for a fluid flow. This meshless method allows to solve not only partial differential equations (direct problems) but also to find unknown parameters in the theoretical model from provided data (experiments, simula- tions) while reconstructing the solution field. In the latter case, we are referring to inverse problems and PINNs are able to solve them in the same way as direct problems thanks to neural networks that efficiently minimize the distance from the provided data as well as the residuals of the differential equations. This thesis presents the mathematical basis of PINNs in order to be able to use them espe- cially in the context of fluid mechanics. We have then developed a modal approach to solve vibration effects with a higher efficiency than the classical PINN approach. We have also shown that PINNs are robust when confronted with incomplete, sparse or noisy simulated measurements. In the test cases along this thesis we put a stress on how PINNs could be useful to improve the quality and quantity of data from an experimental set-up. Finally, we have explored several avenues to take into account vibrations due to fluid-structure interac- tions, although the first results are so far non-conclusive.


identifier: Bonnichon, M. (2021). Méthodes de capture de chocs instationnaires et leur implémentation pour la méthode des éléments finis  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire s'intéresse à la stabilisation des écoulements pouvant présenter des discontinui- tés et des chocs, notamment les écoulements compressibles. La simulation des équations de Navier-Stokes avec la méthode des éléments finis peut présenter des instabilités, c'est pour- quoi de nombreux schémas de stabilisation ont vu le jour, comme SUPG (Streamline-Upwind Petrov Galerkin). En présence de chocs, des oscillations supplémentaires apparaissent, il est nécessaire de mettre en place de la capture de choc pour les atténuer. Nous utilisons une formulation unifiée des équations de Navier-Stokes, en variables primi- tives. De cette façon, les équations sont définies pour les écoulements compressibles comme incompressibles, ce qui nous permet de chercher à implémenter une capture de choc univer- selle, qui fonctionne pour tout type d'écoulements laminaires. Après avoir adapté de la littérature deux opérateurs de capture de choc s'ajoutant à SUPG, nous avons évalué leurs performances sur deux cas tests : un cas de convection-diffusion et un tube à choc. Chacune des deux méthodes apporte une amélioration des résultats, bien qu'elle s'accompagne de difficultés de convergence lors de la résolution du système d'équations. De plus, les méthodes ne sont efficaces que pour un cas test donné chacune, et non les deux. Les sources de la plupart des difficultés rencontrées ont été identifiées. Ainsi des suggestions pour l'amélioration de la précision des méthodes et pour une meilleure universalisation ont pu être proposées.  ABSTRACT: This work is devoted to the stabilization of flows that may present discontinuities and shocks, in particular compressible flows. The simulation of the Navier-Stokes equations with the finite element method can present instabilities. To prevent that, many stabilization schemes have been developed, such as SUPG (Streamline-Upwind Petrov Galerkin). When shocks are involved, additional oscillations appear, we need to add shock capture to dampen them. We use a unified formulation of the Navier-Stokes equations, in primitive variables. This way, the equations are defined for both compressible and incompressible flows, which allows us to try to implement a universal shock capture, which will work for all types of laminar flows. After adapting from the literature two shock capture methods in combination with SUPG, we have evaluated their performances on two test cases: a convection-diffusion case and a shock tube. Each of the two methods brings an improvement of the results, although they are affected by convergence difficulties when solving the system of equations. Moreover, the methods are only effective for one given test case each, not both. The sources of most of the difficulties encountered have been identified. Thus, suggestions for improving the accuracy of the methods and for a better generalization have been proposed.


identifier: Bilodeau-Calame, M. (2021). Fabrication de transistors organiques électrochimiques par électropolymérisation  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les transistors organiques électrochimiques sont des dispositifs électroniques mettant en application les propriétés semi-conductrices des polymères conjugués. Ces dispositifs consistent en trois électrodes dont deux, nommément la source et le drain, sont reliées par un polymère conducteur, formant ainsi le canal. Celui-ci est séparé de la troisième électrode par un électrolyte. C'est cette électrode qui permet de moduler la conductivité du canal par une réaction d'oxydo-réduction. Ces transistors sont en écrasante majorité fabriqués par impression ou par étapes successives de photolithographie. Cependant, les premiers transistors de ce type étaient fabriqués par électropolymérisation, une technique consistant à synthétiser ces polymères directement sur une surface métallique en y appliquant un courant électrique. Certaines publications récentes également ont exploré cette voie de fabrication, mais cette avenue est encore peu explorée. Dans cette étude, l'électropolymérisation comme méthode de dépôt du canal a été explorée plus en détail. Cette méthode de synthèse possède de nombreux avantages quant aux différents paramètres pouvant être variés, offrant davantage de contrôle en ce qui a trait aux propriétés des films obtenus, notamment morphologiques et électriques.  ABSTRACT: Organic Electrochemical Transistors are electronic devices applying the semi-conducting properties of conjugated polymers. These device consist in three electrodes, two of them being connected by a conducting polymer, forming the channel. The latter is separated of the third electrode by an electrolyte. The modulation of the channel conductivity by a redox reaction relies on this electrode. These transistors are fabricated in a large majority either by printing or by successive photolithography steps. However, the first transistors of this type were fabricated by electropolymerization, a technique consisting in synthetizing these polymers directly on a metallic surface by applying an electrical current. A few recent publications have also explored this way of fabrication, but this method still requires a lot of investigation. In this study, electropolymerization as a method of channel material deposition was investigated in more detail. This method of synthesis brings many advantages concerning the different parameters that can be varied, offering more control relatively to the properties of the obtained films, especially morphological or electrical.


identifier: Fromentin, G. (2021). Caractérisation d'un écosystème économique local  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'essor du transport maritime par containers et la baisse des coûts de transport amenée par le pétrole a permis un fort développement des échanges entre régions parfois éloignées. Depuis lors, il existe une très importante mondialisation pour un grand nombre de domaines de l'activité humaine. Cependant les territoires peuvent devenir vulnérables lorsque les échanges ne sont plus possibles, les ressources ne pouvant plus arriver. C'est le cas par exemple avec des perturbations comme la pandémie de COVID-19, qui a fortement réduit les échanges entre pays. Les acteurs locaux cherchent alors à garantir une autonomie de leur territoire pour réduire leurs vulnérabilités. L'approche proposée dans ce projet de recherche s'inscrit dans un élan de soutien aux économies locales, et vise à proposer aux acteurs du développement local des outils pour mieux connaître leur territoire et le renforcer. Pour développer ces outils ce travail de maîtrise étudie les interactions entre acteurs économiques au sein de certains de leurs regroupements, nommés Écosystèmes Économiques Locaux (ÉÉL). L'objectif principal de ce projet de recherche est de définir précisément la notion d'ÉÉL, et de fournir une démarche générale afin de caractériser un tel regroupement. Il doit aussi permettre d'identifier des leviers d'actions à mettre en place pour renforcer l'économie locale sur un territoire. Afin d'atteindre ces objectifs, ce travail de maîtrise a bénéficié des expertises conjointes du Centre Risque & Performance (CRP) et du Centre Local de Développement (CLD) de Brome-Missisquoi. Une approche de recherche-action a été utilisée pour favoriser les échanges avec le milieu utilisateur et fournir des résultats au plus proche des besoins du terrain. Des paramètres clés pour définir un ÉÉL et le caractériser ont d'abord été identifiés. Une démarche de caractérisation d'un ÉÉL a ensuite été développée puis affinée sur deux ÉÉL connus du territoire de la Municipalité Régionale de Comté (MRC) de Brome-Missisquoi. Certains leviers d'actions ont été identifiés, et une étude des ÉÉL à travers la représentation cartographique de leur résilience a permis d'obtenir des leviers d'actions pour agir sur des ÉÉL de grande taille. Au cours de ce projet de recherche, l'importance de l'étude des interdépendances des acteurs autour d'enjeux économiques particuliers du territoire s'est dégagée. Le rôle d'animateur d'un écosystème s'est aussi imposé comme central pour permettre le développement et le maintien des interactions sur un territoire. Ce travail de maîtrise a permis d'obtenir une définition de la notion d'ÉÉL mais aussi une nomenclature des différents types d'ÉÉL qu'il est possible de rencontrer. Une démarche de caractérisation a été fournie avec des recommandations pour l'avenir. Enfin ce projet ouvre la voie à l'étude de la résilience des territoires à travers les interdépendances entre acteurs, et à la représentation cartographique d'une telle résilience.  ABSTRACT: The development of maritime transport by container and the reduction in transport costs brought about by oil has allowed a strong development of trade between distant regions. Since then, there has been a great increase in globalisation in many areas of human activity. However, territories can become vulnerable when trade is no longer possible, as resources no longer arrive. This is for example the case with disruptions such as the COVID-19 pandemic, which greatly reduced trade between countries. Local actors then seek to guarantee the autonomy of their territory to reduce their vulnerabilities. The approach proposed in this research project is part of an initiative to support local economies, and aims to provide local development actors with tools to better understand their territory and strengthen it. To develop these tools, this master's degree work studies the interactions between economic actors within some of their groupings, called Local Economic Ecosystems (LEE). The main objective of this research project is to precisely define the notion of LEE, and to provide a general approach to characterise such a cluster. It should also allow the identification of action levers to be put in place to strengthen the local economy on a territory. In order to achieve its objectives, this master's degree work benefited from the joint expertise of the Centre Risque & Performance and the Brome-Missisquoi's Local Development Center. An action-research approach was used to promote exchanges with the user community and provide results that were as close as possible to the needs of the actors. Key parameters for defining and characterizing a LEE were first identified. A process for characterizing a LEE was then developed and refined for two known LEEs in the territory of the Brome-Missisquoi Regional County Municipality. Certain levers for action were identified, and a study of the LEEs through the mapping of their resilience made it possible to obtain levers for action on large LEEs. During this research project, the importance of studying the interdependencies of actors around specific economic issues in the territory became apparent. The role of an ecosystem facilitator also emerged as central to the development and maintenance of interactions in a territory. This master's degree work made it possible to obtain a definition of the concept of LEE and a nomenclature of the different types of LEEs that can be encountered. A characterisation approach was provided, with recommendations for the future. Finally, this project opens the way to the study of the resilience of territories through the interdependencies between actors, and to the cartographic representation of such resilience.


identifier: Brunet, C. M. (2021). L'énergie solaire à l'épreuve du développement durable  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

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abstract: RÉSUMÉ: « Prendre d'urgence des mesures pour lutter contre les changements climatiques et leurs répercussions » est un objectif mobilisateur, placé au 13ème rang des 17 Objectifs du Développement Durable adoptés en 2015 par l'Assemblée générale des Nations Unies. Dans ce contexte fébrile, les énergies renouvelables ont une place de choix. Du fait de leurs caractéristiques d'exploitation (coûts d'installation en baisse, absence de génération de gaz à effet de serre), elles représentent un espoir tangible pour concilier progrès technologique et développement humain. Cet espoir est particulièrement important dans les régions du monde où la pauvreté énergétique ciblée par l'Objectif du Développement Durable 7 (« garantir l'accès de tous à des services énergétiques fiables, durables et modernes, à un coût abordable ») pourrait être comblée par l'utilisation d'une richesse naturelle et abondante, celle du soleil. Notre recherche a pour thème général la cohérence entre énergie solaire et développement durable. Nous nous interrogeons sur la teneur des impacts des Centrales solaires photovoltaïques sur le développement durable, en particulier sur la lutte contre la pauvreté et le déficit énergétique. Ces impacts sont identifiés, analysés et comparés grâce à une grille d'analyse comprenant six catégories d'impacts (social, économique, territoire/gouvernance, énergétique, eau/sécurité alimentaire, situation des femmes) identifiés sur quatre niveaux géographiques (local, régional, national, international. Notre stratégie de recherche est basée sur six études de cas localisées dans quatre régions du continent africain (Burkina Faso, Madagascar, Maroc, Rwanda, Sénégal, et Afrique du Sud) en utilisant une approche qualitative et quantitative comprenant la création d'un indice de durabilité spécifique aux Centrales solaires. Cette stratégie de recherche passe par l'utilisation d'une approche multiscalaire menée au travers de la science de la durabilité. Considérant la teneur de la littérature actuelle, limitée et parcimonieuse, nos résultats contribuent à une meilleure compréhension des enjeux et impacts d'une transition énergétique basée sur une énergie renouvelable utilisant le rayonnement solaire. Après avoir défini les forces en présence (acteurs et systèmes), notre analyse révèle l'importance de plusieurs enjeux. Outre les enjeux relatifs à la fabrication des systèmes photovoltaïques (impact sur l'environnement et risques pour les êtres vivants, raréfaction des métaux utilisés), la recherche met en lumière l'enjeu de l'évaluation de la durabilité du photovoltaïque en touchant du doigt comment certains Objectifs pour le Développement Durable (accès à l'eau, lutte contre la pauvreté, inégalités) peuvent être affaiblis ou contrariés du fait de son utilisation. D'un point de vue éthique, la transition énergétique pourrait aboutir à des situations d'injustice énergétique, ou de choix politiques pouvant limiter l'équité sociale. Nous identifions également les risques accompagnant l'exploitation des Centrales solaires photovoltaïques en évoquant leur contexte d'insertion du local à l'international. Bref, les enjeux de développement durable liés à l'utilisation de l'énergie solaire photovoltaïque relié au réseau électrique touchent tant la problématique des habitats naturels, de l'accès aux ressources, que la santé, la sécurité alimentaire, et le développement humain. Dans quelles mesures les centrales solaires photovoltaïques contribuent-elles au développement durable, dans une stratégie d'amélioration de la sécurité énergétique et de réduction de la pauvreté ? Plusieurs réponses sont possibles. La plus appropriée est la suivante : les centrales solaires ont une contribution limitée au développement durable ; des mesures correctives adaptées leur permettraient de participer à améliorer la sécurité énergétique et la lutte contre la pauvreté. De notre recherche émerge un modèle de durabilité basé sur des variables contextuelles et structurelles qui permet d'agir sur cette amélioration. Ce modèle suppose une gouvernance appropriée par les États concernés. Nous formulons plusieurs recommandations détaillant des mesures correctrices. Elles visent à placer l'utilisation de ces systèmes énergétiques photovoltaïques dans une vision stratégique, réaliste et prudente à la portée d'exploitants déterminés à bénéficier de ce potentiel. Sont mis à contribution la responsabilité sociale de l'entreprise mais également les acteurs publics stimulés par l'augmentation de leur capacité énergétique, la réduction du recours aux énergies fossiles productrices de gaz à effet de serre, et leur engagement global à la lutte contre le changement climatique.  ABSTRACT: "Take urgent action to combat climate change and its impacts" is a mobilizing goal, placed 13th among the 17 Sustainable Development Goals adopted in 2015 by the United Nations General Assembly ». In this feverish context, renewable energies have a special place. Because of their operating characteristics (lower installation costs, absence of generation of greenhouse gas), they represent a tangible hope for reconciling technological progress and human development. This hope is particularly significant in regions of the world where the energy poverty targeted by Sustainable Development Goal 7 (“ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy”) could be alleviated by the use of an abundant natural wealth, the sun. The general theme of our research is the coherence between solar energy and sustainable development. We investigate the impacts of photovoltaic solar power plants on sustainable development and especially focus on the fight against poverty and the energy deficit. These impacts are identified, analyzed and compared using an analysis grid made up of six categories of impacts (social, economic, territory/governance, energy, water/food security and the situation of women) identified on four levels (local, regional, national and international). Our research strategy is based on six case studies located in four regions of the African continent (Burkina Faso, Madagascar, Morocco, Rwanda, Senegal, and South Africa) using a qualitative and quantitative approach including the creation of a sustainability index specific to solar power plants. This research strategy involves the use of a multi-scalar approach conducted through the science of sustainability. Considering the content of the current, limited and scarce literature, our results contribute to a better understanding of the challenges and impacts of an energy transition based on renewable energy using solar radiation. After defining the forces involved (actors and systems), our analysis reveals the significance of several stakes. Besides to the challenges relating to the manufacturing of a photovoltaic system (impact on the environment and risks to living things, scarcity of the metals used), the research highlights the issue of assessing the sustainability of photovoltaics by pointing out how certain Sustainable Development Goals (access to water, fight against poverty, inequality) can be weakened or thwarted by its use. From an ethical point of view, the energy transition could lead to situations of energy injustice or political choices that could limit social equity. We also bring together the risks accompanying the operation of photovoltaic solar power plants by evoking their context of integration from the local context to international. In short, the challenges of sustainable development linked to the use of on-grid photovoltaic solar energy affect the issue of natural habitats, access to resources, as well as health, food security, and human development. To what extent do photovoltaic solar power plants contribute to sustainable development, in a strategy to improve energy security and reduce poverty? There are many possible answers. The following is the most appropriate: solar power plants have a limited contribution to make to sustainable development ; appropriate corrective measures would allow them to participate in improving energy security and the fight against poverty. From our research emerges a model of sustainability based on contextual and structural variables that allows to act on this improvement. This model assumes appropriate governance by the states involved. We make several recommendations detailing corrective measures. They aim at placing the use of these photovoltaic energy systems in a strategic, realistic and prudent vision within the reach of operators who are determined to take advantage of this potential. Corporate social responsibility is also involved, as well as public actors stimulated by the increase in their energy capacity, the reduction in the use of fossil fuels producing greenhouse gases and their overall commitment to the fight against climate change.


identifier: Margier, M. (2021). Analyse de similarité de kits de phishing en PHP, HTML et JavaScript  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le phishing est une menace qui demeure active et en pleine croissance. Avec la pandémie de la COVID-19, l'année 2020 a vu un pic avec plus de 200 000 attaques signalées. Les attaquants déploient typiquement du code source sur un serveur de site web pour usurper une marque, ou imiter une situation dans laquelle il est attendu de l'utilisateur de renseigner des informations personnelles que les attaquants convoitent (comme des identifiants, numéros de carte de crédit, etc.). Les kits de phishing sont un ensemble de fichiers prêts à être déployés, qui peuvent simplement être copiés sur un serveur web et être quasiment utilisés tels quels. Les attaques de phishing sont un sujet qui a été largement exploré sous l'angle de la contre- mesure, avec la détection de spam dans les courriels, ou l'identification de sites web de phishing. Cependant, peu d'études se focalisent sur le code source côté serveur des kits de phishing, en partie à cause de sa difficulté d'accès. Dans ce travail, on considère l'analyse statique de la similarité du code source PHP, JS, HTML de 20 871 kits de phishing, totalisant plus de 180 millions de lignes de code. Ces kits ont été collectés pendant des attaques de phishing par des équipes de sécurité informatique. L'approche proposée peut aider à classer des kits collectés comme étant des « proches co- pies » ou « sauts intellectuels » de kits connus et déjà rencontrés. Cela pourrait faciliter l'identification et classification des nouveaux kits comme des variants de kits plus anciens et connus, et ainsi aider à rationaliser les efforts de contre-mesure.  ABSTRACT: Phishing is still very much an active and growing problem. With the COVID-19 pandemic, the year 2020 saw a peak with more than 200,000 phishing attacks reported. Attackers typically deploy source code in some host website to impersonate a brand, or in general a situation in which a user is expected to provide some personal information of interest to phishers (e.g. credentials, credit card number, etc.). Phishing kits are ready-to-deploy sets of files that can be simply copied to a web server and used almost as they are. Phishing attacks is a topic that has been widely explored from the perspective of countermeasure, such as spam detection in emails or phishing website identification. However, few studies have investigated the server-side source code of phishing kits, partly due to its difficulty of access. In this work, we consider the static similarity analysis of the PHP, JS, HTML source code of 20,871 phishing kits totaling over 180 million lines of code, that have been collected during phishing attacks and recovered by forensics teams. The proposed approach may help classifying new incoming phishing kits as "near-copy" or "intellectual leaps" from known and already encountered kits. This could facilitate the identification and classification of new kits as derived from older known kits, and help rationalize countermeasure efforts.


identifier: Morissette, J. (2021). Caractérisation des impacts environnementaux de l'autopartage à Montréal  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les impacts environnementaux qui découlent de l'adhésion à un service d'autopartage ont été estimés par le passé et continuent d'intéresser vu la constante augmentation du nombre de membres au Québec comme ailleurs. Ces impacts se divisent le plus souvent en 3 grandes catégories : le remplacement du véhicule privé par l'autopartage, les émissions de gaz à effet de serre des membres et les parts modales des différentes modes de transport. Ce mémoire se concentre principalement à comprendre comment l'autopartage peut participer à remplacer les véhicules privés. Les études passées montrent que les personnes abonnées à des services d'autopartage vivent plus souvent dans un ménage non-motorisé que la population générale, il semble aussi que leur abonnement participe à cette moindre motorisation. Les données transmises par Communauto, contenant un historique des transactions, la localisation des stations et les résultats des enquêtes à la satisfaction des abonnés, sont utilisées. De plus, les données des enquêtes origine-destinations 2008 et celles de l'enquête menée en 2018 sont également analysées au courant de la recherche.  Tout d'abord, une estimation de la demande latente de l'autopartage basé stations à Montréal est faite. Cette recherche vise à évaluer la part des chaînes de déplacements déclarées dans les enquêtes origine-destination menées en 2008 qui pourraient théoriquement être transférées depuis le mode auto conducteur vers les véhicules de Communauto. La méthode vise à comprendre quelles caractéristiques font d'une chaîne auto conducteur une demande latente de l'autopartage basé stations. Des distances seuils autour des stations sont sélectionnées pour simuler les distances réellement parcourues par les membres pour atteindre les stations. L'analyse révèle que plus de 3,6% des chaînes faites par auto conducteur lors d'une journée moyenne de semaine pourraient être transférées vers les véhicules basés stations de Communauto. Cette proportion s'élève à plus de 10% pour les chaînes de déplacements effectuées la fin de semaine. Cette demande latente permet d'estimer combien de véhicules privés peuvent être éliminés des routes montréalaises si cette demande se matérialise. L'analyse trouve que plus de 3% des véhicules ne sont plus « nécessaires » pour un jour moyen de semaine, alors que plus de 11% des véhicules deviennent inutiles pour une journée moyenne de fin de semaine. L'analyse des enquêtes de satisfaction de Communauto permet d'estimer quels éléments permettent aux membres de renoncer ou retarder l'achat d'un véhicule privé grâce à leur adhésion au service d'autopartage. Pour que l'effet temporel soit inclus dans le modèle, les réponses aux questions de sondages de 2006, 2010, 2012, 2014 et 2019 sont mises en commun. Une binarisation des variables permet d'estimer l'impact d'une réponse positive sur la variable réponse. 2 modèles différents sont créés, l'un visant à comprendre quelles réponses jouent un rôle significatif pour expliquer la renonciation et l'autre le retard de l'achat d'un véhicule. Les résultats révèlent que la satisfaction, le nombre de véhicules et même l'utilisation du véhicule comme moyen de transport peuvent jouer un rôle dans l'accord avec ces affirmations. L'enquête origine-destination menée dans la région de Montréal en 2018 contient des questions en lien avec l'abonnement à des services d'autopartage et de vélopartage. Les arrondissements qui contiennent assez de membres des 2 types de services sont retenus pour l'analyse. Une nouvelle variable qui présente 4 catégories d'abonnements est créée : abonné aux 2 services, abonné à l'autopartage, abonné au vélopartage et finalement aucun abonnement. La création de catégories d'abonnements permet de diviser les variables liées à la personne, au ménage et au voisinage à savoir s'il est possible de distinguer des valeurs différentes à travers les groupes créés. Un rayon autour du domicile de chaque personne inclue dans l'échantillon disponible est créé dans le but d'évaluer la présence de membres d'autopartage, de vélopartage et la présence de stations de Communauto et BIXI. Ces catégories permettent de comprendre que les personnes membres d'un ou plusieurs services de mobilité partagée ont des caractéristiques sociodémographiques parfois différentes du reste de la population. De plus, l'analyse du voisinage révèle que les personnes qui font partie des 3 premières catégories semblent plus souvent entourées de beaucoup de membres et de stations offrant des services partagés.   Finalement, les réflexions liées à une nouvelle enquête pour les membres de Communauto sont présentées. Les idées sur la forme et le format d'un nouveau questionnaire qui vise à mieux estimer quelles sont les alternatives directes de l'autopartage pour un ou plusieurs déplacements précis sont présentés. L'utilisation des données de transaction peut s'avérer pertinente dans le contexte. Les options pour inclure des informations déjà disponibles à propos des membres sont présentées. Les informations en lien avec la pertinence de nouvelles données ainsi que l'importance d'une nouvelle enquête sont également incluses. Des réflexions sur les questions liées à l'utilisation du service, l'intégration d'informations en lien avec le contexte pandémique ainsi que l'inclusion de questions déjà existantes sont présentées dans la section qui présente l'idée d'enquête.  ABSTRACT: The environmental impacts of carsharing membership have been estimated in the past and continue to be of interest as membership continues to grow in Quebec and elsewhere. These impacts are most often divided into three broad categories: the replacement of private vehicles by carsharing, members' greenhouse gas emissions, and the modal shares of different modes of transportation. This master thesis focuses primarily on understanding how carsharing can help replace private vehicles. Past studies show that carsharing subscribers are more likely to live in non-motorized households than the general population, and it also appears that their subscription contributes to this lower car ownership. The data transmitted by Communauto, containing a history of transactions, the location of stations and the results of subscriber satisfaction surveys, are used. In addition, data from the 2008 origin-destination surveys and the survey conducted in 2018 are also analyzed during this research.   First, an estimate of the latent demand for station-based carsharing in Montreal is made. This research aims to evaluate how many of the trip chains reported in the OD surveys conducted in 2008 can theoretically be transferred from the car-driver mode to Communauto vehicles. The method aims at understanding which characteristics make a car-driver chain a latent demand for station-based carsharing. Threshold distances around the stations are selected to mimic the actual distances members travel to reach the stations. The analysis reveals that more than 3.6% of the chains made by car drivers on an average weekday could be transferred to Communauto's station-based vehicles. This proportion rises to more than 10% for weekend trip chains. This latent demand allows us to estimate how many private vehicles could be eliminated from Montreal's roads if this demand was activated. The analysis finds that more than 3% of vehicles are no longer "necessary" for an average weekday, while more than 11% of vehicles become unnecessary for an average weekend day. Analysis of Communauto's satisfaction surveys allows us to estimate what enables members to forego or delay the purchase of a private vehicle because of their membership in the carsharing service. For the time effect to be included in the model, survey responses from 2006, 2010, 2012, 2014 and 2019 are pooled. A binarization of the variables is used to estimate the impact of a positive response on the response variable. Two different models are created, one aimed at understanding how their responses play a significant role in explaining the foregone of a personal vehicle. The other model evaluates the same role in explaining the delay purchase of a vehicle after joining the service. The results reveal that satisfaction, number of vehicles, and even use of the vehicle as a means of transportation may play a role in the level of agreement with these statements.  The origin-destination survey conducted in the Montreal area in 2018 contains questions related to membership in carsharing and bikesharing services. Boroughs that contain enough members of both types of services are retained for analysis. A new variable was created that presents 4 categories of subscriptions: subscriber to both services, subscriber to carsharing, subscriber to bikesharing and finally no subscription. The creation of subscription categories allows splitting the variables related to the person, the household, and the neighborhood to see if it is possible to distinguish different values through the created groups. A radius around the home of each person included in the sample is created in order to assess the presence of carsharing, bikesharing members and the presence of Communauto and BIXI stations. These categories allow us to understand that people who are members of one or more shared mobility services have socio-demographic characteristics that are sometimes different from the rest of the population. In addition, the analysis of the neighborhood reveals that people in the first three categories seem to be more often surrounded by many members and shared service stations.   Finally, thoughts on a new survey for Communauto members were presented. Ideas on the form and format of a new questionnaire that aims to better estimate what the direct alternatives to carsharing are for one or more specific trips. The use of transaction data may be relevant in this context. Options for including already available information about members are presented. Information related to the relevance of new data and the importance of a new survey is also included. Thoughts on issues related to service utilization, incorporation of information related to the pandemic context, and inclusion of existing questions are presented in the section that introduces the survey idea.


identifier: Schlachter, D. (2021). Pénétration de liant dans un lit de poudre en impression 3D par jets de liant  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'impression par jets de liant est une méthode polyvalente, efficace et évolutive de fabrication additive, notamment pour les métaux et les céramiques. Un défi important dans la conception des systèmes d'impression par jets de liant est la formulation et conception de liants. L'interaction entre un liant et un système de poudre est complexe. Bien qu'il existe des modèles pour prédire la dynamique générale de l'impression, ces modèles n'ont pas été rigoureusement vérifiés dans l'impression par jets de liant. La prédiction fiable du comportement d'impression permettra une accélération du développement des liants, améliorant ainsi les rendements, les propriétés mécaniques et la vitesse d'impression. Dans cette étude, les modèles existants pour l'impression par jets de liant seront examinés, en mettant l'accent sur leurs applications dans les processus d'impression. Une validation expérimentale, utilisant une approche de plan d'expériences (« design of experiments »), de ces modèles en ce qui concerne l'impression de liants polymériques est présentée. L'effet des propriétés physico-chimiques, telles que la viscosité, la tension de surface et l'angle de contact, est étudié. Les propriétés spécifiques aux polymères, telles que le poids moléculaire et l'état d'enchevêtrement (début de l'enchevêtrement de chaînes en solution entre des molécules individuelles de polymère), sont aussi considérées. Une étude supplémentaire sur l'effet de la température est présentée, en vue de l'importance du chauffage du lit de poudre dans l'impression par jets de liant. Les résultats montrent que le temps d'absorption des liants suit généralement les prédictions des modèles capillaires. Cependant, les solutions hautement concentrées ne suivent pas les tendances attendues. Le rôle de l'enchevêtrement, du chauffage et de l'évaporation du solvant sont considérés pour expliquer le comportement de ces solutions. Il est démontré que les solutions concentrées qui se rapprochent à l'enchevêtrement s'absorbent beaucoup plus lentement que prévu. Des données supplémentaires sont fournies pour montrer les limites d'un des modèles, l'effet des propriétés d'impression sur la qualité de la pièce finale et la relation entre les propriétés mécaniques des corps verts et les propriétés des liants. Il est conclu que les futurs modèles d'impression par jets de liant doivent tenir compte des propriétés changeantes du liant dues à l'évaporation tout au long du processus d'absorption, avec des considérations supplémentaires pour l'enchevêtrement dans un système polymérique. Des modèles futurs auront une compréhension plus précise de l'écoulement et de la solidification du liant dans la poudre, permettant la conception plus rapide de nouveaux liants pour une meilleure performance dans l'impression, permettant une meilleure efficacité ainsi que de nouvelles applications.  ABSTRACT: Binder jet printing is a versatile, efficient, and scalable method of additive manufacturing, particularly for metals and ceramics. A significant challenge in the development of binder jetting systems is the formulation of binder fluids. The interaction between a binder and a powder system is complex, and while models do exist to predict the general dynamics of printing, they have not been widely tested in binder jetting. If printing behaviour can be predicted, the development of binders can be accelerated, thus improving yields, mechanical properties, and speed of binder jetting. In this study, existing capillary models of binder jetting will be reviewed, with emphasis on their applications in binder jetting processes. An experimental validation, using a design of experiments approach, of these models with respect to the printing of polymeric binders is presented. The effect of key properties, such as viscosity, surface tension, and contact angle, is tested, along with polymer-specific properties such as molecular weight, chemistry, and entanglement state (onset of chain entanglement in solution between individual polymer molecules). An additional study on the effect of temperature is presented, given the importance of heating the powder bed in production processes. The results show that binder absorption times generally follow the predictions of capillary models. However, highly concentrated solutions deviate significantly from the expected trends. The role of entanglement, heating, and evaporation of solvent is considered to explain these deviations. It is demonstrated that concentrated solutions close to the onset of entanglement will absorb much more slowly than predicted. Additional data is provided to show limitations of a common model, the effect of printing properties on final part quality, and the relationship between mechanical properties of green bodies and the properties of binders. It is concluded that future models of binder jet printing must account for the changing properties of the binder due to evaporation throughout the absorption process, with additional considerations for entanglement in polymer systems. Improved models will provide a more accurate understanding of the flow and solidification of binder in the powder, allowing faster development of new binders for improved performance in printing, enabling improved efficiency and new applications.


identifier: Pike, A. (2021). Evaluating Synergies Between Heating and Electricity Networks to Guide Decarbonization Strategies for Remote, Northern Communities  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le Canada compte plus de 200 communautés qui ne sont pas reliées au réseau électrique régional et qui comptent partiellement ou entièrement sur les combustibles fossiles pour répondre à leurs besoins énergétiques. Cette dépendance fondamentale à l'égard d'une ressource importée place les populations locales face à des coûts énergétiques élevés et à des interruptions d'approvisionnement, tandis que la combustion du combustible dans les génératrices, les chaudières et les fournaises produit d'importantes émissions de gaz à effet de serre et a des effets néfastes sur la santé humaine. Pour beaucoup de ces communautés, la décarbonisation de leur système énergétique représente une opportunité non seulement de lutter contre le changement climatique mais aussi de soutenir la croissance économique et d'améliorer la qualité de vie. Les génératrices diesel utilisées pour produire de l'électricité dans les communautés éloignées convertissent moins de 40% du carburant qu'elles consomment en énergie utile, ce qui les rend particulièrement intéressantes à remplacer par des technologies renouvelables. Cependant, cette inefficacité présente en fait une stratégie alternative pour réduire les combustibles fossiles : en valorisant la chaleur rejetée pour répondre aux besoins thermiques de la com-munauté via un réseau de chaleur. Cette thèse étudie le système énergétique de Whapmagoostui-Kuujjuarapik afin d'évaluer les avantages potentiels de l'incorporation d'un réseau de chaleur avec récupération de la chaleur résiduelle dans le contexte d'une communauté éloignée et nordique. Un premier obstacle à l'évaluation est le manque de données mesurées disponibles pour quantifier la demande de chauffage. Ainsi, une approche détaillé est mise en œuvre pour simuler le profil de chauffage de la communauté sur une base horaire. La méthode proposée s'appuie sur six nouveaux archétypes résidentiels adaptés à la région, qui s'avèrent plus précis que les archétypes de la zone climatique 8 développés par le ministère de l'énergie des États-Unis. L'agrégation des données simulées révèle que les équipements de chauffage et de production d'eau chaude consomment approximativement la même quantité de carburant que les générateurs diesel, ce qui signifie qu'il est nécessaire de trouver des alternatives d'énergie thermique à faible teneur en carbone.  ABSTRACT: Canada is home to over 200 communities which are not connected to the regional electricity grid and instead rely partially or entirely on fossil fuels to meet their energy demands. This fundamental dependency on an imported resource exposes local populations to high energy costs and supply interruptions; while combustion of the fuel in generators, boilers and furnaces releases significant greenhouse gas emissions and has adverse human health impacts. For many of these communities, the decarbonization of their energy system presents an opportunity not only to combat climate change but also to support economic growth and improve quality of life. The diesel generators used to produce power in remote communities convert less than 40% of the fuel they consume to useful power making them a target for replacement with renewable technologies. However, this ineÿciency actually presents an alternative strategy for reducing fossil fuels: by harnessing the rejected heat to supply thermal demands in the community via a district heating network. This thesis studies the energy system of Whapmagoostui-Kuujjuarapik in order to evaluate the potential benefits of incorporating a district heating network with waste heat recovery in a remote, northern community context. An initial barrier to the evaluation is the lack of measured data available to quantify heating demand. Thus, a bottom-up approach is implemented to simulate the community heating profile on an hourly basis. The proposed method relies on six novel residential archetypes appropriate to the region, which are shown to deliver better accuracy than the Climate Zone 8 archetypes developed by the United States Department of energy. Aggregation of the simulated data reveals that heating and hot water equipment consume approximately the same amount of fuel as the diesel generators, signifying the need for low-carbon thermal energy alternatives. Next, a district heating network is designed based on the characteristics of the community energy profile and is modeled in the TRNSYS simulation environment. A generator heat rejection model that considers variable heat rejection fractions, minimum exhaust gas outlet temperatures, and minimum load conditions is implemented to dynamically assess the po-tential for waste heat recovery. Results show that waste heat can supply nearly 60% of the community thermal demand, reducing overall GHG emissions by 27% and the levelized cost of energy by 8%. This model is further developed to assess the trade-o˙s associated with adding wind energy generation to the system.


identifier: Gobeil, G. (2021). Développement d'une méthode de post-traitement adaptée aux valeurs extrêmes pour les précipitations simulées par un modèle climatique  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les événements de précipitations intenses sont susceptibles d'augmenter en intensité et en fréquence au Canada. Au Québec, cette augmentation aura des impacts considérables sur l'ensemble des secteurs d'activité, tels l'agriculture, l'énergie et l'aménagement du territoire. La quantification de cette augmentation ainsi que l'étude de ces impacts se font généralement à l'aide des précipitations simulées par les modèles climatiques. Les précipitations simulées comportent toutefois des biais par rapport aux observations qu'il est nécessaire de corriger avant de les utiliser. Les méthodes de post-traitement actuellement utilisées pour corriger ces biais modifient la distribution des précipitations simulées en fonction d'une distribution de référence. Les distributions sont généralement estimées de façon non-paramétrique et la précision de l'estimation diminue dans les queues de la distribution. Pour bien modéliser les extrêmes, des méthodes paramétriques sont requises. En général, celles-ci divisent artificiellement les précipitations en deux parties, soit les grandes intensités et le reste, ce qui impose d'utiliser des modèles statistiques différents pour corriger les biais de chaque gamme. Ainsi, l'objectif de ce projet de recherche consiste à développer une méthode de post-traitement paramétrique adaptée pour les valeurs extrêmes et le cœur de la distribution. Pour atteindre cet objectif, les familles de distributions paramétriques développées par Na-veau et al. (2016), familles de lois modélisant à la fois le cœur et les queues de la distribution en accord avec la théorie des valeurs extrêmes, ont été adaptées au contexte du post-traitement. Ces familles de modèles ont été ajustées sur les précipitations journalières observées à Mont-réal et sur les précipitations journalières simulées de l'ensemble ClimEx entre 1980 et 2009. Il a été déterminé qu'une de ces familles était adéquate pour modéliser les observations et les simulations. Une extension non stationnaire a été développée pour ce modèle afin de prendre en compte la non-stationnarité des précipitations simulées sur la période 1955-2099. Puis, la mise en correspondance de ces modèles paramétriques a permis le développement d'une méthode d'ajustement de biais adéquate autant pour le cœur de la distribution que pour les queues. La méthode a été validée sur les observations par le calcul d'indices adaptés pour le cœur et les extrêmes. Les résultats montrent une amélioration par rapport aux simulations brutes. En somme, la réalisation de ce projet a permis d'ajouter une composante non stationnaire à un modèle de Naveau et al. (2016) et son adaptation au contexte du post-traitement des précipitations simulées. La méthode développée pourra servir à post-traiter les précipitations simulées strictement positives.  ABSTRACT: Intense precipitation events are likely to increase in intensity and frequency in Canada. In Quebec, this increase will have considerable impacts on all sectors of activity, such as agriculture, energy and land use. The quantification of this increase and the study of these impacts are generally done using precipitation simulated by climate models. However, simulated precipitation has biases with respect to observations that need to be corrected before it can be used. The post-processing methods currently used to correct these biases modify the distribution of simulated precipitation based on a reference distribution. The distributions are usually estimated non-parametrically and the accuracy of the estimate decreases in the tails of the distribution. To properly model the extremes, parametric methods are required. In general, these methods artificially divide the precipitation into two parts, i.e. the high intensities and the rest, which requires the use of different statistical models to correct the biases of each range. Thus, the objective of this research project is to develop a parametric post-processing method adapted for extreme values and the core of the distribution. To achieve this goal, the families of parametric distributions developed by Naveau et al.(2016), families of laws modeling both the core and tails of the distribution in line with extreme value theory, were adapted to the post-processing context. These families of models were fitted to observed daily precipitation in Montreal and to simulated daily precipitation from the ClimEx ensemble between 1980 and 2009. It was determined that one of these families was adequate to model the observations and simulations. A non-stationary extension was developed for this model to take into account the non-stationarity of the simulated precipitation over the period [1955, 2099]. Then, the mapping of these parametric models allowed the development of an adequate bias adjustment method for both the core and the tails of the distribution. The method was validated on the observations by computing suitable indices for the core and the tails. The results show an improvement compared to the raw simulations. In sum, the completion of this project added a non-stationary component to a model of Naveau et al. (2016) and its adaptation to the context of post-processing simulated precipitation. The developed method can be used to post-process strictly positive simulated precipitation.


identifier: Essayad, K. (2021). Évaluation multi-échelle de l'instabilité interne et de la migration des résidus à travers les inclusions de roches stériles  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'industrie minière génère deux principaux types de rejets solides, habituellement stockés séparément en surface : d'une part les résidus produits au concentrateur, sont des matériaux à granulométrie fine transportés et déposés en pulpe dans les parcs à résidus; d'autre part, les roches stériles extraites de la mine, avec une granulométrie grossière, sont entreposées dans les haldes à stériles. Le stockage conventionnel de ces rejets peut présenter plusieurs risques géotechniques et environnementaux, notamment liés aux ruptures de digues de retenue. Afin de minimiser ces risques, une nouvelle méthode de codisposition a été proposée et étudiée depuis une vingtaine d'années, basée sur le concept des inclusions de roches stériles (IRS). Cette technique consiste principalement à placer des inclusions linéaires de roches stériles à l'intérieur des parcs à résidus à chaque étape de rehaussement de la digue, permettant ainsi de compartimenter l'aire d'entreposage. Les études antérieures menées au moyen d'essais de laboratoire et de simulations numériques ont montré que l'utilisation d'IRS permettait d'accélérer le drainage et la consolidation des résidus et la dissipation des pressions d'eau interstitielle en excès, et contribuait à améliorer la stabilité physique des ouvrages de retenue face aux sollicitations statiques et dynamiques. Toutefois, la différence marquée entre la granulométrie des résidus et celle des roches stériles engendre un risque de migration des particules fines. L'augmentation du gradient hydraulique proche de l'inclusion générée par la déposition en couches des résidus ou par un rehaussement du niveau phréatique de la nappe pourrait par exemple initier la migration des résidus et des particules fines des stériles, et entrainer une réduction de la conductivité hydraulique et de la capacité drainante des inclusions proche de l'interface, ce qui affecterait en conséquence la performance en place des IRS. Dans la revue de littérature, il existe peu d'études qui portaient sur la migration des résidus à travers les roches stériles (Rey et al.2014; Saleh-Mbemba 2016). Toutefois, il manque encore plusieurs détails concernant l'effet de la déposition des résidus par étapes sur la progression des résidus à travers les roches stériles, l'effet de la rétention des résidus et l'augmentation des gradients hydrauliques au-delà de la valeur critique sur la conductivité hydraulique et la capacité drainante des incluions. Il manque aussi une bonne compréhension du comportement de la rétention des résidus dans les pores des roches stériles et l'évaluation de leur pourcentage volumique au laboratoire et sur site ainsi le facteur de réduction de la conductivité hydraulique. Les travaux antérieurs de Peregoedova (2012) ont aussi montré que les particules fines de roches stériles peuvent migrer à l'intérieur de la matrice primaire formée par les grains grossiers, toutefois les conditions critiques d'initiation de l'instabilité interne, l'analyse par tranche de la taille des particules mobiles et l'applicabilité des critères d'autofiltration adapté par Chapuis (1992) demeurent des aspects qui n'ont pas encore été étudiés. L'objectif général de ce projet de doctorat visait à évaluer le risque de migration interne des particules fines de roches stériles et la migration des résidus à travers les pores des roches stériles et leur effet sur la capacité de drainage des inclusions. Des échantillons de roches stériles et de résidus ont été prélevés sur le site de la mine Canadian Malartic (située en Abitibi, QC), puis caractérisés au laboratoire. Des modèles physiques en colonne ont ensuite été développés afin de mener deux types d'essais, soit des essais de migration interne des particules fines dans les roches stériles (seules), et des essais de migration de contact résidus-roches stériles. L'évaluation de la migration interne a été menée à partir d'essais de perméabilité à charge constante réalisés pour des gradients hydrauliques (augmentés par incréments) sur différentes fractions de roches stériles placées dans des colonnes instrumentées. Ces essais ont permis de déterminer le gradient hydraulique critique des roches stériles miniers et le diamètre maximal des particules de la fraction mobile. Les résultats expérimentaux indiquent qu'il y a un effet négligeable de la migration des particules fines sur la conductivité hydraulique des roches stériles. Des essais de migration des résidus en contact avec les roches stériles ont également été réalisés en colonne pour diverses conditions afin d'évaluer l'effet de la granulométrie des roches stériles, de la densité de pulpe de résidus, de la séquence de déposition, du degré de saturation initial des roches stériles, et du gradient hydraulique sur la perméabilité des roches stériles en présence de résidus. Ces essais ont été menés en déposant les résidus en pulpe au moyen d'une pompe directement à la surface de roches stériles placées dans une colonne instrumentée. Des essais de perméabilité à charge constante ont été réalisés à diverses étapes de la migration des résidus afin d'évaluer l'effet sur la conductivité hydraulique des roches stériles. Des essais au traceur ont également été réalisés afin de déterminer l'effet de la migration sur la porosité effective et la macroporosité. Les résultats obtenus lors de ces investigations expérimentales ont montré qu'il y a une rétention partielle des résidus dans les pores des roches stériles et une certaine réduction de la conductivité hydraulique pouvant atteindre un facteur de deux environ. Néanmoins, la conductivité des roches stériles demeurait largement supérieure (plus de 3 ordres de grandeur) à la conductivité hydraulique des résidus. La capacité de drainage des roches stériles était donc maintenue dans les conditions testées au laboratoire et ce malgré la migration (limitée) des résidus. Des observations et essais de terrain ont aussi été menées sur le parc à résidus de la mine Canadian Malartic afin de confirmer le comportement observé lors des essais de laboratoire, en tenant compte de l'effet d'échelle et des conditions réelles de déposition. Les travaux de terrain incluaient notamment l'excavation de tranchées d'exploration à différents emplacements le long d'une inclusion, la mesure de la densité en place à grande échelle et un échantillonnage des roches stériles de l'inclusion et des résidus près de l'interface. Les résultats obtenus de ces investigations ont permis de caractériser une zone de transition, d'évaluer la rétention des résidus dans les pores des IRS et d'estimer la réduction de la conductivité hydraulique de l'inclusion. Ces résultats ont ainsi montré qu'il y a une rétention partielle des résidus à l'intérieur des pores de l'IRS, mais que la capacité de drainage est maintenue malgré cette migration de contact limitée. Les résultats des travaux présentés dans cette thèse ont permis de conclure que l'instabilité interne des roches stériles et la rétention partielle des résidus dans les pores de l'IRS ont un effet relativement mineur sur la conductivité hydraulique des inclusions dans un parc à résidus. La performance en drainage du système des IRS dans un parc à résidus serait donc peu affectée par ce type de processus dans les conditions étudiées ici.  ABSTRACT: Mining operations mainly generate two types of solid wastes, usually stored separately on the surface: tailings, which are fine-grained materials produced at the concentrator and are transported and deposited as pulp in tailings impoundments, and waste rock, characterized by a coarse grain size, and which is stored in waste rock piles. Conventional storage of mine wastes presents several geotechnical and environmental challenges, in particular associated to the stability of retaining dikes. To minimize these risks, a new method of codisposition was proposed based on the concept of waste rock inclusions WRI. This technic consists in placing linear inclusions of waste rock inside tailings impoundment, thus dividing the storage facility. Previous studies conducted using laboratory tests and numerical simulations showed that WRI can accelerate drainage, tailings consolidation, and excess pore water pressure dissipation, and contribute therefore to improve the physical stability of retaining dikes to static and dynamic loading. However, the difference between the particle size of tailings and waste rock creates a risk for fine particles migration. The increase of the hydraulic gradient near the inclusion induced by the deposition of tailings or by an increase of the water table could for example initiate migration of tailings and fine particles of waste rock and lead to a reduction of the hydraulic conductivity and the drainage capacity of the inclusions, and consequently the performance of WRI. In the literature review, there are few studies that focused on tailings migration through waste rock (Rey et al. 2014; Saleh-Mbemba 2016). However, several details are still missing regarding the effect of successive tailings deposition on the progression of particles migration through waste rock, the effect of tailings retention and increasing hydraulic gradient beyond its critical value on the hydraulic conductivity and the draining capacity of the inclusions. It also lacks a good understanding of the behavior of tailings retention in the pores of waste rock and the evaluation of their volume percentage in the laboratory and on mine site as well as the reduction factor of hydraulic conductivity. Previous work conducted by Peregoedova (2012) has also shown that fine particles of waste rock can migrate inside the primary matrix formed by coarse grains, however the critical conditions for initiating internal instability, analysing the size of mobile particles for each sublayer and the applicability of the self-filtration criteria adapted by Chapuis (1992) remain aspects that have not yet been studied. The general objective of this doctoral project was therefore to assess the risk of internal migration of waste rock fine particles and the migration of tailings trough waste rock pores and the consequences on the drainage capacity of the inclusions. Waste rock and tailings samples were obtained from the Canadian Malartic mine site located in Abitibi (Quebec, Canada), and characterized in the laboratory. Column tests were developed, and two types of tests were conducted: tests of the internal migration of fines particles in waste rock (only), and tests of contact migration between tailings and waste rock. The evaluation of internal migration was carried out using constant head permeability tests for increasing hydraulic gradients on different waste rock fractions. The critical hydraulic gradient of mine waste rock and the maximum particle diameter of the mobile fraction were determined. Results indicated that the effect of fine particle migration on the hydraulic conductivity of waste rock was neglectable. Migration tests of tailings in contact with waste rock were also conducted in columns to evaluate the effect of the waste rock grain size, tailings pulp density, deposition sequence, waste rock initial degree of saturation, and hydraulic gradient on the permeability of waste rock in the presence of tailings. These tests were carried out by depositing tailings in pulp on the surface of waste rock placed in an instrumented column. Constant head permeability tests were then performed at various steps of tailings migration to assess the potential variation of waste rock hydraulic conductivity. Tracer tests were also conducted to determine the effect of migration on the effective porosity and macroporosity. Results showed some retention of tailings in the waste rock pores and a limited reduction of the hydraulic conductivity by a factor of less than two. Nevertheless, the conductivity of the waste rock remained over 3 orders of magnitude greater than the hydraulic conductivity of the tailings. The drainage capacity of the waste rock was therefore maintained under the conditions tested in the laboratory. Field observations were also carried out on the tailings impoundment at the Canadian Malartic mine to confirm the behaviors observed in the laboratory, taking into account the scale effect and actual deposition conditions. Fieldwork included the excavation of trenches at various locations along inclusions, large-scale density measurements, and waste rock sampling. A transition zone was observed, and the retention of tailings in WRI pores was evaluated to estimate the reduction of in situ hydraulic conductivity. Results showed a partial retention of tailings inside the pores of the waste rock, but the drainage capacity of the WRI was maintained. Results of this research showed that the internal instability of waste rock and the partial retention of tailings in WRI pores had a minor effect on the hydraulic conductivity (and therefore performance) of inclusions in a tailings impoundment.


identifier: Miladi, M. (2021). Analysing Pedestrian Safety Behavior at Urban Signalized Intersections  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les piétons sont des usagers de la route vulnérables qui sont particulièrement sujets aux blessures graves et aux décès lorsqu'ils sont impliqués dans des accidents avec des véhicules. La sécurité routière pour les piétons au niveau des intersections continue d'être un enjeu important en Amérique du Nord et dans le monde entier. L'objectif de cette recherche est d'examiner les facteurs qui influencent le comportement de traversée des piétons aux intersections. Nous examinerons en particulier les distractions des piétons, les mouvements de tête et les comportements de traversées à risque, C'est-à-dire selon le respect des feux de circulation. La sécurité des piétons dépend de divers éléments de conception, mais aussi du comportement des piétons lors de la traversée d'une intersection. Ces comportements de croisement sont à leur tour influencés par les caractéristiques individuelles, la conception des intersections et l'environnement bâti entourant l'intersection. Les intersections sont une partie importante de la conception des routes car les piétons y sont exposés à diverses activités potentiellement dangereuses en lien avec la façon dont l'intersection est conçue. De plus, plusieurs facteurs de l'environnement bâti, tels que la densité de population, le type d'utilisation du sol et le nombre d'arrêts d'autobus, ont une forte relation avec les comportements des piétons.  ABSTRACT: Pedestrians are vulnerable roadway users who are particularly prone to serious road injuries and fatalities when involved in vehicle crashes. In North America and across the world, pedestrian safety at urban signalized intersections is still a major issue. The objective of this research is to examine factors that influence pedestrian behaviour at intersection with respect to safety. In particular, these measures are examined: Pedestrian distractions, head movement, and risky crossing behavior. Pedestrian safety depends on various design elements, but also on pedestrian behavior when crossing intersection. Those crossing behaviors are in turn influenced by individual characteristics, intersection characteristics, and built environment. Intersections are a critical part of roadway design since pedestrians are exposed to different and potentially dangerous activities due to how an intersection is designed. Furthermore, several built environment factors, such as population density, land use type, and number of bus stops, have a strong relationship with pedestrian behaviors.