L'ingénieur, 1 décembre 1956, Hiver

HIVER 1956 42EME ANNEE 1 6 B Wim J;-, f.T -, .* \ S^wsio STR UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL ÉCOLE POLYTECHNIQUE ÉCOLE D'INGÉNIEURS — FONDÉE EN 1873 Le programme d'études prévoit la formation générale dans toutes les branches du génie et l'orientation dans les spécialités suivantes : TRAVAUX PUBLICS et BÂTIMENTS MÉCANIQUE et ÉLECTRICITÉ MINES et GÉOLOGIE GÉNIE CHIMIQUE et MÉTALLURGIE Les élèves reçoivent à la fin du cours les diplômes d'ingenieur et de Bachelier ès Sciences Appliquées avec mention de I option choisie.Des études post-universitaires peuvent être entreprises à la fin du cours régulier et conduire aux arades universitaires de Maître et de Docteur ès Sciences Appliauées.CENTRE DE RECHERCHES ET LABORATOIRES D'ANALYSES Prospectus et renseignements sur demande 1430, rue SAINT-DENIS, MONTRÉAL SCIENCES I ARTS I ECO N O M I E I CULTURE SigOi si /mm INGENIEUR REVUE TRIMESTRIELLE CANADIENNE I.A FABRICATION DE L ALUMINIUM par Gaston Dufour, lug.P.LA CONSTRUCTION DUNE CENTRALE NUCLÉAIRE par Sir Christopher Hinton.l'.R.S.L ÉBOULIS DE NICOLET par jacc/ues-E.H ur tu bise.ht g.P., en collaboration avec P.-André Rochette, ht g.P.12 19 DISPOSITION DES EAUX RÉSIDUAIRES DES INDUSTRIES ALIMENTAIRES par René Cyr.ht g.P.25 THÉORIE DE LA PLASTICITÉ APPLIQUÉE AU CALCUL DES SYSTÈMES HYPERSTATIQUES DANS LE CAS DES CHARPENTES MÉTALLIQUES par Robert David, ht g.P.31 VIE DE L’ÉCOLE 35 VIE DE L ASSOCIATION 37 REVUE DES LIVRES .45 INDEX DE L ANNÉE 1956 58-59 INDEX DES ANNONCEURS 60 ASSOCIATION DES DIPLÔMÉS DE P 0 LYT E C H N I Q U E-M 0 NT R É A L 14 3 0 RUE Sl-DENIS — MONTREAL HIVER 1956 42e année — No 168 SURVEYED NENNIGER & CHÊNEVERT INGÉNIEURS CONSEILS CHAMBRE 1012 ÉDIFICE KEEFER MONTREAL UN.6-7721 ARTHUR SURVEYER, D.Eng.E.NENNIGER, Ing.P.J.G.CHÊNEVERT, Ing.P.P.F.BEAUDRY, Près Ing.P.M.GÉRIN, Vice-Près.Ing.P.M.LAMARCHE, Sec.-Très.Ing.P.BGL INGÉNIEURS ET CONSTRUCTEURS LIMITÉE — ENGINEERS AND BUILDERS LIMITED 7000, Chemin Côte-des-Neiges Road RE.: 7-3689 Montréal.P.Q.MA.4287 MA.4288 LEBLANC & MONTPETIT Ingénieurs Conseils Spécialistes : PLANS et DEVIS Electricité Chauffage Electrification rurale Plomberie Ventilation Air climatisé Egouts et Aqueducs Municipaux 515 est, rue Demontigny Chambre 213 Montréal, Qué.2 —HIVER 1956 L'INGÉNIEUR Une Première Canadienne! D epuis plus de 70 ans, Dominion Bridge a fait oeuvre de pionnier dans le calcul et la fabrication de chaudronnerie pour différentes industries.L'illustration ci-haut en est un exemple typique.Il s'agit d'un digesteur pour pâte au sulfate recouvert d'inconetl, le premier du genrer fabriqué au Canada.On s'en sert présentement au moulin de la Compagnie Crown-Zellerbach à Duncan Bay, C.B.De longues années d'expérience et de recherches ainsi que des techniques sans égales, nous permettent d'être d'une grande utilité dans le domaine du calcul et de la fabrication de chaudronnerie.BÂCHE EN FORME DE SUIRALE POUR TURBINE HYDRAULIQUE SÉPARATEUR D'OXIDE D'ÉTHYLÈNE A droite, vous voyez trois exemples du genre de travail que notre département de la chaudronnerie met à la disposition des industries canadiennes les plus importantes.Adressez-vous è le succursale la plus rapprochée de Dominion Bridge pour obtenir le catalogue No PYY-I00F, qui contient tous les renseignements au sujet de notre département de la chaudronnerie Usines à : Montréal — Ottawa — Toronto — Winnipeg — Calgary — Vancouver.— Compagnies associées à : Amherst, N.E.— Québec — Sault Ste-Marie — Edmonto.CONDENSATEUR JUMELÉ Départements : Structure • Chaudronnerie • Mécanique • Entrepôt (Z&aueCtuute’Ue fiat 'DomwioK “Siiciae L'INGENIEUR HIVER 1956 — 3 ^ 13 Le peuple canadien, plus que tout autre bénéficie de L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE L’ENERGI E ELECTRIQUE est, en quelque sorte, aussi vitale pour nous que l’air que nous respirons.L’abondance d’énergie électrique bon marché est l’une des raisons importantes qui justifient l’activité d’un si grand nombre d’industries .la production toujours croissante de marchandises .une meilleure rémunération de notre travail.Dans les centres ruraux électrifiés on trouve, de même, des fermes très prospères et un mode de vie beaucoup plus enviable qu’autrefois.Dans les bureaux et les foyers, de fait partout, l’énergie électrique améliore de beaucoup nos conditions de vie.Depuis 1945, la demande d’énergie électrique a presque doublé et l’on s’attend à ce qu’elle soit encore doublée d’ici dix ans.Marcher de pair à cette demande toujours croissante est à l’honneur des Compagnies d’énergie électrique du Canada.Leurs ingénieurs ont changé le cours primitif des rivières, creusé des tunnels à travers les montagnes, construit d’immenses réservoirs et de massifs barrages afin d’exploiter les vastes ressources hydrauliques du pays.Autres sources d’énergie en voie de développement Au delà de 90% de la production électrique du Canada provient de nos ressources hydrauliques naturelles.Néanmoins,dans certainesrégions,toutes ces ressources hydrauliques sont maintenant à l’oeuvre ou le seront bientôt.Conséquemment, afin de répondre aux exigences futures de la nation, les ingénieurs se tournent, de plus en plus, vers d’autres sources qui fourniront l’énergie électrique nécessaire pour alimenter les turbines-génératices à vapeur et à gaz.La turbine à gaz est l’une des plus récentes méthodes de convertir la chaleur en énergie électrique.L’huile de qualité inférieure ou le gaz naturel est mêlé à l’air comprimé dans une chambre de combustion et la puissance résultant de l’échappement des gaz fait tourner la turbine qui actionne le générateur.Canadian General Electric fournit présentement les turbines à gaz qui seront utilisées dans une nouvelle station génératrice de la Colombie-Britannique, l’une des plus importantes du genre au monde.Construction de la première usine atomique du Canada La première usine atomique en voie de construction près de Chalk River en Ontario, par Canadian General Electric en collaboration avec l’Energie Atomique du Canada Limitée et l’Hydro-Ontario, ouvre de nouveaux horizons pour la génération de l’énergie-électrique.Les Compagnies électriques canadiennes pourront se prévaloir des connaissances et de l’expérience technologiques acquises au cours de ce projet.Depuis au delà de 60 ans Canadian General Electric a construit beaucoup de l’outillage électrique nécessaire pour la génération, la transmission et la distribution de l’électricité ainsi qu’une grande variété de produits qui mettent l’électricité à l’oeuvre dans les foyers et les industries.Aujourd’hui le personnel de C.G.E.est au delà de trois fois ce qu’il était en 1939.Tous ces employés se consacrent à l’invention, la fabrication et la distribution d’un nombre presque incalculable de produits électriques.Ces produits, dont plusieurs n’existaient pas il y a quelques années, aident les canadiens à mieux bénéficier des bienfaits de l’électricité.Le progrès est notre plus important produit CANADIAN GENERAL ELECTRIC COMPANY LIMITED 4—HIVER 1956 L’INGÉNIEUR PERINI - McNAMARA - QUÉMONT Construction Companies exécutent pour (e compte de ALUMINUM COMPANY OF CANADA les travaux cle L AMÉNAGEMENT HYDROÉLECTRIQUE asses à la chute des Pc L Périt ont sur la rivière L'INGÉNIEUR HIVER 1956 — 5 Rédacteur en chef REVUE TRIMESTRIELLE CANADIENNE Publication de l'Association des Diplômés de Polytechnique Louis TRUDEL, Ing P 1430 rue Saint-Denis — Montréal 18 — Canada L'INGÉNIEUR CONSEIL D ADMINISTRATION Exécutif : MM.Maurice GÉRIN, Ing.P., président.Ernest LAV1GNE, Ing.P., D.Sc., secrétaire-administrateur.Jacques-M.DËCARY, L.S.C., trésorier.Ignace BROUILLET, D.Sc.A., président de la Corporation de l’École Polytechnique.Henri GAUDEFROY, D.Sc., directeur de l’École Polytechnique.Membres : Monseigneur Olivier MAURAULT, P.S.S., P.A., C.M.G.MM.Arthur SURVEYER, D.Eng.Théo.-J.LAFRENIÈRE, D.Sc.A., ingénieur-en-chef au Ministère de la Santé; professeur à Polytechnique.Paul DUFRESNE, Ing.P.Guy MONTPETIT, Lt-Col., Ing.P.Charles-E.TOURIGNY, Ing.P., Roger LESSARD, Ing.P., secrétaire-trésorier de l’Association des Diplômés de Polytechnique.Édouard des RIVIÈRES, Ing.P., président de la section de Québec de l’A.D.P.François LEDUC, D.Sc., président de la section Ottawa-Hull de l’A.D.P.Laurent THAUVETTE, Ing.P., président de la section nord de Québec et d’Ontario de l’A.D.P.COMITÉ SCIENTIFIQUE MM.Jean-C.BERNIER, M.Sc., Ing.P., directeur du Centre de recherches à Polytechnique — président.Roger-P.LANGLOIS, M.Sc., Ing.P., professeur agrégé à Polytechnique — secrétaire.Roger BRAIS, Ph.D., Ing.P., professeur titulaire à Polytechnique.Georges WELTER, D.Sc., professeur titulaire à Polytechnique.ABONNEMENT : $5.00 par année, Canada et U.S.A.$6.00 ” ” Autres pays Adresser toute correspondance à : L'INGÉNIEUR, 1430 rue St-Denis, Montréal 18.Canada parait en mars, juin, septembre et décembre Les auteurs des articles publiés dans L’INGENIEUR conservent l’entière responsabilité des théories ou des opinions émises par eux.• Les manuscrits doivent parvenir, en duplicata, à la Rédaction, au moins deux mois avant la date de publication.— Ils ne sont pas retournés.Les auteurs reçoivent gratuitement, sur demande, 10 exemplaires du numéro dans lequel leur article a paru.Les manuscrits non insérés ne sont pas rendus.La reproduction des gravures et du texte des articles parus dans L’INGENIEUR est permise à la condition d’en indiquer la source et de faire tenir à la Rédaction un exemplaire de la publication les reproduisant.Agent d'annonces : LES ÉDITIONS COMMERCIALES INC.3587, ave Papineau, Montréal 24 Tél.: LAfontaine 5-1665 Autorisée comme matière postale de deuxième classe, Ministère des Postes, OTTAWA.6 —HIVER 1956 L * INGÉNI EU R L'aluminium est un des éléments les plus abondants de la croûte terrestre.Ordinairement, il est combiné avec de la silice pour former un silicate.Les difficultés et le coût de production du métal à partir des silicates sont tels, qu'aujourd'hui, l'aluminium est obtenu commercialement en partant du minerai appelé bauxite.La bauxite prend son nom du village Les Baux en France où elle a été découverte pour la première fois.Dans la bauxite, le métal est chimiquement combiné avec de l'oxygène et de l'eau (A1203— 3H20), alumine hydratée contenant comme impuretés de l'oxyde ferrique, de la silice et de l'oxyde de titane (TiO2).Les bauxites à haute teneur contiennent de 50 à 60 pour-cent d'oxyde aluminium et de 15 à 32 pour-cent d'eau d'hydratation.Quoique l'on trouve de la bauxite en plusieurs pays du monde, l'Amérique du Nord en possède seulement dans l'Arkansas aux Etats-Unis.Fort heureusement, en Amérique du Sud on en rencontre de grandes quantités principalement en Guyane Anglaise et à la Jamaïque.Contrairement aux autres métaux, l'aluminium ne peut pas être extrait directement du minerai parce que les métaux présents comme impuretés dans le minerai seraient également réduits, ce qui donnerait un alliage.Le minerai doit LA FABRICATION DE l'aluminium par Gaston Dufour, In g.P.Gérant de l'Usine, ALUMINUM COMPANY OF CANADA, LTD., ISLE MALIGNE, QUE.Né à Montréal, l’auteur a fait ses études à l’Ecole Polytechnique où il reçut ses diplômes en 1937.A sa sortie de l'Ecole, M.Dufour entra au service de Brown Corporation à La Tuque et, en 1938, il passa au Ministère des Travaux Publics du Canada.En 1940 il entrait au service de l’Aluminum Company of Canada Ltd.à Arvida.Après avoir occupé diverses positions, il était nommé, en 1948, gérant de l’usine de l’Isle Maligne, poste qu’il occupe encore aujourd’hui.donc être raffiné de façon à éliminer les impuretés.Ce procédé de raffinage produit de l'alumine presque 100 pour-cent pure.De cette alumine on obtient de l'aluminium qui a une pureté supérieure à 99 pour-cent.La décomposition de l'oxyde se fait par électrolyse, procédé qui requiert de très grandes qualités d'énergie électrique (environ 10 kilowatts par livre de métal).C'est pourquoi cette industrie s'établit toujours dans des endroits où l'énergie électrique est abondante et à bon marché.Méthode d'exploitation et traitement de la bauxite à la mine Les bauxites varient considérablement quant à leur apparence et à leur structure physique.Il y en a qui sont très dures et d'autres qui sont comme de l'argile.Presque tous les gisements de bauxite sont à la surface de la croûte terrestre.La méthode la plus courante d'extraction est celle de carrière à ciel ouvert.Lorsque le gisement de minerai a été mis à jour, après enlèvement des broussailles, des arbres et de la terre de surface, il faut le nettoyer soigneusement.Le procédé d'extraction consiste, tout simplement, à le miner et à le charger dans des camions ou des wagons qui circulent sur des lignes temporaires.L'extraction de la bauxite à ciel ouvert peut se faire jusqu'à des profondeurs de 100 pieds.La méthode d'extraction souterraine est utilisée lorsqu'il est nécessaire d'atteindre de plus grandes profondeurs.Comme dans toutes les mines, la qualité du minerai peut varier.Il faut donc constamment analyser le minerai afin de séparer les bauxites de qualités différentes.La bauxite telle quelle est extraite de la mine est un mélange de morceaux de grosseurs différentes et contient des quantités variables d'argile, de silice et d'eau.Là où la mine est à grande distance des usines appelées à la traiter, il est avantageux de sécher la bauxite à la mine afin de diminuer le coût de transport.Le minerai est ensuite soumis à un broyage afin d'obtenir des morceaux de dimensions maxima de trois à quatre pouces.Quant au séchage, il se fait au four rotatif chauffé au charbon pulvérisé, au gaz ou à l'huile lourde.Ces fours ont une forme cylindrique dont l'intérieur est revêtu de briques réfractaires mesurant de 200 à 300 pieds de longueur et ont un diamètre variant de cinq à dix pieds.Préparation de l'alumine Depuis le début de l'industrie, la transformation de la bauxite en alumine se fait par le procédé Bayer.Au début du traitement, la L'INGÉNIEUR HIVER 1956 — 7 C'est dans ces autoclaves que la bauxite broyée et mélangée à la soude caustique chaude se transforme en aluminate de sodium.m bauxite reçue de la mine est pulvérisée.Cette bauxite pulvérisée est amenée dans un malaxeur avec une quantité appropriée de soude caustique concentrée et de l'eau chaude.Ces ingrédients sont continuellement pesés de façon à pouvoir toujours maintenir des proportions définies.Le mélange est ensuite introduit au moyen de pompes dans des di-gesteurs dans lesquels on introduit de la vapeur sous pression.Le mélange est constamment agité.Ici l'alumine de la bauxite est dissoute dans la solution de soude caustique alors que la silice, l'oxyde de fer, de titane et les autres impuretés demeurent insolubles.En réalité, les réactions dans le digesteur ne sont pas si simples.L'alumine se transforme en aluminate de sodium pour former un alumino silicate de sodium insoluble.La silice est donc éliminée de la solution avec une certaine perte de soude caustique et d'alumine.Les autres impuretés ne sont pas affectées par la solution caustique.Lorsque le mélange est prêt à laisser le digesteur, l'alumine a été transformée en un composé qui a été dissout tout comme du sucre dans l'eau chaude et les impuretés sont sous forme solide tout comme le sable demeure solide dans l'eau.Le mélange est ensuite introduit dans des réservoirs de façon à réduire la pression pour ensuite être pompé aux filtres-presses.Ce qui se passe dans les presses est tout simplement le passage du mélange à travers un coton supporté par un cadre d'acier.L'aluminate de sodium passe à travers du coton et les impuretés demeurent sur le filtre sous forme de solides.Les matières solides (boue route) sont enlevées de la surface des filtres par des jets d'eau.Dans les installations récentes, on procède d'une façon un peu différente.La boue est séparée de la solution par gravité dans des épaississeurs et seulement les dernières traces de boue sont enlevées par les filtres-presses.Maintenant que les impuretés ont été enlevées, il nous faut retirer l'alumine de la solution d'a-luminate de sodium.Celle-ci est introduite dans des cuves de précipitation au moyen de pompes.Ces cuves sont d'immenses réservoirs verticaux dont la partie inférieure est conique et dans lesquels la solution est agitée par un fort courant d'air comprimé.En agitant et en refroidissant la solution avec de l'hydrate d'alumine (semence), on obtient un précipité.Dans cette opération, l'aluminate de sodium est décomposée en alumine hydratée insoluble et en soude caustique qui reste en solution.A la sortie des cuves de précipitation, le mélange est amené dans des épaississeurs.Le précipité d'alumine est séparé de la solution de soude caustique qui retourne aux digesteurs pour servir à une nouvelle extraction.Cette alumine est maintenant lavée à l'eau pour éliminer les dernières traces de soude caustique et finalement calcinée au four rotatif à une température de 1800°F.Cette dernière opération, appelée calcination, a pour effet d'éliminer l'eau d'hydratation et de donner de l'oxyde d'alumine exempt d'eau.Après refroidissement dans des refroidisseurs rotatifs, l'oxyde d'aluminium est prêt à être utilisé à l'usine de réduction.8— HIVER 1956 L'INGÉNIEUR -Tt*2 Wi'lhm mm Electrolyse de l'alumine Le3 cuves modernes requièrent un courant de 50,000 ampères et plus pour produire environ 800 livres d'aluminium par jour.Comme elles fonctionnent sous une faible différence de potentiel (de l'ordre de 5 volts par cuve), plusieurs cuves sont reliées en série auxquelles on applique un potentiel élevé de 600 à 700 volts.Le dernier stade de la production de l'aluminium est l'isolation du métal de son oxyde par élec-trolyse.Le procédé, inventé simultanément par Paul Héroult et par Charles Martin Hall en 1886, est encore en usage avec quelques améliorations.Dans ce procédé, l'aluminium est dissout dans un bain de cryolite fondu contenu dans une cuve d'acier à revêtement de carbone.Ce bain est maintenu à une température de 1775°F.Charles Martin Hall a trouvé que l'addition de certains fluorures au bain de cryolite en abaisse le point de fusion et facilite l'électrolyse.De nos jours, la cryolite est en grande partie préparée synthétiquement à partir de l'alumine, de la soude et de l'acide fluorhydrique.Les cellules ou cuves électrolytiques sont de grands réservoirs d'acier peu profonds et revêtus, à l'intérieur d'un pisé de carbone.L'alumine combinée à l'eau est calcinée en une poudre blanche granulaire dans un de ces immenses fours rotatifs.Comme le procédé d electrolyse exige du courant continu alors que la plupart des usines génératrices produisent du courant ai- le procédé de précipitation se fait dans des réservoirs, hauts de 8 étages et d’une capacité de 250,000 gallons chacun.Ce revêtement de six à dix pouces d'épaisseur est moulé en place ou est formé de blocs de carbone cimentés de poix et de goudron.Au-dessus de chaque cuve passe une grosse barre distributrice à laquelle une électrode de carbone, appelée anode, est suspendue par une tige de cuivre.Cette tige est reliée à la barre distributrice par un dispositif de serrage éclair permettant des connexions rapides.L'immersion de l'anode dans l'électrolyte est ajustable et elle doit être soigneusement contrôlée.Le courant continu entre dans l'électrolyte par l'anode et ressort par des barres collectrices d'acier enfouies dans le revêtement du fond de la cuve.L'INGÉNIEUR HIVER 1956 — 9 Î ! 13! 11 it Ilf l*t ternatif, il faut prévoir le redresse-.ment de ce dernier.Dans les usines modernes, on emploie à cette fin des redresseurs à mercure.Certaines usines sont pourvues de génératrices à courant continu actionnées par des moteurs à gaz naturel : dans ce cas, les redresseurs ne sont évidemment pas nécessaires.Pendant l'électrolyte et le métal fourni sont maintenus en fusion grâce à la chaleur dégagée par le passage du courant électrique.Il y a toutefois suffisamment de pertes de chaleur pour que la surface de l'électrolyte se solidifie en une couche isolante.A mesure que l'anode de carbone est consommée, l'épaisseur de la bouche de métal augmente au fond de la cuve : il faut donc réajuster l'immersion de l'anode afin de maintenir une distance constante entre cette dernière et la surface du métal.Avant même que l'anode soit complètement consumée, il faut la remplacer : ce changement n'interrompt pas le procédé car les cuves modernes possèdent jusqu'à 24 anodes que l'on remplace une à la fois.Une des salles de redresseurs à mercure où le La consommation d anodes est courant alternatif est redressé en courant continu.tellement considérable (environ Sous l'action du passage du courant, l'aluminium dissout dans l'électrolyte se décompose en aluminium métallique qui tombe au fond de la cuve et en oxygène qui va se combiner au carbone des anodes pour forrruer du bioxyde de carbone qui s'échappe de la cuve.L'anode de carbone est donc graduellement consumée.La cryolite de l'électrolyte ne subit à peu près aucun changement, mais certaines réactions secondaires Une salle de cuves.Chacune de ces cuves peut produire 800 livres d'aluminium par jour.nécessitent de temps à autre l'addition de fluorine.A certaines intervalles, on ajoute de l'alumine provenant d'une trémie suspendue au-dessus de la cuve.Lorsque la majeure partie de l'alumine dissoute dans l'électrolyte a été décomposée en métal et en oxygène, il se produit un brusque changement de la résistance du bain ce qui provoque l'allumage d'une ampoule électrique connectée en parallèle avec la cuve.Lorsque ceci se produit, l'opérateur casse la croûte et introduit ainsi de l'alumine dans le bain.Cette opération est répétée à intervalles réguliers.Ce procédé de réduction électrolytique de l'aluminium est continu, les cuves fonctionnent 24 heures par jour et tous les jours de l'année.10—HIVER 1956 L’INGÉNIEUR L'aluminium en fusion est coulé en lingots de 50 livres chacun.0.6 livre par livre d'aluminium) que les usines modernes de réduction ont leur propre fabrique d'électrodes.Les matériaux de départ doivent être minutieusement choisis parce que les impuretés métalliques des électrodes sont introduites dans le système et se retrouvent finalement comme impuretés du métal produit.Les électrodes sont ordinairement constituées de coke, de pétrole ou d'anthracite et d'un agent de liage approprié : le mélange est moulé à la forme désirée puis calciné à température élevée pour éliminer les parties volatiles et donner la solidité mécanique.Certaines usines possèdent maintenant des cuves à anode unique tu type Soderberg.Un cadre d'acier rectangulaire suspendu au-dessus de la cuve par une structure appropriée supporte un moule de la même forme et fait de tôles d'aluminium.Ce moule est rempli d'un mélange de coke et d'agent de liage, appelé pâte Soderberg.Ici, la cuisson de l'électrode est faite par la chaleur de la cuve elle-même.A mesure que le bas de l'électrode se consume, une nouvelle quantité de pâte est ajoutée à la partie supérieure.Ce système continue une électrode continue qu'il n'est pas nécessaire de remplacer.L'aluminium en fusion au fond de la cuve est périodiquement versé dans un creuset au moyen d'un syphon de fonte.De là, le métal est coulé dans les moules sous forme de lingots de 50 livres ou plus.De quatre à six livres de bauxite donnent deux livres d'alumine dont on obtient finalement une livre d'aluminium.En tenant compte du combustible et de la soude caustique qui sert au traitement de la bauxite, des constituants de l'électrolyte et du carbone des électrodes, on arrive à un total de neuf à douze livres de matériaux par livre d'aluminium métallique fini.Même si le procédé est encore substantiellement le même qu'au- trefois, l'emploi dans les usines de réduction de cuves plus grandes et de méthodes de travail a-méliorées a permis de réduire considérablement la consommation d'énergie électrique et de carbone d'électrode par livre d'aluminium.La durée du revêtement des cuves a été prolongée et les coûts d'entretien ont été abaissés.Les usines sont maintenant plus propres et les conditions de travail pour les employés ont été beaucoup améliorés.Tous ces facteurs ont contribué à rendre ce métal léger économiquement accessible à une variété sans cesse grandissante d'applications.Le lingot d'aluminium tel qu'il sort des cuves a une pureté d'environ 99 pour-cent.Ces lingots de première fusion sont souvent refondus pour rendre la composition plus uniforme ou obtenir des formes plus convenables pour les procédés ultérieurs de fabrication.La fabrication des alliages se fait aussi par l'opération de refonte : les lingots sont refondus dans une grande fournaise, puis on ajoute les constituants de l'alliage désiré tels que cuivre, zinc, manganese, magnésium, nickel et chrome.Dans certaines usines, le métal des cuves est transporté directement dans une fournaise dans laquelle on ajoute ensuite les constituants des alliages désirés avant de mouler en lingots ou sous toutes autres formes requises par les fabricants ou les fonderies.Sous ces différentes formes, le métal peut être laminé, forgé, filé à la presse pour donner les formes exigées pour la fabrication de milliers de produits finis.L'INGÉNIEUR HIVER 1956 — I I LA EDNST11LETIÜN D UNE EENTHALE NUELÉAIHE PAR Sir Christopher Hinton, F.R.5.Managing Director, Industrial Group, U.K.Atomic Energy Authority.La construction d une centrale électrique nucléaire fait naître des difficultés de tout ordre qui ne se rencontrent pas lorsqu’il s’agit des centrales ordinaires.On a pris pendant la construction de la centrale de Calder Hall des photographies et des films nombreux qui seront mis à profit par les architectes des installations futures.Dans cet article, reproduit avec l’autorisation du Financial Times de Londres, Sir Christopher expose quelques-unes des difficultés rencontrées et surmontées.Le 17 octobre dernier, Sa Majesté la Reine Elizabeth inaugurait la première moitié de la centrale électrique de Calder Hall, dans le Cumberland, au Royaume-Uni.Cette centrale, qui alimente maintenant le réseau national, est la première centrale nucléaire fonctionnant sur une échelle analogue à celle des centrales à vapeur de type classique.On a pris pendant les travaux des photographies et des films qui conserveront de façon visible les aspects les plus importants de la construction de l'ouvrage et serviront de guide à ceux qui vont bientôt se charger de la réalisation du Programme Nucléaire décrit dans le Livre Blanc du Gouvernement britannique.La construction d'une centrale nucléaire présente pour l'industrie des exigences nouvelles; il faut par exemple des récipients sous pression qui sont si grands qu'on doit les faire sur place, mais tout en leur conservant la même perfection d'exécution qu'ils auraient s'ils étaient faits à l'usine.Les travaux demandent aussi un degré particulièrement élevé de précision et de qualité lorsqu'il s'agit d'énormes massifs de béton et tout l'installation, tant pour les bâtiments que pour le matériel qu'ils contiennent, doit être soignée jusque dans ses moindres détails.Le coeur du réacteur, son noyau, est une chose entièrement neuve au point de vue de la construction; on y emploie aussi des matériaux nouveaux et la propreté doit y être poussée à l'extrême.Calder Hall Les centrales nucléaires de la Direction de l'Energie Atomique, comme Calder Hall, sont ralenties au graphite, refroidies au gaz et destinées à produire au plutonium, le courant électrique constituant un utile sous-produit.La première des centrales nucléaires prévues au Livre Blanc différera entièrement, comme dimensions et dans son détail, de celle de Calder Hall; mais elle présentera des difficultés de construction analogues.On s'attend à ce que les nouvelles centrales civiles puissent concurrencer les centrales ordinaires quant au coût de l'énergie produite; mais les dépenses d'installation, qui sont doubles de celles des centrales ordinaires, seront compensées par des frais de combustible et d'exploitation moins élevés.Ces frais d'installation relativement considérables viennent de ce que la centrale nucléaire est une construction beaucoup plus vaste et plus massive qu'une centrale thermique habituelle; une installation de 100 à 200 MW exige pour sa construction un maximum de 2000 ouvriers, et pour la mise en place des machines, quelque chose comme 1500 mécaniciens et électriciens probablement.Les fortes dépenses d'installation viennent en partie de ce que, dans les réacteurs refroidis au gaz, la vapeur travaille dans des conditions assez peu favorables, de sorte que les turbines doivent avoir de bien plus grandes dimensions que dans les centrales thermiques ordinaires; mais la principale différence réside dans le matériel considérable dont on a besoin pour enlever sa chaleur au réacteur et la faire passer dans l'eau qui donnera la vapeur.L'échange de chaleur Le réacteur nucléaire équivaut au foyer d'une chaudière à vapeur, à cette importante différence près, cependant, qu'en son état actuel il ne peut pas faire passer directement dans l'eau la chaleur dégagée par le combustible nucléaire.On emploie comme intermédiaire, entre le réacteur et l'eau, de l'acide carbonique à 100 lbs par pouce carré; ce gaz refroidit le réacteur et emporte la chaleur absorbée dans des échangeurs séparés où elle vaporise l'eau.En l'état actuel de nos connaissances, les combustibles nucléaires travaillent à des températures re- 12 —HIVER 1956 L'INGÉNIEUR •>***'*-••*• mvœmiww.wmamaa kérkSSé .PI ;3S&2 «kg»?'„ ., ,T^ Les enveloppes sous pression lativement peu élevées et par suite les échangeurs de chaleur et les conduites de circulation des gaz doivent avoir des surfaces considérables.On emploie à Calder Hall quatre échangeurs par réacteur; ils représentent une longueur totale de 500,000 pieds de tubes d'eau dont la surface de contact est encore augmentée par 100 millions d'ailettes soudées.Le premier groupe de centrales du programme du Livre Blanc emploiera comme combustible l'uranium naturel.Les dimensions minima d'un réacteur quelconque sont déterminées par la masse critique de noyau suffisante pour entretenir une réaction en chaîne; pour l'uranium naturel et le graphite — ce dernier servant de ralentisseur — il faut une enveloppe sous pression de plus de 35 pieds de diamètre.La centrale nucléaire, qui remplace donc les chaudières, les foyers mécaniques et les ventilateurs, possède un grand nombre d'installations complémentaires les unes des autres : réacteur, échangeurs de chaleur, tuyauteries de raccordement, souffleurs haute pression.Pour que les pertes de puissance dues Modèle réduit du réacteur de Calder Hall.L'enveloppe du réacteur.— Les enveloppes des réacteurs de Calder Hall sont établis pour une pression de 100 lbs par pouce carré; ils sont en tôle d'acier de 2 pouces.On a estimé que ce seraient là les maxima, comme épaisseur de tôles et comme dimensions de l'ouvrage, compatibles avec la construction sur place d'une première centrale et suffisants pourtant pour le régime de marche dans les conditions envisagées de pression, de température et de radiation nucléaire.On supposa que la soudure par Vue générale du chantier pendant la construction de la centrale de Calder Hall.à la circulation du gaz soient raisonnablement faibles, il faut que tout l'ensemble fonctionne sous pression.L'enveloppe du réacteur, les tuyauteries et les échangeurs de chaleur sont sous pression et il faut les prévoir et les construire en conséquence; d'autre part, comme ils contiendront des subs- tances radio-actives, il importe de les séparer du personnel par un dispositif protecteur suffisant pour éliminer tout danger.Cette protection peut être assurée par du béton armé renforcé en certains points par d'épaisses plaques d'acier.Les problèmes encore inconnus que pose la construction d'une centrale nucléaire provenant surtout du réacteur et de l'échangeur de chaleur, nous allons examiner ces deux éléments plus en détail.L'INGÉNIEUR HIVER 1956— 13 fusion pourrait se faire sur place, a*nsi que la vérification radiographique complète conformément aux spécifications de la Classe 1 du Lloyd.La construction serait suivie d'un soulagement des fatigues du métal, étant donné que tous les éléments des enveloppes autres que les accessoires spéciaux devraient être entièrement montés sur ploce, le travail de l'usine se bornant à la préparation des bords à souder et au laminage ou à l'emboutissage des tôles.Le montage Les suppositions se sont révélées correctes et on a pu monter et souder ces enveloppes en tôle de 2 po., hautes de 70 pi.et un diamètre de plus de 35 pi., en vérifiant toutes les soudures, dont moins de V2 pour cent ont été rejetées.On a façonné sur le terrain, mis en place et soudé à l'intérieur du bouclier du réacteur, des éléments complets d'enveloppe qui pesaient jusqu'à 90 tonnes.Pour uniformiser les efforts du métal, on a calorifugé l'enveloppe et on l'a chauffée intérieurement avec des résistances électriques formant une cage d'éléments en acier inoxydable qui consommait 1500 kilowatts.On a essayé les enveloppes à l'air comprimé; les résultats étaient enregistrés à l'aide d'un ensemble complexe de jauges d'effort électriques et d'indicateurs à laque friable.Pour perfectionner les réacteurs, il sera indispensable de construire des enveloppes plus grandes et capables de supporter des pressions plus fortes; le chantier devra être en mesure de faire des enveloppes en tôle d'acier jusqu'à 3 pouces d'épaisseur, avec vérification radiographique des soudures, essai et certification des soudeurs, contrôle des dimensions et enfin essai définitif de l'enveloppe.Quand on prépare les plans de l'ouvrage, il faut avoir bien soin de prévoir la place dont on aura besoin pour les travaux d'usinage et de montage et les installations indispensables au déplacement et au levage des éléments encombrants et lourds dont il s'agit.La partie supérieure des enveloppes sous pression de Calder Hall comportent un grand nombre d'ouvertures à tuyauteries verticales pour l'introduction d'appareils de contrôle et pour le chargement et le déchargement du combustible.Ces ouvertures doivent correspondre avec d'autres ménagées dans le bouclier au-dessus du réacteur et dans le noyau lui-même; elles doivent donc être placées avec une très grande exactitude.On y est arrivé en employant des techniques minutieuses pour le montage et le soudage sur place.Les réacteurs ultérieurs auront peut-être des installations d'entrée moins compliquées; mais l'ensemble de l'enveloppe sous pression du réacteur devra toujours être établie avec un degré de précision supérieur à celui qu'exigeraient les seules considérations ayant trait à la résistance.Les centrales nucléaires doivent être construites avec des normes de précision toutes nouvelles et extrêmement sévères et l'entreprise chargée des travaux doit être en mesure d'y satisfaire.Les Echangeurs de Chaleur Les échangeurs de chaleur groupés autour d'un réacteur ne constituent pas, pour la construction sur place, un problème aussi difficile que celui que soulève l'enveloppe de pression; ils sont cependant suffisamment volumineux pour être d'un montage délicat et la complication provient de l'installation des raccords entre échangeurs et enveloppe.Les enveloppes des échangeurs de chaleur de Calder Hall ont été montées sur le chantier, à partir d'éléments fabriqués en usine et recuits pour égaliser les tensions du métal.Les soudures circonférentielles reliant les éléments ont été exécutées pendant que l'enveloppe était couchée horizontalement sur des rouleaux; on faisait tourner l'enveloppe sur elle-même à mesure que le soudage avançait.Les soudures ont ensuite été vérifiées aux rayons-X et recuites en les chauffant par induction; on a aussi essayé les enveloppes à l'eau sous pression, Le toit de l'un des réacteurs au dernier stade de construction.''s'* &> -Mr* 14 —HIVER 1956 L’INGÉNIEUR Kl* •x , ._ ^ Vue générale de la centrale nucléaire de Calder Hall qui a été érigée en un peu plus de trois ans.A l'avant-plan, l'édifice des bureaux.Immédiatement à l'arrière, la bâtisse du réacteur avec ses échangeurs de chaleur et au-delà les deux tours de refroidissement.toujours pendant qu'elles étaient couchées.Pour supprimer les fuites Après vérification, on a amené le corps des échangeurs à son emplacement définitif, on l'a dressé verticalement sur sa base et on l'a muni de ses tubes d'eau et de ses organes accessoires.Il semble qu'il sera encore possible, pour les installations ultérieures, d'usiner partiellement les échangeurs en atelier et de mettre chacun d'eux en place séparément.On a particulièrement veillé, à Calder Hall, à l'usinage et à la mise en place des tubes d'eau des échangeurs.La moindre fuite de vapeur dans le circuit du gaz carbonique entraînerait un taux de corrosion inacceptable du combustible et du réacteur; aussi les joints entre tubes et enveloppe ont-ils été soudés à l'autogène; on peut ainsi vérifier leur étanchéité avec un détecteur de gaz à l'infra-rouge, appareil très sensible.Les étages de tubes, usinés en atelier et munis de leurs nombreuses saillies, ont été essayés par le vide.L'échangeur de chaleur expose au gaz refroi-disseur une très grande surface d'acier qui doit rester exempte de rouille ou de tartre susceptibles de pénétrer dans le réacteur; en conséquence, après l'essai sous pression on nettoie à la main la surface intérieure du corps des échangeurs et on la tient sèche et à l'abri de toute corrosion en obturant chaque orifice avec le plus grand soin.Les étages de tubes et autres organes destinés à l'intérieur des échangeurs sont nettoyés au jet de sable immédiatement avant leur mise en place, puis protégés par des emballages métalliques pendant le trajet de l'atelier de sablage à l'échangeur.Une fois les opérations de montage en train, des "conditions de propreté'' sont établies : on n'accède à l'intérieur de l'enveloppe sous pression qu'en passant d'abord par une salle où l'on change obligatoirement de vêtements et de chaussures.Pendant toute la durée du montage, l'intérieur du corps de l'échangeur reçoit de l'air conditionné.Les Conditions de Propreté Le Ralentisseur au Graphite.A Calder Hall, une grande partie de l'enveloppe du réacteur est remplie d'un corps ralentisseur : 50,000 blocs et dalles de graphite usinés de façon à s'adapter les uns dans les autres sont disposés de telle sorte que le graphite puisse voir ses dimensions varier au cours de la durée du réacteur tout en laissant l'espace libre nécessaire aux conduites de passage des barres de combustible et de réglage.Chaque bloc ou dalle a sa place marquée exactement sur un plan.Le graphite est usiné dans des conditions de propreté extrême et chaque bloc, dûment marqué, est emballé dans une boîte de carton.Après essai, l'enveloppe sous pression du réacteur est nettoyée à fond et, comme pour les corps des échangeurs, on la protège de toute cor- rosion en conditionnant son atmosphère intérieure.A partir de ce moment, tous ceux qui travaillent au montage intérieur du réacteur doivent passer par une salle spéciale où ils changent de vêtements, de manière à ce que règne la plus grande propreté et qu'aucune source de contamination ne soit introduite dans le réacteur.On change de vêtements complètement et tous les objets personnels tels que lunettes, bagues, montres-bracelets, sont rigoureusement vérifiés, car la plus infime contamination est susceptible d'influer sérieusement sur la marche de l'installation.Aussi faut-il, quand on prépare les plans d'un réacteur nucléaire, tenir compte de la place dont on aura besoin pour établir ces conditions temporaires d'hygiène et pour procéder à la mise en place, à l'intérieur de l'enveloppe du réacteur, des blocs de graphite et des autres organes.La mise en place du graphite s'est faite à Calder Hall avec deux équipes pour les travaux de montage et L'INGÉNIEUR HIVER 1956— 15 ratera la préfabrication, ainsi que le montage dans des conditions d'absolue propreté, de près de 50 milles de tube d'acier inoxydable de faible diamètre.A Colder Hall, la plus grande partie de ces tuyauteries ont été façonnées sur place.Pour raccorder ces tubes dans des conditions de propreté parfaite, on a mis au point un procédé de brasage par induction à haute fréquence et comme ce brasage exige un finissage extrêmement précis de l'extrémité des tubes, il a fallu imaginer pour cela un outillage spécial.Propreté et Etanchéité aux Gaz 65 milles de câbles La Circulation de Gaz.— La circulation de gaz de Calder Hall utilise de grosses conduites de plus de 4 pieds de diamètre, munies de joints de dilatation et d'une suspension compensatrice souple.Les conduites sont reliées par de larges vannes isolantes à des circulateurs de gaz à haute pression mûs électriquement.Le système de circulation du gaz comporte certaines pièces d'un poids considérable qui s'adaptent Autres organes composant le réacteur.— Il y a à Calder Hall 65 milles de câbles électriques entre la salle de contrôle et les instruments et les divers points de réglage de chaque réacteur.Il faut pouvoir mesurer les conditions qui régnent à l'intérieur du réacteur; une fois le graphite mis en place, on installe donc les couples thermo-électriques et les dispositifs détecteurs qui doivent se trouver à l'intérieur de la pile; tout cela se fait naturellement toujours dans les conditions d'hygiène prescrites.On prévoit la détection des défauts pouvant se produire dans les cartouches de combustible du réacteur grâce à des prélèvements, opérés à des intervalles réguliers, du gaz car- Pour obtenir une étanchéité parfaite pendant le procédé, on utilise un contenant scellé du type boîte à gants.La salle des turbines à la centrale nucléaire de Calder Hall.Chaque turbo-alternateur peut produire 23,000 kilowatts d'énergie électrique.une équipe pour les vérifications pour chaque période de vingt-quatre heures.Il est absolument indispensable que toutes les pièces qui composent le noyau soient mises en place avec la plus grande précision, de sorte qu'outre les conditions d'hygiène requises il faut aussi contrôler très rigoureusement toutes les cotes à chaque stade de la construction.bonique qui sort de chaque conduit à combustible.Les tuyauteries de prélèvement relient chaque conduit à combustible à une chambre de Wilson,- celle-ci émet un signal électrique s'il arrive que le gaz contienne des produits de fission.Ce système de prélèvement exige pour chaque réacteur 16 —HIVER 1956 L’INGÉNIEUR exactement à l'ensemble d'une structure compliquée.Tout le système doit être aussi propre que le réacteur et l'échangeur; il doit encore être étanche au gaz et c'est certainement de cette nécessité que viennent les plus grandes difficultés de construction.Les collerettes boulonnées des conduites ont besoin d'un cordon de soudure final pour réaliser l'étanchéité et les collerettes boulonnées des pièces usinées doivent être ajustées avec la plus extrême précision.Les Radiations Gamma Le Bouclier du Réacteur.Le noyau d'un réacteur nucléaire émet des radiations gamma et des neutrons qui s'échappent sous une intensité dangereuse à travers l'enveloppe de pression du réacteur.A Calder Hall, l'enveloppe du réacteur est séparée des personnels d'exploitation et d'ent.etien par un bouclier fait de tôle d'acier épaisse et de béton armé, de manière à ramener les radiations à un niveau tolérable.Le flux de neutrons est ralenti par l'acier, qui s'échauffe et qu'on refroidit par une circulation d'air forcée, tandis que les rad otions gamma sont atténuées par le béton.L'acier est indispensable; autrement les neutrons, frappant directement le béton, y causeraient localement de fortes élévations de température et en feraient éclater la surface.Le gaz carbonique en circulation peut recueillir et véhiculer des saletés ou des poussières ayant été activées dans le réacteur; il peut aussi recueillir des produits de fission radio-actifs provenant d'un élément combustible éclaté; il est par conséquent nécessaire de munir d'une protection les parties de la circulation de gaz qui se trouvent à proximité du réacteur.Cette protection prend la forme d'une structure massive et compliquée de béton armé dont tous les détails sont prévus pour recevoir l'enveloppe du réacteur, ses raccords avec la circulation de gaz et les orifices et conduites par où pénètrent le combustible, les organes de commande et les instruments de contrôle.Le Bouclier de Béton La construction, à Calder Hall, du toit protecteur en béton armé qui recouvre le réacteur et des conduites servant au chargement et au déchargement du réacteur a constitué une opération importante.On a préparé à l'avance toutes les phases de la construction; on en a fait des maquettes et les toitures protectrices sont établies avec une tolérance maximum d'un quart de pouce.La construction sur place de l'enveloppe sous pression et du ,Æm «—min *"K V bouclier représente deux opérations capitales, toutes deux relativement lentes et exigeant de très grands soins.La réalisation des deux ouvrages simultanément et dans un laps de temps raisonnable entraîne un chevauchement de l'un sur l'autre.On a eu besoin à Calder Hall de très gros matériel de levage, entre autres d'un derrick à haubans de 100 tonnes, pour mettre en place les organes principaux du réacteur à l'intérieur du bouclier entre l'achèvement des murs de ce dernier et le coulage du toit.Les engins de levage dont on aura besoin pour construire le réacteur et son bouclier, y compris le doublage en tôles d'acier, et mettre en place les échangeurs Un exemple de l'emploi du bouclier de plomb dans la manutention des spécimens radio-actifs.Ut .1 s-#* V- tfj; A 'W 1 " L’INGÉNIEUR HIVER 1956— 17 Dans ce laboratoire, où l'on utilise des émetteurs de rayons beta-gamma en quantités curie, on applique les principes du contrôle de la contamination.dominent toute la question de l'établissement des plans; il conviendra d'en tenir compte dès le début de l'étude du projet de centrale.L'Intégration L'établissement des plans.Les notes ci-dessus ont montré quelques-uns des points sur lesquels la construction d'une centrale nucléaire diffère de celle d'une centrale habituelle.Certains de ces points, comme la fabrication de grandes enveloppes sous pression, ne demandent qu'une transposition de choses qui se font déjà dans d'autres industries.D'autres, comme celui qui intéresse la mise en place du graphite, sont relativement nouveaux.Il ne faut pas oublier non plus tous les autres accessoires — classiques — d'une centrale ; la salle des turbines, les installations de condenseurs et d'alimentation en eau, les tours de refroidissement de l'eau, les ouvrages fluviaux ou maritimes, les ateliers et les bureaux, les aménagements pour la commodité du personnel, les sous-stations, les routes et les services divers.Même compte tenu de ces similitudes avec les centrales normales, il reste toujours, dans la construction d'un réacteur, de ses fondations et de son bouclier, un certain degré d'intégration des aspects bâtiment et machines qui rend absolument impossible de construire d'abord la centrale, puis d'y installer les machines.Etude Générale Préliminaire On a constaté à Calder Hall que si l'on voulait voir avancer les travaux selon les délais prévus, toutes les opérations de construction, de fabrication et d'installation devaient faire l'objet d'une étude préliminaire extrêmement détaillée; il ne suffit pas de veiller à la bonne marche des travaux sur le chantier : il faut encore prendre les mesures nécessaires pour que les matières premières aussi bien que les éléments usinés arrivent régulièrement à pied d'oeuvre au moment voulu.La construction de Calder Hall a révélé qu'un des facteurs les plus importants était la sensibilité très grande du programme établi à tout changement apporté aux dates de livraison du matériel.Une coordination assurée avec la plus extrême précision est absolument indispensable à l'obtention de bons résultats.Equipement pour la mesure des caractéristiques des tubes d'échangeurs de chaleur dans le laboratoire calorimétrique du Groupe d'Energie Nucléaire de G.E.C.Simon-Carves.18 —HIVER 1956 L ’ INGÉNI EUR LÉBOULIS DE NICOLET PAR ET Jacques-E.Hurtubise Professeur de génie civil Ecole Polytechnique — Montréal P.-André Rochette Professeur-adjoint Ecole Polytechnique — Montréal Après des études secondaires au Collège Ste-Marie de Montréal, M.Hurtubise entra à l’Ecole Polytechnique où il obtint ses diplômes en 1934.Il fit des études post-universitaires en mécanique des sols au Massachussetts Institute of Technology en 1939.Membre du personnel enseignant de l’Ecole Polytechnique de 1934 à 1937, il fut à l’emploi de Baulne et Léonard, ingénieurs conseils, de 1937 à 1938.En 1939, il revint à l’Ecole Polytechnique où il enseigne depuis et s’occupe de recherches en géotechnique et au laboratoire des travaux publics.Il a été appelé comme ingénieur conseil auprès de plusieurs entreprises gouvernementales et privées et il est présentement ingénieur conseil à l’Administration de la Voie Maritime du Saint-Laurent.M.Hurtubise est l’auteur de plusieurs communications et articles.M.Rochette est né en France où il fit ses études.En 1935, il reçut son diplôme d’ingénieur de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées.En 1956, il obtint une maîtrise à l’Ecole Polytechnique de Montréal.Il vint au Canada en 1955, où il obtint une expérience pratique des sols de l’est du Canada au service de Racey, MacCallum and Associates Limited avant de devenir, cette année, membre du personnel enseignant de l’Ecole Polytechnique.Communication faite au 37ème congrès annuel de l’Association Canadienne des Bonnes Routes à Québec, le 3 octobre 1956.Des glissements de terrain surviennent périodiquement dans l'est du Canada.L'observation de photographies aériennes atteste de la multiplicité des cicatrices et de l'ampleur de certaines brèches.Depuis longtemps, de nombreux rapports font état de ces tragiques événements (nécessité d'éloigner certains immeubles du rivage du lac Saint-Jean), mais on ne con naît que très peu de descriptions précises de l'enchaînement des faits, et l'étude des propriétés du sol à éboulis a rarement été ébauchée.La distribution géographique des éboulements les plus fameux No I Rimouski No 2 (Metabetchouan (Desbiens No 3 Kénogami No 4 La Malbaie No 5 Baie Saint-Paul No 6 Saint-Vallier No 7 (Saint-Alban (et Saint-Casimir No 8 N.-D.-de-Portneuf No 9 Saint-Stanislas No 10 Sainte-Geneviève No 11 Saint-Maurice No 12 Sainte-Marie No 13 Dosquet No 14 Maskinongé No IS Berthier No 16 Nicolet, Sainte-Monique No 17 Sainte-Brigitte No 18 Saint-Louis de Richelieu No 19 Hawkesbury No 20 N.-D.-de-la-Salette No 21 Poupore No 22 Ottawa (Rideau) est indiquée sur la carte des dépôts meubles de surface (Fig.1).Tous les gisements se répartissent dans les terrains bordant le fleuve Saint-Laurent qui se sont déposés en milieu glacio-marin à la suite M i .TM 'tWüuMi"1 Vit AatiLL £t m*.Lii.wsmm an Fig.1 — Les principaux éboulis de la Vallée du St-Laurent.(Terrains meubles de surface d'après Sir W.E.Logan).L'INGÉNIEUR HIVER 1956— 19 * ?M Fig.2 — Photo aérienne prise le lendemain de l'éboulis à Nieolet.(Courtoisie de la Compagnie Photo-Air Laurentides.) SmJ0§ Sal M *** .i mm -"^yTTir^ du retrait (nord-est, sud-ouest) des derniers glaciers ou dans les sédiments surtout lacustres (absence générale du fossile "Leda glacialis") situés dans la région du lac Saint-Jean.L'examen de l'éboulement de Nieolet, faisant suite aux études de Desbiens et de Rimouski, a pu s'inscrire dans le cadre de recherches sur les glissements dans les terrains de l'est du Canada grâce à l'octroi, à l'Ecole Polytechnique de Montréal, d'une bourse du Conseil National de Recherches (comité de la mécanique du Sol et de la Neige A.C.S.S.M., sous-comité des glissements au Canada).Une récente confrontation, à l'aide de photographies aériennes, de l'emplacement des cicatrices avec les accidents du relief et l'interprétation des données de la géologie n'a pu aboutir qu'à délimiter vaguement les zones cri- tiques, faute d'une connaissance précise des irrégularités de l'histoire et des propriétés du terrain donnant lieu aux glissements.L'identification du sol en place devait fournir le complément indispensable à une meilleure compréhension du problème des éboulements.L'événement récent de Nieolet, après l'enquête immédiate de géologues et d'ingénieurs, a été l'occasion, durant l'été 1956, de 20—HIVER 1956 L’INGÉNIEUR I’lfeOVHlMtNT Coupe LoM6lToDiHA.il.A-A forages avec échantillonnage continu et essais in situ au scissomètre.Cet article résume les résultats déjà obtenus; tente d'expliquer le mécanisme du glissement et de caractériser les propriétés du sol de Nicolet.Les lieux Le 12 novembre 1955, à 11.40 heures du matin, un éboulement s'est produit à Nicolet aux abords du pont-routier.La photographie aérienne prise le lendemain (Fig.2) montre un cratère de 20 à 30 pieds de profondeur, 400 pieds de large et 600 pieds de long, qui s'est formé en moins de sept minutes causant la perte de trois vies humaines (les écoliers avaient quitté l'Académie Commerciale 40 minutes avant la catastrophe et devaient y revenir une heure après) et des dégâts de plusieurs millions de dollars.Les figures 3 et 4 représentent les lieux du sinistre à la veille et au lendemain du glissement.D'après l'aspect des photographies aériennes et la forme des lignes de niveau, la zone affectée était formée par une butte qui avait été découpée et mise en relief par des éboulis historiques survenus de chaque côté et qui devait finalement s'effrondrer à son tour.La culée de pont semble avoir arrêté l'élargissement latéral de la brèche.L'examen des conditions antérieures à l'ébou-lement a révélé que l'écoulement naturel des eaux se faisait dans le sable de surface en direction du pont et que l'égout collecteur des eaux usées (ligne en tirets des figures 3 et 4) était insuffisant et aurait brusquement cessé de fonctionner alors qu'il déchargeait une énorme quantité d'eau peu après une pluie torrentielle survenue durant l'été précédant l'éboulis.Des glissements de faible envergure s'étaient produits en 1946 et en 1950 et avaient formé une plateforme à mi-hauteur de la rive, à l'emplacement même où celui de 1955 s'est amorcé.Ce dernier est survenu alors que l'on complétait les travaux de remblais dans l'espoir d'adoucir les pentes, de protéger le pied-de-rive et d'éviter l'élargissement d'une fissure.L'éboulement Selon les témoins oculaires, il s'agit d'un processus régressif à partir de la rive.On a pu observer l'affaisement d'une tranche de terrain sur un front de 30 pieds entraînant dans la rivière le garage et une partie des remblais (Fig.4).Une seconde tranche a élargi la trouée vers le sud et les matériaux argileux ont été contraints, par les remblais précédemment accotés sur la contrepente de l'autre rive, pearii A»a*r L*l NGÉN I EUR HIVER 1956 — 21 Li T P*a£09L£ ov* Lhci**/ Quii»%tAU Ûi*4&LAt D'd-GOIST.£+iP*>*7* L e£>OuLi% fviujI Lt- QbMAMiil.I I I I Fig.5 — Croquis de la brèche.de pivoter vers l'aval où ils s'écoulent, chariant le bulldozer et poussant devant eux le garage.Après ces deux glissements relativement lents, le mouvement s'accélère; les tranches s'abattent les uns après les autres; l'école s'effondre à son tour et l'énorme masse de matériaux propulse le garage et le bulldozer loin à l'aval et disperse les arbres avant de s'arrêter sous le pont et de prendre feu.Enfin, il se produit des éboulements secondaires de stabilisation des pentes dans le cratère; une maison s'affaisse sans dommage tandis qu'une autre est détruite.Le croquis de la Fig.5 illustre le mouvement de rotation et le creusement du cratère autour de la culée de pont, la position de a./0*s **•*'/- O too Too Soo l'égout, l'emplacement probable du lit d'un ancien ruisseau, ainsi que les épaisseurs des nappes d'argile emportée et ramaniée.La Géologie de Nicolet Le terrain consiste en un épais dépôt stratifié de matériaux de taille silteuse et argileuse recouvrant un sol cohérent et homogène.Ces matériaux proviennent d'une sédimentation, dans l'estuaire de la mer Champlain, postérieure à la dernière période glaciaire.Leurs propriétés varient de place en place par suite des irrégularités de la topographie du lit, de l'afflux de glaces et de l'apport d'eau douce au sein du milieu marin.Le soulèvement isostatique récent de ces dépôts au-dessus du niveau des mers les a laissés à la ?5 J w>o Soo Soo f'OO merci d'une érosion active; les nombreux glissements dans ces terrains non consolidés se comprennent en tant que mécanisme du phénomène naturel et cyclique de l'érosion.La figure 6 illustre l'amplitude croissante du recul de la rive de Nicolet à la suite des éboulements de 1946, 1950 et 1955.Dans la même région, on retrouve, à quelques milles do distance, de nombreuses indications d'éboulis très anciens voisinant avec des brèches superficielles plus récentes.Il n'est pas rare de rencontrer une telle concentration d'éboulis dans les basses-terres du fleuve Saint-Laurent.Une étude des glissements ne saurait se réduire à la recherche de l'étincelle ou de prétendues causes; l'importance relative des circonstances externes se trouve faussée et exagérée par la faiblesse et la susceptibilité du sol dont la stabilité décroît à l'échelle d'une durée géologique.Le diagramme de la Fig.7 évoque cette tendance générale à l'affaiblissement où des événements contingents ne peuvent que hâter ou ajourner la date où le facteur de sécurité atteindra la valeur un.Propriétés du sol On a procédé à deux sondages continus à l'aide de l'échantillon-neur suédois à feuillets, à l'extérieur (sondage No.1) et à l'intérieur (sondage No 2) du cratère.Les essais de mesure de la te- H W Cmuii DuatX CcowLtc Dl i.o> DiNÆQUMMfc._lLLuVIP.KNT IK DlMIHUTlON Pt-^TAftiliTC Dfc ripai» .Fig.6 — Détail des profils successifs d'effrondrement.Fig.7 22 —HIVER 1956 L'INGÉNIEUR neur en eau et des limites de liquidité et de plasticité rassemblés sur la Fig.8 indiquent que l'épais dépôt d'argile recouvert de sable comporte trois variétés différentes.L'indice de plasticité décroît d'un type à l'autre, mais tous affectent une humidité naturelle nettement supérieure à la limite de liquidité et une forte susceptibilité au remaniement.L'examen visuel d'échantillons fraîchement découpés met en évidence trois modes de sédimentation : un dépôt gris-clair nettement stratifié, typique des milieux d'eau saumâtre; une zone de transition grise et d'une homogénéité caractérisant une floculation; une couche profonde gris-sombre, organique et d'origine marine (présence de nombreux fossiles).On a, par la suite, étudié la haute sensitivité de ce sol par des essais in situ au droit de chacun des deux sondages et auprès de la culée de pont.A chaque emplacement, l'appareil scissométri-que a été foncé sans tubage, à deux reprises, et, dans chacun des deux trous adjacents, on a mesuré la résistance au cisaillement tous les 18 pouces, sur toute l'épaisseur des dépôts cohérents.La figure 9 atteste de la fidélité des résultats de deux essais in situ adjacents et de la dispersion classique des méthodes de laboratoire.Les variations du cisaillement constatées avec la profondeur (à l'état intact et après remaniement) à l'extérieur et à l'intérieur ont été représentées sur la figure 10.La présence d'un manteau de sable saturé d'eau semble avoir fait obstacle au durcissement de l'argile superficielle.L'accroissement soudain de résistance au bas de la zone de transition indique une altération qui a pu s'amorcer quand la couche organique était en surface.Le rétablissement du cisaillement avec le temps dans la zone remaniée par l'éboulement (située au-dessus de la cote 20) se manifeste à la confrontation des résultats scissométriques des sondages No 1 et No 2 (Fig.10).Le dur- cissement thixotropique a déjà produit, en quelques mois, une résistance supérieure à la valeur initiale.La susceptibilité au remaniement diminue nettement avec la profondeur; à chaque niveau, elle décroît avec l'éloignement de la rivière.L'état critique des couches superficielles et le rôle stabilisateur de la fondation sur pieux de la culée de pont sont illustrés par la figure 11.Prochaines recherches Que résulte-t-il de la description de l'éboulement et du sol de Nicolet ?L'étude descriptive découvre la contribution des facteurs externes de glissement et propose une explication de l'ampleur de l'événement mais une connaissance de l'importance relative des causes et du mécanisme d'effondrement exige respectivement l'étude des propriétés du sol et l'analyse de la stabilité.Des travaux se poursuivent dans la recherche de caractéristi- TcMt.ua in Im % |Q » kO 60 b » 40 60 iSAfeLC bo L ÙlNDL » 1 •-#.> * LtwiÎT* »C.f»iA*T«*«TA *— • .« «,• 1 I Limit*.Dl L'iQuioÎT* Aq«wLl • Tcm*w« *M tAkl SrrttXTÏficc.» H •.* .1 — -* * J • 1 %- -4 .• , *• *— —« • » *-4 *