L'ingénieur, 1 juillet 1972, Juillet

ç caqçr.Q sop OAS tz u i ci f J lu 3 -V10 JUILLET 1972 NO 280 88* année '4LV Affranchissement en numéraire au tarif de la troisième classe Permis No 11018 Port de retour garanti : 2500, avenue Marie-Guyard, Montréal 250 s# (¦ « **Nous avons bonne mine** Et un avenir solide.Le morceau de pierre que ce québécois vous offre pourrait être de l'amiante.Le Québec est le plus grand producteur d amiante et l’un des plus importants producteurs de fer, de cuivre, de zinc et d'or.Ce pourrait être également l un des 35 autres métaux que renferme le sous-sol québécois.Imaginez: 40 métaux différents.et le pétrole est à votre portée pourvu que vous persistiez dans votre prospection.Avec un sous-sol aussi riche, le Québec offre des possibilités illimitées de prospection.Naturellement, vous pouvez profiter de l assistance de SOQUIP (La société québécoise des initiatives pétrolières), de SOQUEM (La société québécoise de l'exploration minière) et du ministère des Richesses Naturelles qui, ensemble, sont à votre service pour tout le développement de l’industrie minière.D autre part, saviez-vous que le Québec est le plus important producteur d'énergie hydro-électrique au Canada?Saviez-vous également que le coût de cette énergie est le plus bas au monde?Informez-vous! Le ministère des Richesses Naturelles renseignera tous ceux que la prospection minière au Québec intéresse.GOUVERNEMENT MINISTERE DES RICHESSES NATURELLES QUEBEC ?DU QUÉBEC JUILLET 1972 NO 280 58e année ADMINISTRATION ET REDACTION 2500, avenue Marie-Guvard Montréal 250, Tél.739-2451 COMITE ADMINISTRATIF Émeric-G.LÉONARD, ing.président Y van HARDY, ing.Claude BRULOTTE.ing.André LOISELLE.ing.Michel ROBERT, ing Michèle TH1BODEAU-DEGL IRE.ing Roland BOUTHILLETTE, ing.SECRETAIRE-ADMINISTRATIVE Yolande GINGRAS REDACTRICE Madeleine G.LAMBERT COMITÉ CONSULTATIF DE RÉDACTION Adrien LEROUX, ing., directeur Raymond BARETTE, ing.Pierre BELLEAU, ing.G.-Réal BOUCHER, ing.Donald J.BRYANT, ing.Jean CHARTRAND, ing.Jean L CORNEILLE, ing.Jacques DEBROUX, ing.Josef HODE KEYSER, ing.Pierre LAROCHELLE, ing.Michel RIGAUD, ing.Jean-Charles TREMBLAY, biochim.PUBLICITÉ JEAN SÉGUIN & ASSOCIÉS INC.Courtiers en publicité 3578, rue Masson, Montréal 405, Qué.Téléphone : 729-4387 EDITEURS s L’Association des Diplômés de Polytechnique, en collaboration avec l’École Polytechnique de Montréal, la Faculté des Sciences de l’Université Laval et la Faculté des Sciences appliquées de l’Université de Sherbrooke.Publication mensuelle.— Imprimeur : Les Presses Elite.ABONNEMENTS : Canada — $5.00 par année Autres pays $6.00 DROITS D’AUTEURS : les auteurs des articles publiés dans L’INGENIEUR conservent l’entière responsabilité des théories ou des opinions émises par eux.Reproduction permise, avec mention de source ; on voudra bien cependant faire tenir à la Rédaction un exemplaire de la publication dans laquelle paraîtront ces articles.— L’Engineering Index et Chemical Abstracts signalent les articles publiés dans L’INGÉNIEUR Tirage certifié : membre de la Canadian Circulation Audit Bureau 1972 — ANNÉE CANADIENNE DES SCIENCES DE LA TERRE ARTICLES ?ÉDITORIAL — GESTION DES RESSOURCES ET DEVELOPPEMENT ECONOMIQUE par : l'Honorable J.-Gilles Massé Ministre des Richesses naturelles du Québec 5 « GÉOLOGIE ET GÉNIE.UNE VIEILLE AMITIÉ.» par : Dr Guy Lapointe 7 GÉOLOGIE APPLIQUÉE AUX TRAVAUX PUBLICS par : Pierre-M.Crépeau.M.Sc.A.15 GEOLOGY and the City of Montreal by : Dr.R.H.Grice 21 DISCUSSION SUR LES ÉLÉMENTS D’UNE POLITIQUE MINIÈRE POUR LE QUÉBEC par : Jean-Guy Fredette.LL.L.Sous-ministre des Richesses naturelles du Québec 25 NEW MINING ENGINEER IS VITAL TO TODAY S INDUSTRY by : René Dufour, eng.28 L INDUSTRIE DU MINERAI DE FER AU CANADA par : Bernard M.Monaghan, ing.36 L'EXPLORATION PÉTROLIÈRE AU QUÉBEC par : Bernard Cloutier, B.Sc.42 L'EXPLORATION MINIÈRE POUR LES MÉTAUX PASSÉ.AVENIR ET OPTIMISATION DU PRÉSENT par : Dr Edwin Gaucher 47 LES COULÉES D’ARGILE AU QUÉBEC par : Dr Pierre La Rochelle 54 ÉTUDE EXPÉRIMENTALE DES PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES (STATIQUES ET DYNAMIQUES) DE MATÉRIAUX ROCHEUX par : Dr M.k.Séguin et A.Cauchon 64 UNE VISITE FÉERIQUE AU PAYS DES MINÉRAUX par : Dr Jean-Charles Sisi MOT DU PRÉSIDENT Vous remarquerez que des articles et des pages publicitaires du présent numéro sont rédigés en anglais.En prévision du Congrès international de géologie, qui se tient à Montréal du 21 au 30 août, nous avons pensé qu’il serait intéressant que s’ajoutent au nombre régulier de nos lecteurs les quelque 6.000 congressistes qui visiteront à cette occasion le Canada tout entier.Nous sommes heureux de souligner cet événement en éditant un numéro spécial qui a pu être publié grâce à la participation du ministère des Richesses naturelles du Québec.NOTRE COUVERTURE Reproduction d'une peinture exécutée par Jacques Gélinas en exclusivité pour L'INGÉNIEUR.cca n : L'INGENIEUR JUILLET 1972 — 1 ipmiiirWi ±.mit >&i,W *>' '* ^ tlk *000 *+’* »•»*««*! S^>*^ s*s&M| &&&& ** xjK.8yü L’ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL (École d’ingénieurs affiliée à l’Université de Montréal) L’École Polytechnique de Montréal est le lieu de formation en génie le plus polyvalent au Canada.Elle dispense l’enseignement en génie civil, mécanique, électrique, chimique, métallurgique, minier, géologique, physique, industriel et nucléaire.Le régime de promotion par matière y est en vigueur depuis quelques années.L’institution se classe au 3e rang parmi les 37 écoles canadiennes d’ingénieurs en termes d’étudiants au premier cycle, et au 4e rang pour les candidatures aux grades supérieurs.Au premier cycle, elle décerne le diplôme d’ingénieur et bachelier ès sciences appliquées (Ing.et B.Sc.A.) ; au deuxième cycle, le diplôme d’études complémentaires (D.E.Compl.), le diplôme de maître en ingénierie (M.Ing.) et le diplôme de maître ès sciences appliquées (M.Sc.A.) ; au troisième cycle, le diplôme de docteur ès sciences appliquées (D.Sc.A.).Au niveau des grades supérieurs, l’École donne aussi des enseignements dans des domaines pluridisciplinaires, tels que : génie de l’environnement, génie des systèmes, génie biomédical et génie des transports.L’École Polytechnique de Montréal rayonne également par ses laboratoires, par son Centre d’ingénierie nordique (CINEP), son Centre de développement technologique (CDT).son Institut de recherche en exploration minérale (IREM) — administré en commun avec l’Université McGill — son Service de l’extension de l’enseignement, etc.Remarquablement ouverte aux besoins de la société et soucieuse de contribuer à l’épanouissement socio-économique du Québec et du Canada, l’École Polytechnique de Montréal vise avant tout à maintenir sa longue tradition d’excellence dans la formation des ingénieurs.L'année 1973 marquera son centenaire. EDITORIAL GESTION DES RESSOURCES ET DÉVELOPPEMENT ÉCONOMIQUE par l’Honorable J.-Gilles Massé * Ministre des Richesses naturelles du Québec Dans le monde actuel, les ressources naturelles s'épuisent rapidement ou sont plus one-reuses à développer, la qualité de la vie se détériore tant par l'afflux de biens de consommation que par l'abondance des déchets issus de l'activité industrielle et de la consommation domestique.Face à ces maux inséparables de notre notion actuelle du « progrès ».un pays comme le Québec possède certains avantages qui s'apprécieront avec le temps.Il est en effet resté, relativement aux autres pays industrialisés, un réservoir important d'eaux propres, de territoires vierges, de minerais et de métaux, et les sites hydrauliques y abondent.Cependant, les mines, de par leur essence même, sont appelées à fermer ; la pollution des eaux s'approche du seuil critique dans certaines régions peuplées et industrialisées du sud du Québec, et la juxtaposition des territoires peuplés et des régions périphériques à peu près vides pose des problèmes économiques et sociaux aigus.Il faut donc reconnaître que nous n’avons pas toujours tiré le meilleur parti de la mise en valeur de nos ressources naturelles et que la faible densité de notre population et l’éloignement des centres de consommation constituent entre autres des contraintes au renversement de cette situation.L'absence d’une planification adéquate, d'une gestion cohérente du domaine minier et du domaine hydraulique, de même qu'un manque de politique rationnelle d'occupation du territoire québécois, que nous avons subi jusqu'à maintenant, ajoutent aux déficiences précédentes.Les pouvoirs publics étaient convaincus, jusqu’à ces toutes dernières années, que les ressources naturelles étaient inépuisables ou moins précieuses qu'elles ne le sont en réalité.D'autre part, l’appartenance culturelle et technologique du Canada et du Québec au continent nord-américain impose des besoins de consommation que l'on ne peut satisfaire que par la vente, aux conditions du marché de ce que les territoires neufs comme le Québec ont à offrir : leur main-d'œuvre, de l'espace, et surtout des ressources naturelles.Tout comme le Gouvernement canadien (notamment à la suite du rapport Gray), celui du Québec est conscient de la nécessité de politiques « ressources » répondant plutôt aux conditions de l’an 2000 qu'à celles qui prévalaient encore en 1900.Ces conditions sont les suivantes : globalement, les ressources sont plus rares et plus précieuses, donc ceux qui les produisent ou les possèdent et les mettent à la disposition des autres pays devraient être en mesure d’en négocier les conditions de vente et d'exploitation.D'autre part, quelle que soit la disponibilité des ressources dans le monde, les pays peuplés et à haut niveau de vie sont toujours ceux qui fabriquent des biens de consommation, à même les ressources, et non pas ceux qui les vendent à d’autres, dont ils achètent des biens de consommation.Il faut donc inciter les consommateurs de ressources à établir une partie de leurs industries de fabrication et dans certains cas de transformation chez les pays producteurs, et s'attacher au rapatriement des capitaux dans la mesure du possible, si l’on veut éviter que ces pays ne souffrent en permanence de chômage, de dépendance technologique, et d'une tendance chronique de leurs capitaux à s'insérer dans les circuits des investissements étrangers.* Nommé ministre des Richesses naturelles de la Province de Québec en 1970, lHonorable Masse dccepta comme première mission spéciale la présidence du Comité interministériel forme en prévision de l'aménagement du Bassin de la Baie James.De plus, il assume la présidence du Bureau de Développement du Nord-Ouest québécois.I’ INGENIEUR JUILLET 1972 — 3 to Mine de quoi?Mine de rien.Mine de rien?Ça dépend.Ça dépend de ce qu’on peut en faire.Ça dépend aussi des possibilités dont on dispose.A son état naturel, ce morceau de minerai est tout juste bon à servir d’appui-livre.Mais avec de l’argent, de l’imagination, des connaissances techni- ques et de la ténacité, on pourrait en extraire du cuivre, de l’argent, du zinc, du sélénium et du tellure.On pourrait en faire une source de richesses au profit de l’homme.Au profit des Canadiens.C’est dans cette perspective que Noranda, une société canadienne, a apporté une contribution im- portante au pays.Noranda a couru les risques qu’impliquaient la découverte et la mise en valeur de nos richesses naturelles.Son succès a été relié à celui du Canada.Nous avons bien l’intention de continuer.noranda donne aux horizons canadiens une nouvelle dimension 4 —JUILLET 1972 “GÉOLOGIE ET GÉNIE, UNE VIEILLE AMITIÉ.” par Dr Guy Lapointe Note biographique : Après avoir obtenu un B.A.en 1954, monsieur Lapointe obtenait successivement un B.Sc.en géologie de l'Université de Montreal en 1958, une maîtrise en géologie de l’Université du Manitoba en I960 et terminait sa scolarité de doctorat en géologie — géochimie à l'Université Carlton en 1962.De 1963 à 1966, il était chargé de cours en géochimie appliquée au département de Génie Géologique de l'École Polytechnique de Montréal et consultant en géochimie d’exploration pour diverses compagnies minières.Depuis 1966, il est professeur en géologie appliquée au département de Génie Civil à l’Université de Sherbrooke.Dans la préface de son livre « Geology and Engineering », il est intéressant de noter le vocabulaire avec lequel Legget qualifie en une seule phrase le but de son travail : « Ce volume, dit-il, a pour but l'application de la science de la géologie à l’art du génie civil.» Encore cette vieille antinomie Art et Science.Cette vieille contradiction, cette querelle de mots a-t-elle vraiment un point d’appui dans les faits ! Si, pour employer un vieux sophisme, on ne connaît bien une chose que lorsque l’on peut la mesurer, si une démarche intellectuelle devient science lorsqu'elle permet de quantifier une connaissance, alors la Géologie n’est pas Science depuis très longtemps.Tant qu'à rattacher à l'Art les travaux exécutés par l’Ingénieur, quelques-uns pourront s’en trouver flattés, mais la plupart arboreront le sourire de celui qui s’est fait jouer un tour pas trop méchant.« N’est-il pas malheureux que cette magnifique structure, si précisément calculée, ait à être ancrée dans les vulgaires et imprévisibles matériaux de la terre », « que cette surface de drainage laisse filtrer ses eaux dans les profondeurs souterraines inconnues, bousillant ainsi tous les calculs de remplissage d’un bassin », « que ce béton soit à la merci d’une réactivité inattendue de ses agrégats ».« Tous ces calculs de contrainte à la rupture, ces courbes, ces diagrammes de Mohr représentent-ils vraiment quelque chose d'apparenté au réel, pensera le Géologue, qui passe facilement d’une vision globale d'un massif rocheux à celle d'une microfabrique dont ne sait que faire l'Ingénieur.» Rapprochés depuis très longtemps par des événements catastrophiques d'oeuvres attenantes aux deux domaines, rapprochés de gré ou de force par l'avènement de la Mécanique des sols au Génie civil vers les années quarante, puis, et d'une façon encore plus pressante, par la naissance de la Mécanique des roches quinze ans plus tard, Géologues et Ingénieurs ont eu à collaborer pour voir leur domaine respectif s’enrichir et servir l'homme plus adéquatement.Si Mécanique des sols et des roches obligent au dialogue, on peut penser qu'il y aura nécessité de collaboration encore plus grande avec cette poussée que l’on connaît vers l’aménagement ou réaménagement du milieu physique.écologie et économie d'un monde dont il semble qu’on ait trop abusé, ou peut-être usé à mauvais escient, ou peut-être pas assez en ce qui concerne certaines ressources.C'est ainsi qu'on s’aperçoit qu'il en coûtera bientôt très cher pour s’approvisionner en eau potable, mais qu'une bonne exploration géologique-géophysique permettrait, dans bien des cas, la découverte d'aquifères d’intérêt commercial qui ne demandent qu'à servir.Mal instruit de ces possibilités, l'Ingénieur municipal pourrait faire entériner à ses concitoyens une dette inutile.L’Ingénieur en matériau, réorienté dans beaucoup de cas vers le recyclage des déchets industriels, aura bien fait de s’instruire quelque peu des choses de la Géochimie.Il en va de même de son confrère de Génie chimique, qui fait son avenir de la dépollution des eaux.Mercure, plomb, arsenic et fluor verront leurs sources, leur passage dans le cycle exogène, leur comportement général plus connu ou connu sous une nouvelle lumière.L'INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 5 Sur cette terre qui s'épuise rapidement, beaucoup d'ingénieurs électroniciens tournent un œil nouveau vers le captage et l’interprétation des données géophysiques ; la télédétection et l'imagerie multispectrale des ressources n'est plus l'apanage exclusif du Géologue.Inversement, plusieurs Géologues ont eu à pénétrer des domaines réservés anciennement à l'Ingénieur : programmation et analyse des systèmes sont des lieux communs dans la bouche du Géologue minier.Dans le monde académique, on a reconnu à bien des endroits ces chevauchements nombreux des deux disciplines.C’est ainsi qu'au début des années soixante, l’École Polytechnique de Montréal instaurait un diplôme en Génie géologique orienté vers les Travaux publics.En d'autres endroits, on trouve le Génie à l'intérieur d'une structure facultaire de Sciences de la Terre, mais plus généralement, on trouvera quelques Géologues intégrés comme membre des départements de Génie civil à l'intérieur des cadres d'Ecoles d'ingénieurs.Au niveau gouvernemental où l’on trouvait anciennement, intégré au ministère des Ressources ou de Mines, un service exclusif de cartographie géologique ou de géologie minière, on retrouve maintenant d'autres groupes où Géologues, Spécialistes du Pléistocène et Mécaniciens des Sols cohabitent et coopèrent sous le titre habituel de « Service Géotechnique ».Quelques grandes municipalités du Canada possèdent un tel service avec le même type de personnel.Mais laissons les relations immédiates pour envisager une relation plus lointaine de cause à effet.Combien de villes, villages, communautés ou développements, nécessitant pour leur naissance et leur existence l'appareillage complet de l'Ingénierie, sont dus à des découvertes minières où le Géologue a joué un rôle primordial.Dans le contexte canadien, les deux disciplines ont fait et font encore office d'un rouage discret, trop discret peut-être, d'une machine qui ne saurait fonctionner sans lui.Une bonne partie du dollar canadien s’appuie sur les richesses minérales, mais beaucoup de ces richesses ne sauraient nous être acquises sans l’Ingénieur.Ce sont les richesses dites renouvelables qui font maintenant appel à cette coopération et nul doute que la réponse sera conditionnée par cette vieille amitié.Ce décloisonnement disciplinaire, dont on parle beaucoup, et qui apparaît à plusieurs comme une proposition nouvelle, a donc de bien vieilles racines en ce qui nous concerne.Et qu'ils soient Art ou Science, ni l'un ni l'autre ou les deux à la fois.Géologie et Génie continueront à faire bon ménage dans un pays qui n'apparaît vieilli qu'à cause de sautes d'humeur passagères.¦ QUEBEC CARTIER MINING COMPANY (§£ Port facilities on the St.Lawrence River in Port Cartier, Que.Producer of High-grade specular hematite concentrates Mine and Plant: Gagnon, P.Q.Head Office: Port Cartier, P.Q.6 — JUILLET 1972 L INGÉNIEUR GÉOLOGIE APPLIQUÉE AUX TRAVAUX PUBLICS par Pierre-M.Crépeau, M.Sc.A.Note biographique : M.Pierre-M.Crépeau est diplômé de la faculté des sciences, option Géologie, de l’Université de Montréal et détient une maîtrise ès sciences appliquées de l'École Polytechnique de la même université.Embauché en 1954 à titre de géologue de la division des aménagements de l'Hydro-Québec, il devient par la suite chef géologue puis chef du Service Géologie et Mécanique des Sols groupant effectivement les disciplines des sciences de la terre.Ainsi il a participé entre autres aux réalisations de Beauhar-nois 3 et Carillon, aux aménagements des rivières Manicouagan et aux-Outardes, à /’harnachement de la rivière des Quinze et à l’étude des rivières de la Baie James.L’auteur est le président sortant et officier de l'Association des Géologues du Québec, membre du Comité exécutif de l’Association Internationale de ta Géologie de l’Ingénieur, officier en 1970 de /’« Association of Engineering Geologists * et cofondateur de la section de Montréal pour cette dernière association.Monsieur Crépeau est aussi membre d’autres sociétés et auteur de plusieurs communications.Lorsqu’un problème d’importance d’une certaine complexité soulève un intérêt appréciable, des spécialistes de disciplines différentes participent généralement à sa solution.La géologie, que l'on peut considérer comme la prophétie du passé selon l’expression de Pierre Termier, n'échappe pas à cette règle.En effet, elle impose de plus en plus le recours à un ensemble de spécialisations que l'on désigne maintenant « sciences géologiques ».La géologie est devenue une synthèse, fruit d’une ramification qui se développe.Géologie appliquée Aussi, la géologie appliquée doit-elle faire appel à des généralistes qui eux-mêmes doivent se spécialiser dans des champs d'applications déterminés.Aujourd'hui on distingue entre autres : la géologie minière, la géologie pétrolière et la géologie de l’ingénieur ou la géologie appliquée aux travaux publics et plus récemment la géologie appliquée au milieu (environment geology).N’est-ce pas par une connaissance de la paléoécologie que l'on peut mieux comprendre l’« éco- logie » et surtout mieux extrapoler l'évolution d'un milieu déterminé (réf.1)?La géologie appliquée, employée dans le même sens que l’expression « sciences appliquées », consiste à mettre au service de l'homme, pour une œuvre quelconque, les connaissances de la terre.Dépendant des besoins de l'homme et de ses exigences, de nouveaux champs d’application de la géologie seront ouverts, toute tentative de restriction serait s'opposer à l’inévitable.Il est important que le géologue orienté dans l'application réalise qu'il ne peut maîtriser toutes les sciences géologiques ; son rôle est d'appliquer ces sciences à la solution des problèmes qui lui sont présentés.Sa tâche ne se limite pas à synthétiser les données géologiques mais aussi à réaliser les expertises qui fourniront ces données.Sa formation et surtout son expérience lui dicteront ses limitations et la nécessité de recourir à des spécialistes au besoin, tout en ne perdant pas de vue ce qui est important pour atteindre l’objectif.Géologie appliquée aux travaux publics En dernière analyse, il est rare que ce soit les conditions géologiques qui rendent impossible la réalisation d'un ouvrage.La réalisation est plutôt déterminée par le degré de certitude du diagnostic géologique de l'emplacement et par les moyens technico-économiques dont on dispose pour résoudre le problème soulevé par le terrain soumis aux sollicitations imposées par l'ouvrage.Ainsi ce diagnostic doit-il reposer sur des faits dépouillés de toute subjectivité et sur une interprétation rigoureusement scientifique et technique.Le jeu de ces associations échappe encore, dans une grande mesure, à une systématisation qui permettrait un enseignement dogmatique et conduirait à des techniques éprouvées : la source d'enseignement la plus précieuse demeure l’expérience acquise de cas particuliers — les « case histories » comme disent les américains.Aussi, la variété et l’envergure toujours croissantes des travaux publics, les conditions géologiques différentes à chaque emplacement ainsi qu’un besoin de solutions de plus en plus raffinées commandent la collaboration d’équipes pluridisciplinaires.L INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 7 Facteurs géologiques La contribution de la géologie appliquée n'est qu'un des facteurs de solution.Dans un projet de barrage on doit faire appel entre autres à la science de l'écologie et de l'hydrologie, au génie civil, au génie forestier, aux moyens et techniques de construction et aux investissements financiers.La rentabilité d’un projet sera inévitablement affectée par les conditions géologiques.Au cours de la construction et de l'exploitation, la géologie appliquée jouera un rôle indispensable pour préciser les solutions, éviter les surprises toujours possibles et entretenir l'ouvrage de façon à ce qu'il se comporte et évolue en harmonie avec le milieu, en particulier avec le terrain de fondation.Avant de discuter d'exemples puisés parmi les réalisations de l'Hydro-Québec, il y aurait lieu d'apporter une certaine classification qui sans être rigoureuse ou absolue vise à illustrer l'influence des conditions géologiques.Cette classification se traduit en quelque sorte par étapes selon le cheminement illustré en figure 1.Figure 1 — Intervention de la géologie appliquée.La contribution de la géologie appliquée peut être soumise au maître d'œuvre, au coordonnateur ou au projeteur des trois façons suivantes : 1.« Synthèse des données et des interprétations » résultant d'une recherche bibliographique et des résultats d’une investigation et d'une étude conduites selon un programme établi en vue d'un objectif déterminé.Cette synthèse, présentée sous une forme assimilable à l'utilisateur permettra à celui-ci de prendre une décision en se basant sur d'autres facteurs importants.Ainsi la consultation de la carte géotechnique de la région de la ville de Saskatoon (réf.2) aidera à l’industriel à mieux choisir un emplacement.2.« Mise en garde » consiste à attirer l’attention sur un trait géologique dont l'utilisateur doit absolument tenir compte.Par opposition à la première présentation, celle-ci joue un rôle décisif et direct sur la sécurité, la conception, la solution, la décision : une « mise en garde » ne peut être contournée.À Manicouagan-5, une fracture de décompression en rive droite isolant un bloc de 600,000 tonnes, plus de 80 pieds de hauteur.a nécessité une excavation de façon à asseoir le barrage sur le socle de ce bloc (réf.3).La présence d'un sillon alluvionnaire atteignant près de 400 pieds de profondeur à Manicouagan-3 a imposé des restrictions quant au choix du type de barrage (réf.4).Le barrage en terre reposera sur une coupure positive en prolongement du noyau ; cette coupure composée d’un double diaphragme en béton moulé est actuellement en construction (réf.5).3.« Solations équivalentes » consiste à recommander des solutions, des décisions, de façon à permettre un choix, une optimisation qui respecte les restrictions et les facteurs déterminants.Cette contribution s’identifie beaucoup plus à la tâche du projeteur que les participations précédentes, ce qui montre bien que le projeteur n'est plus le « designer » mais il est devenu plutôt un coordonnateur, un modérateur d'équipe.Pour l’aménagement des rivières de la Baie James, une route d'accès doit être implantée à partir de la ville de Matagami.En premier lieu il s'agissait d'étudier plusieurs corridors en réalisant une reconnaissance sur le terrain et faisant largement appel à la photogéologie.Ces études ont permis de faire un choix tenant compte du coût et des difficultés de construction, des différentes variantes d'aménagement hydroélectrique, de l'efficacité du trafic routier, de la rentabilité de l’ensemble du projet et du développement du territoire.Pour illustrer d'une façon plus concrète à partir de cas particuliers ce que sont ces trois façons de présenter le facteur géologique, des exemples sont extraits de la réalisation du barrage Carillon situé à moins d’une trentaine de milles à l’ouest de l'île de Montréal, le long de la rivière Outaouais.Le facteur géologique sera mis en valeur lors de l'excursion de géologie appliquée dans l’Est du Canada (réf.6) qui aura lieu en août prochain lors du Congrès Géologique International à Montréal.À cette occasion, il y aura une visite à l’emplacement du glissement de terrain de St-Jean-Vianney, survenu le soir du 4 mai 1971, qui a emporté une partie du village et coûté plusieurs vies.Les aménagements hydroélectriques le long des rivières Mani-couagan et aux-Outardes, l'harnachement des chutes Churchill et l’exploitation minière à ciel ouvert du minerai de fer du Lac Jeannine seront aussi visités lors de cette excursion.Barrage C arillon Synthèse des données et des interprétations Les conditions géologiques de la région du barrage Carillon sont illustrées en figure 2 et en figure 3.Au droit de la rivière, les sédiments du groupe Beek-mantown affleurent et se composent essentiellement de lits dolomitiques interstratifiés avec des calcaires et des schistes argileux plus ou moins fissiles.La stratification est horizontale et présente des plissements très ouverts.Initialement, l’axe du barrage est prévu dans la section transversale de la rivière recoupant un culot igné associé à une dépression topographique — canot ou cuvette — du lit de la rivière.Au point de vue topographique, cette implantation est justifiée, puisqu'elle situe le barrage au pied des rapides.Toutefois la phase ignée de la brèche à diatrême est altérée à divers degrés atteignant celui d'un « sol résiduel », au point de présenter un sérieux problème de fondation.8 —JUILLET 1972 L'INGÉNIEUR ANNEES ROCHES TYPIQUES CHRONO-LITHOLOGIQUE EVENEMENTS COUPE GEOLOGIQUE TYPIQUES REPRESENTAT!VE PERIODE MILLIONS CONTACT Soûl» .emtnt irrigation RECENT D • p o a i 11 o n Argi I • , Sable Transgression Marine QUATE R N AIRE Çi p y,j±.r.Mer Chomploin .Fonte PLEISTOCENE Moraines, Clociotion Affaissement Tills” Soulèvement, Erosion Erosion TERTIAIRE Altération du Rocher PALEOCENE intrus .Mouvements locaux Socle rocheux Lacune Erosion ents durant OROGE NiES /• / v ij Depots Schiste 8 Grès ordovicienni : CH AZY Érosion BE E K M A N TOWN CAMBRIENNE Dépôts marins 540 + + ?Culot Lacune PRÉCAMBRIEN -h + ?4 + Roches Méta morph iques Mouvements Figure 2 — Carillon — Formulions géologiques.De plus, les roches sédimentaires encaissantes sont altérées en auréole autour du massif intrusif.Ce problème est évité en déplaçant Taxe du barrage de 1,200 pieds à l'amont malgré que la présence des rapides impose une excavation à l'aval de la centrale.Cette décision est basée, entre autres, sur le fait que les sédiments sont beaucoup moins altérés dans cette région et aussi pour s'éloigner de la cuvette topographique.Toute implantation à l'aval est rejetée parce que la rivière est plus large et que les deux villages, Carillon et Pointe-Fortune, vis-à-vis l'un de l’autre, seraient inondés par le bief amont.En fait, les résultats de l’étude sur les terrains à exproprier jouent un rôle prépondérant dans le choix.D'autre part, l’emplacement en amont permet une économie de parafouille sur les deux rives comme le démontre une étude de diverses implantations basée sur des contours isochores illustrant la profondeur des morts-terrains.En outre la digue nord se trouve raccourcie de la distance entre les deux emplacements.RIVAGE gauche RIVAGE DROIT DIGUE ENTRE LA RlViERE ET lE CANAL ORIGINAL ÇENi SYMBOLES Axe d'un anticlinal Axe d'un synclinal .***** < \ ** mÆmmt * m Par surcroît, on retrouve à certains niveaux strati-graphiques de minces couches argileuses d'une fraction de pouce d'épaisseur, dont la consistance approche celle d'un sol cohérent, soulevant la question de stabilité au glissement, cause de tant de catastrophes.Ces filets argileux remarquablement continus, plus ou moins plastiques, coïncident souvent aux niveaux où l'on repère des traces de clapotement ou des « mud cracks » et se situent surtout dans les schistes argileux dolomitiques fissiles.Lorsque exposés aux agents atmosphériques, ils décrépitent et se transforment souvent, en quelques heures, en une substance ayant encore moins de consistance.Afin de vérifier les paramètres de stabilité au glissement, adoptés pour la réalisation du barrage, des essais de cisaillement in situ sont réalisés.Une description détaillée de l'appareillage, des méthodes d'essais et de l'analyse des données a fait l'objet d'une communication (réf.7).D'autre part, dans une autre communication (réf.8), on pourra consulter l'exposé de « l’occurrence » des couches argileuses, du choix du filet argileux soumis aux essais de cisaillement, d'un résumé des résultats de ces essais et des solutions aux problèmes de fondation adoptées pour la réalisation du barrage.Il est à noter que le programme d’injection du terrain de fondation est très élaboré, il a nécessité 627,431 pieds linéaires de forage (réf.9 et 10).En figure 5, les conditions géologiques, les « mises en garde » et les solutions sont schématiquement montrées pour le déversoir de Carillon.Solutions équivalentes L'ouvrage de retenu à Carillon se compose essentiellement d'un barrage poids en béton comprenant les évacuateurs, la centrale et l’écluse et se prolongeant sur les deux rives par deux digues en terre (fig.6).Plus de 800,000 verges cubes de béton sont nécessaires et les agrégats doivent être puisés d'une source choisie à partir de diverses options.Règle générale, la préférence doit porter aux dépôts naturels de sable et gravier plutôt qu'à l'exploitation en carrières.Cette préférence repose sur certains facteurs dont l'économie dans l'exploitation — sautage et concassage pour l'exploitation en carrière — et la forme des agrégats, tout particulièrement celle des fins.Sur ce dernier point, il est intéressant d'observer que les éléments d'un sable naturel sont généralement plus arrondis et polis que les sables usinés ; d’où une surface spécifique — rapport entre la surface périmétrique et le volume — plus élevée pour les éléments usinés qui, de ce fait, requièrent entre autres plus de ciment.Cet avantage justifie l'étude systématique des nombreux dépôts granulaires de la région de Carillon.Les sédiments du Quaternaire sont donc étudiés dans un rayons de dix milles, mais l'importance de la pétrographie joua un rôle décisif (réf.11 ).De fait, les éléments de ces dépôts se composent surtout de roches calcaireuses et dolomitiques qui sont altérées à divers degrés comme les roches beekmantowniennes de la région du barrage.Cette altération résulte d’une lixiviation des minéraux argileux et des carbonates et probablement d'une oxydation s’identifiant par une couleur variant du gris au brun en passant par le jaune.Les éléments deviennent plus poreux, plus légers, d’où une 10 — JUILLET 1972 L INGÉNIEUR propension à l'eau, laquelle se traduit par une faible résistance au gel et dégel.En plus, il y a une diminution du module de déformation et de la résistance au cisaillement.Ceux qui ont eu l'occasion de voir les ouvrages en béton dans la région ont certainement pu constater leur état après quelques années, surtout celui des quais en bordure de la rivière.Une « bénéfica-tion », faisant appel à un traitement par liqueur lourde et par autoconcassage, fut étudiée.Parmi les emplacements de carrière, celui dit de Moderie » situé à quelque sept milles a l'est du barrage, où un gneiss granitoïde à hornblende affleure, s'avère le plus intéressant à cause de sa proximité d'un chemin de fer et de la topographie des lieux.Les roches beekmantowniennes sont plus ou moins altérées (réf.12) ; les sédiments du Chazy comprennent des pelites fissiles ou schiste argileux ; les gneiss à biotite, près du village St-André Est sont altérés et perdent de leur cohésion à la saturation et au gel et dégel.Il est décidé d'exploiter la carrière « Moderie » au lieu des dépôts naturels car ces derniers imposent une production plus coûteuse due à la « bénéfication » qui entraîne des pertes substantielles de matériaux et aussi due à la nécessité d'avoir recours à du chauffage ou à une surproduction estivale étant donné que le procédé par liqueur lourde est par voie humide.Auscultation du barrage Le barrage Carillon est soumis à une auscultation rigoureuse qui permet de faire de l'entretien préventif pour une optimisation du coût d'exploitation.De fait aucun travail de réfection d'importance a été réalisé depuis 1963 lors de la mise en service de la centrale.Il est intéressant de noter ici que lors de la construction une auge, profonde de quelque 50 pieds et d'un volume approximatif de 300,000 verges cubes, fut érodée.La dérivation de la rivière fut réalisée surtout dans les évacuateurs 5 et 6 dû à certaines restrictions imposées par la construction.Or, en aval de ces deux évacuateurs.il y a un anticlinal ouvert et découpé par des diaclases tapissées de talc et associé à une zone d'altération en prolongement du culot de brèche à diatrême rendant cette partie du lit de la rivière plus vulnérable à l'érosion.Le jeu du niveau du bief aval imposant une pression interstitielle le long des fractures d'exfoliation est probablement aussi responsable du phénomène d'érosion.L'auge se stabilisa lorsqu'elle atteignit un horizon de pelite silicieuse.La fosse fut par la suite remplie de blocs afin d’éviter une érosion sous le tablier de l'évacuateur et pour donner au lit de la rivière une topographie déterminée à partir d'une étude réalisée à cet effet.CONDITIONS GEOLOGIQUES MISE EN GARDE SOLUTIONS Force portante (affaissement) Stabilité au soulèvement Stabilité au glissement g = gravité Ib = livre pi - pied s = résistance au cisaillement po = pouce psi = livre par pouce carré H = hauteur de chute P Effort normal Lits sédimentaires du groupe Beekmantown ± horizontaux Failles associées à des zones d'altération et à des diaclases béantes Excavations Curetage Fouilles en "V Injections Filets argileux conformes intercalés dans les couches du Beekmantown Conditions artésiennes profondes Fractures horizontales continues vs joints abrupts discontinus (perméabilité hor.> vert.) Faciès d'altération (surtout les hor.de calcaire) Couches silto-sablonneuses allochtones dans des fractures d'exfoliation A) S = 5.85psi t 0.26F B) Drainage sous le tablier C) Séismes : 0.1g.D) Glaces: 10,000lb/pi E) Injections: tapis de 40' et rideau : 2.5H F) Action de butée simultanée G) Tirants: n°14 int., 60 amont, 45' 35' dans rocher, Tension 3000lb/.Figure 5 — Facteurs géologiques au déversoir de Carillon L'INGENIEUR JUILLET 1972 —11 Conclusion La notion des trois façons de présenter le facteur géologique se traduit effectivement par des étapes d'investigation, d’étude et de surveillance, que ce soit à la phase de projet, de construction ou d'exploitation.Le maître d’œuvre a tout intérêt à ce qu'un ouvrage soit réalisé en exploitant rationnellement les ressources naturelles et en tenant compte des possibilités d'adaptation aux conditions géologiques tout en assurant le respect du milieu.La géologie appliquée est un des moyens dont il dispose pour bien planifier et pour éviter des surprises et des réclamations ainsi que des coûts additionnels trop souvent classés dans les impondérables.Les sciences géologiques ont leur propre terminologie et méthodes de travail et d'interprétation, quoiqu'elles ont aussi recours à d'autres techniques.Leur application aux travaux publics n'en est qu'à ses débuts et ceci explique le peu d'écrits à ce sujet.En fait, chaque cas doit être traité avec une attention particulière.Leur participation se traduit aussi bien par des axiomes que par des facteurs qualitatifs et des hypothèses de calcul.Pour le maître d'œuvre de tous travaux publics, la géologie appliquée devient un apport précieux.BIBLIOGRAPHIE Réf.1 : FISHER, J.C.— La Paléoécologie.La Recherche.No 22, avril 1972.Réf.2 : CHRISTIANSEN, E.A., WHITAKER.S.H., ME-NELEY, W.A.et ELIAS, C.G.— Physical Environment of Saskatoon, Canada.Publié par « Saskatchewan Research Council » en coopération avec le Conseil National des Recherches du Canada.NRC Publ.No 11378, 1970.Ref 3 : BROWN, EL., CHARALAMBAK1S, S.CRÉ PEAU, P M., et LEFRANÇOIS, P — Les Fondations du Barrage Daniel-Johnson (Manicouagan-5).Dixième Congrès des Grands Barrages, Montréal 1970, Q.37, R.35.Réf.4 : BENOIT, M., CRÉPEAU, P M., et LAROCQUE, G.S.— Influence des fondations sur la conception du barrage Manicouagan 3.Neuvième Congrès des Grands Barrages, Istamboul 1967, Q.32, R.48.Réf.5 : DRÉVILLE, F., PARÉ, JJ., CAPELLE, J.F., DASCAL, O., et LAROCQUE, G.S.— Diaphragme en béton moulé pour l’étanchéité des fondations du barrage Manicouagan-3.Dixième Congrès des Grands Barrages, Montréal 1970.Q.37, R.34.Réf.6 : C RÉPEAU, P.M., JURKUS, R.A., MARCIL, D.— Excursion A 51 (a) : Géologie de l’Ingénieur dans l'Est du Canada, Région de Québec — Labrador.Congrès Géologique International, Montréal 1972.Réf.7 : PIGOT, C.H.et MACKENZIE, I.D.— Carillon Foundation Studies.Institut Canadien des Ingénieurs, 75e Réunion annuelle générale, Vancouver, mai 1961.Réf.8 : CRÉPEAU, P.M., SAINANI, Mme U.R.CHA-RETTE, J.P.et JURKUS, R.A.— Problèmes de Fondations à certains barrages de l'Hydro-Québec.Dixième Congrès des Grands Barrages, Montréal 1970.C.6.Réf.9 : CRÉPEAU, P.M.— Les Fondations du barrage Carillon.L'Ingénieur, volume 48, no 190, Été 1962.Réf.10 : CRÉPEAU, P.M.et GODBOUT, S.— L'Implantation des ouvrages de Carillon.Génie Construction.Vol.4, no 4, avril 1961.Réf.11: FORRAND, J., MASO, J.C., DUFFAUT, P., DUSSEL, M.et GAUTHIER, G.— Importance de la pétrographie des agrégats, influence de la nature minéralogique des sables fins sur les propriétés des bétons.Septième Congrès des Grands Barrages, Rome 1961, Q.24, R.2.Réf.12 : DOLLAR.Mantuani L.— The Influence of Weathering on the Quality of Beekmantown Dolomite.Geological Association of Canada.Vol.15, Partie 2, 1964.‘¦'MB Figure 6 — Barrage principal de Carillon à un stage avancé de la construction : vue à vol d’oiseau de la digue sud et d’une partie de la digue nord.12 — JUILLET 1972 L'INGÉNIEUR Voici la robinetterie de laboratoire la plus nouvelle depuis des années; elle est signée Emco.Imaginez notre nouvelle ligne de produits dans votre laboratoire! Chaque unité est conçue en vue d’un fonctionnement plus facile et plus efficace.Notre robinet à boisseau de type “à bille”, par exemple, n’est jamais engorgé comme le robinet à boisseau rodé, modèle classique.Pourquoi installer une robinetterie “vieux” style dans votre laboratoire moderne?Que vous ayez recours à la vapeur, à l’eau, au gaz, à l’oxygène ou à l’air, nous pouvons vous fournir l’appareillage le plus récent.Trois manettes de conception pratique vous sont offertes, y compris une qui ne conduit pas la chaleur.Vous pouvez les obtenir avec des boutons d’identification en couleur marqués en français ou en anglais.Emco Limited, où les idées jaillissent Nous comptons 70 ans d'expérience.Aussi, la perfection est-elle le fruit de la pratique.Pour plus de renseignements, écrivez-nous à: Box 5300, London, Canada. GEOLOGY and the City of Montreal by Dr.R.H.Grice Biographical Note : Mr.R.H.Grice is a graduate of Cambridge University, 1949.He obtained a Ph.D.in geology at the University of Illinois in 1964.For ten years, he worked as a foundation geologist with George Wimpey Ltd.of England, and H.G.Acres & Co.Ltd., Niagara Falls, Ontario, in North America, England, Iraq and Pakistan.He has been at the Department of Geological Sciences at McGill University since 1965 in charge of the programme in engineering geology and ground water geology.The study and appreciation of the land around and beneath Man has always been on his mind.The objective, albeit unconscious, has been to avoid a fight with natural conditions and configurations.Man’s preference has been for a dry cave with a man-sized entry, water and food not far away and an environment which could absorb his waste products in an acceptable manner.Compromise became necessary as the supply of caves ran out and the way of life seemed to become more important than mere living.Trade put an emphasis on communications and many new settlements including Montreal were logically born on the banks of rivers of all sizes.Good communications could not only bring the first settlers but attackers and so, perhaps there was also the thought that Montreal might rest especially secure under the protection of a second fort, never built, on the top of the resistant igneous rocks of Mount Royal, as well as the fort on St.Helen's Island to the east of the Island of Montreal in the St.Lawrence River.The state and military had founded their fort on the natural concrete of the St.Helen's Island breccia.The Church and business had to compromise and to build Old Montreal on another ‘island' separated from the main island by a marshy and peaty area formed in the beds of former channels of the St.Lawrence River.This island’ has a core of glacial deposits flanked and covered by clays, silts, sands, gravels and peat of the sea, lake, and the rivers and ponds which followed the recession of the two-mile-thick glacial ice sheet about 10.000 years ago.Î LO CN 1 FILL FINE SAND SILTY CLAY PEAT FOSSIL IFE ROUS SILTY CLAY GRAVELLY SAND SANDY GRAVEL (boulders 8 in.diameter) SILTY SAND Profile of post-glacial surficial deposits (soils) adjacent to old Montreal.(Photograph by N.R.MacLeod) L INGENIEUR JUILLET 1972 —15 ///.///./ //^ '//// ' //// r/ / / / / ///, r/ / / ///.* //< :v:-:;-ïrv ISLAND OF MONTREAL 1 0 1 2 3 4 5 Miles Map of Surficial Deposits of the Montreal Area (after Service cTUrbanisme de Montreal.1966).Sand and Gravel Clay mm Tin mum Rock ® ® ® Sherbrooke Street, part.However, we doubt if our forefathers were worried by this complexity of source and structure of geological materials.Their first buildings were erected on the high ground above the swamps.The very existence of this high ground was due in part to the greater resistance to erosion of the tough till, a heterogeneous mixture of silt and other materials ranging from clays to boulders.The two varieties of till found, while not as strong as the St.Helen’s Island breccia, still had average unconfined compressive strengths of 3 to 4 tons per square foot, more than adequate for their buildings.I he lower till was found during the construction of the St.Lawrence Seaway to have embarassingly high strength in relation to the excavation techniques planned originally.Following siting, the second major problem was the supply of building materials.As anyone can see readily today, the stone fort on St.Helen's Island rests on similar stone in place, but for the city, apart from the minor use of random boulders from the underlying till, stone had to be transported from one of the quarries on Montreal Island.The relief of the island is slight, with the exception of Mount Royal itself, and sedimentary rocks, especially limestones are exposed or are very close to the surface in many areas.This is due first of all to gentle folding and tilting of the rocks which have taken place over the past hundreds of millions of years, and secondly to the recent scouring action of the glaciers on local areas at above-average elevations.So, quarries could be located easily because of rock outcrops.Transport was the major problem.Victoria Bridge, the first bridge joining Montreal Island and the mainland was constructed in the last century of limestone from a quarry at Pointe Claire, close to the St.Lawrence River (Lake St.Louis), enabling use to be made of water transport.Dr.R.F.Legget recently quoted a report that Sir William Logan, the first director of the Geological Survey of Canada, examined parts of this operation.The third problem concerned the supply of water.Water was available nearby in the river but wells were more convenient until the City piped supply was available.Most private wells were shallow, drilled by hand to depths where small supplies of water were obtained from sandy zones in the glacial deposits.Cumming reported that the number of wells put down in search of water was doubled between 1904 and 1913 and by the latter date, 179 wells were supplying 7 million gallons of serviceable water each day — water from the underlying rocks for cooling, drinking and manufacturing purposes.Twelve of these wells were truly artesian with water flowing to the surface.The exact number of wells in use in the city today is uncertain but it is not insignificant.The existence of geologists has been noted in passing in their role as reporters.Geologists are generally forced to confine their observations to effects and materials which have already been exposed, in consideration of time involved, so the opportunities afforded by the many excavations taking place in a city are extremely valuable.Nevertheless, geologists did not confine their observations to geological matters of strictly academic interest.Stansfield wrote in 1915 that the “choice of .the site for a house should be governed in part by the character of the subsoil.if there is any 16 —JUILLET 1972 L'INGENIEUR substratum of Ledu clay on any site, it should be viewed with suspicion,.many cracks developed in the houses and other buildings built upon the Leda clay between St.Catherine Street and Sherbrooke Street.(the Leda clay is now called the Champlain Sea clay).By the 1930's the continued growth of the city suggested that quarrying of limestone and igneous rocks for building and crushed stone would eventually have to migrate from Montreal Island and to assist in future planning, Dr.T.H.Clark started a new geological mapping of the area at a scale of one inch to the mile.His report was published in 1952.He has updated it and the new' edition is in press in 1972.Clark also reexamined the geological structure to determine the potential promise of oil and gas exploration.Building methods changed with increased use of concrete in place of building stone and by 1961 quarrying activity produced about 45,000 tons/day of crushed limestone for aggregate, up to 10,000 tons day for concrete manufacture, about 1,500 tons day of shale for brick and only 20 tons/day of building stone.Natural sands are not available in commercial quantities on Montreal Island, although sandstone outcrops chiefly to the west of Montreal Island and there are deposits of limited extent of sands as well as gravels * A special issue of L'Ingénieur on various projects of Trans Canada Highway was published in November 1971 no.272.on the Island principally forming ancient beach terraces, now often followed by roads, such as Sherbrooke.Montreal has thus apparently lost the potential use of only a relatively small volume of natural sands and gravels by covering them with construction.The scale of construction also changed during the last decade in terms of heights of buildings and of the size of major transportation projects.The great worldwide advances that have been taking place during the same period in foundation engineering have been reflected locally in the upsurge in foundation exploration programmes, notably for the Metro and Trans Canada Highway.* Dr.J.H.Keyser, of the City of Montreal, presented a most useful review of the Geology of Montreal including geotechnical aspects of the Metro at the Sixth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, which was held appropriately in Montreal in 1965.He too summarized the results of the 1962 report on the surficial geology and the soils of Montreal area in which he had collaborated with Dr.V.K.Prest of the Geological Survey of Canada.Most recently during the first quarter of 1972, the Geological Survey of Canada organized the countrywide formation of banks of geotechnical data in most major centres in Canada.Approximately 25,000 records were collected for the Island of Montreal, each record including the principal data for one individual borehole together with the location on the Universal Transverse Mercator grid and the name of original field collector of the data.This will permit a faster tracing of past Map of Consolidated Rocks of Montreal Area (after Clark, 1952)./?/ //// v y v v v v JESUS ///// r/// y/// /// V//// ///// 7///// y////// v// /// "//////// '//?/// '//////z/' / ///// ISLAND OF MONTREAL, ////// m mu / / / •/////// //////* /V\A f/// /?// V////?/ ////?////// rs / / , /U' /> /// /////* '//// / / / / / / / / ///A '//?i 1 0 1 2 3 4 5 M iles Volcanic rocks Shales Shaly limestones Limestones Dolomites Fault Fold axes Location Point /.Mount Royal 3.Old Montreal 5.Pointe Claire Quarry 2.St.Helen's Island 4.Victoria Bridge 6.Lachine Rapids L'INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 17 work and a more effective planning of the exploration which is necessary for new projects.And so we have reached the present with a realistic inventory of geological and geotechnical data.The 24th Session of the International Geological Congress is to be held in Montreal in 1972 and with so many experts coming from all over the world, it is appropriate that the problems of today and the future can be set out for fruitful discussion The first guideline is established, and I believe accepted by all engineers, namely, some geological information is required for every site.Published maps at scales of 1,500 feet to the inch or less indicate what the material might be present at any given point on the surface or what the depth might be to ‘rock'.The new geotechnical data banks give the geological succession in holes which are located to an indicated degree of precision, usually within 10 meters.Engineering properties of some of the materials are also recorded.The second guideline is accepted by many for the Montreal area.The soil deposits of Montreal exhibit many variations in thicknesses, depths, lateral extent and properties, therefore some new geotechnical data are required for every project.Analogous variations are encountered in rock, in which the degree and extent of the zones of weathering, softening, jointing and fracturing are usually more significant than the type of rock.Zm* * UTICA SHALE TRENTON LIMESTONE Typical blasted vertical cut in shale and limestone.Note different degrees of control of natural jointing on blast fracture pattern.(Photograph by N.R.MacLeod) The two principal rock types of Montreal, limestone and shale, are generally sound, exhibiting to only a minor degree the undesirable characteristics of these two lithologies.That is, solution cavities are very rare, although a few have been reported by Clark, and the typical fissility and rapid weathering of shale is found but to only a minor extent.Water, mentioned hitherto in its role as a useful and necessary material, can cause problems in Montreal.Rapid flooding or entry of groundwater appears to be rare, even in the Metro tunnels beneath the St.Lawrence River, but the presence of water-saturated sands within the glacial deposits was a problem reported in 1915 by Stansfield.It was then countered by the use of compressed air, and now often by the use of bentonite slurries.High water content are found in the Champlain clay in the Montreal area and the development of high pore water pressure under construction loads is possible so it is necessary to found most buildings beneath it by excavation or on piles.No records of landslides have been seen, although recent work has recognized creep in the Champlain clay on the island.Subsurface water can also interact unfavourably with waste deposed as land fill.The normal differential settlements and production of methane may be accentuated by water and water supplies in the vicinity of such fills may be contamined.The last major earthquake activity occurred probably over 50 million years ago when the igneous rocks of Mount Royal were emplaced and several faults were either initiated or reactivated.Nevertheless Montreal is still in a moderately active earthquake zone, zone 2 out of a scale of 3 as described in supplement 1 of the latest National Building Code of Canada.The establishment of the seismic zones has been based upon values of ground accelerations with an annual probability of 1 in 100.These were calculated by a statistical analysis of past earthquakes throughout Canada during this century and corroborated by the results from a larger but less reliable seismic sample dating back to 1638.The most recent slightly damaging earthquakes in Montreal were of intensity VII on the Mercalli Scale in the period of 1893-97.The zoning of the Building Code has been used by the Canadian Underwriters Association for the calculation of earthquake insurance which in Montreal would increase the cost of premiums by approximately 20-30%.Provision is made for an additional 25% surcharge if the foundations are not on ‘firm ground’.The third guideline of economic foundation investigation is yet to evolve fully in Montreal and in other urban areas essentially due to the scattered nature of activities in a city as compared with, for instance, a major hydroelectric site.The principle consists of an initial appreciation of the value at different times and in terms of engineering costs of all the relevant items of geological and geotechnical data.For example, is it cheaper to define acceptable bedrock surface elevations to within two feet before a tender is called or to wait and see in the actual excavation ?18 —JUILLET 1972 L'INGÉNIEUR This type of decision is affected closely by a statistical appreciation of local geological conditions.For instance, there are vertical steps up to the order of 10 feet high in the jointed limestones on the Hanks of Mount Royal.The possibility of such steps may be suspected by interpolation from a 'standard' exploration programme of 4 or 5 holes for a single building, but unless the holes are put at the corners or just outside the foundation limits, extrapolation of results may be expensively misleading.This comment of course is not meant to imply that interpolation is a 100% reliable technique.Small lenses of unconsolidated material and localised zones of fractured rock including fault zones, may be missed by interpolation if such features are not intercepted by at least one hole.An effective backup of geological statistics will not be available in Montreal until the existing bank of exploration data is supplemented by geological and geotechnical data obtained during the construction period.The amount of data from drill holes or small pits is exceeded greatly by that from an excavation which is a complete exposure of the surface of the excavation supplemented in some cases by direct inspection of sub-grade geology in large diameter caisson holes.Furthermore, it is common practice in Montreal to drill cored or percussion holes beneath a proportion of the footings, when the excavation is at or near grade, since soft thin shaly interbeds are found in the Ordovician limestone formation.These excavation data are, of course, of even greater potential value for the project in which they are obtained.The design of a structure is based on the assumed or deducted geological conditions.If the observations and additional tests prove these assumptions to be significantly different, design changes, producing economies or elaborations will be necessary quickly.So we have seen some of the ways in which geology has affected the development of Montreal : how Man's first activities here were guided unwittingly by geological factors such as the erosion of the 'pool' of Montreal in shales downstream from the Lachine Rapids which developed in harder limestones.And now how efforts are being made at an increasing rate to preserve, in an accessible way, more of the geological and geotechnical data that is needed for more demanding designs in the future D BIBLIOGRAPHY CANADA, National Research Council, 1970, Climatic Information for Building Design in Canada : Supplement No.1 to the National Building Code of Canada : Associate Committee on the National Building C ode : NRC No.11153.C LARK.T.H., 1952.Montreal Area, Laval and Lachine 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653-8704 L'INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 19 4 •~f '.^i: v.¦L —>7 K ^ Australie ]•« c Tableau 7 Le Brésil et l'Australie sont des compétiteurs très sérieux pour l’industrie canadienne.Ces producteurs de minerai ont accès aux mêmes sources de financement que le Canada — plus de 80% des investissements sont américains — et ils ont aussi accès à la même technologie.Leurs réserves de minerai sont quasi illimitées — elles comptent parmi les plus riches au monde — et leur infrastructure a été établie pour en tirer partie.Ils ont profité des mêmes développements que l'industrie canadienne dans le mode de transport et la fabrication des boulettes.Jusqu’à présent, le principal marché de l'Australie a été le Japon, mais il essaie activement de diversifier ses exportations pour éviter de devenir trop dépendant du marché japonais.Les producteurs australiens ont porté leur attention vers l'accroissement des exportations à destination de l'Europe.L'Australie et le Canada se feront face sur les marchés dans les années 1970 et 1980.L'U.R.S.S.est une autre menace à l'horizon.La Russie a d'énormes réserves de minerai qu'elle peut expédier par le port de Mourmansk ou par ceux du Pacifique.Elle développe également des usines de boulettage qui rendront la qualité de ses produits aussi compétitive que leur prix.L U.R.S S.exporte déjà vers les autres nations d'Europe de l'Est, le Royaume-Uni et le Japon.Ils prévoient aménager leurs ports de mer de façon qu’ils puissent recevoir des bateaux de 250,000 DWT et construire de nouvelles usines de boulettage.La British Steel Corporation a acheté l'an dernier 1.6 million de tonnes de boulettes de la péninsule de Kola, expédiées par le port de Mourmansk.Les Anglais concluraient volontiers de nouveaux contrats avec les Russes pour des achats de boulettes, si les ports étaient approfondis pour pouvoir recevoir de plus gros bateaux.Le Japon aussi considère la Russie comme un fournisseur éventuel.Dans leur effort pour augmenter leur commerce avec l'Occident et pour en acquérir sa technologie, les Russes peuvent tirer parti de leurs ressources en minerai de fer.La Chine aussi possède d’immenses et riches réserves de minerai de fer.Avant la Seconde Guerre Mondiale, elle expédiait au Japon du minerai dont la teneur en fer dépassait 60%.Les Japonais ont révélé que des négociations étaient en cours avec la Chine pour au moins 1 million de tonnes de minerai de fer de Hainan.Les ports de Chienwantao et de Lienyu-kang seront agrandis.Nous ignorons encore si la Chine sera en mesure de surmonter les « Grands Bonds en Avant » et s'imposer comme l'un des principaux fournisseurs de minerai de fer de l’Extrême Orient.Il est peu probable que cela se produise dans les 10 prochaines années mais les années 1980 verront peut-être la Chine devenir un pays important dans le commerce mondial du minerai de fer.Des changements surviendront aussi parmi les pays producteurs d'acier.Les États-Unis sont actuellement notre principal client.Bien que l'industrie sidérurgique américaine ait grossi lentement pendant les 10 dernières années, sa part de la production mondiale d'acier a diminué.L'industrie sidérurgique européenne s'est remise de la Seconde Guerre Mondiale.Sa reconstruction et la prospérité générale de l'économie ont créé une explosion de la demande d'acier en Europe.Les producteurs ont amélioré leurs installations et les ont transférées là où c'était possible, de l'intérieur des terres vers les principaux ports de mer.C'est ainsi que les Français ont transféré certaines de leurs usines vers Dunkerque, les Allemands vers Brême, les Italiens vers Tarente.Ce faisant, ils ont commencé à se détourner de leurs gisements domestiques à basse teneur et à se diriger vers l'importation de minerai à haute teneur.Leur demande de minerai importé est maintenant de 100 millions de tonnes et elle sera de près de 180 millions de tonnes vers 1980.L'Europe a accès à de nombreuses sources d'alimentation en dehors du Canada.En plus de sa source traditionnelle, la Suède, elle, en a développé d'autres en Amérique du Sud, en Afrique Occidentale et maintenant en Australie.Le Canada ne jouit d'aucun avantage significatif sur ces fournisseurs du marché européen.Les coûts de transport sont à peu près les mêmes et comme l’Europe est encore dépendante de l'agglomération par frittage, nous ne pouvons capitaliser sur l'excellence de nos boulettes.C'est au Japon que se trouve l'expansion.Depuis 1955, les Japonais ont presque doublé leur production tous les cinq ans.Le rôle du Japon sur le marché du minerai de fer ne peut être pleinement apprécié que si l'on se rend compte qu'il ne possède pour ainsi dire aucun gisement.Les autres producteurs d'acier peuvent utiliser leur propre production dans une proportion de 40% à 50% ; le Japon, lui, importe 97% de son minerai de fer.Si nous sommes au sein d'une expansion mondiale du minerai de fer, c'est parce que le Japon ne veut pas devenir dépendant d'une seule nation productrice ; comme un esprit subtil de Washington l'observait, les Japonais ont si bien réussi à diversifier leurs sources d'alimentation et à en stimuler le développement, que leur source de minerai ne risquerait d'être complètement tarie que si le monde tout entier était en guerre avec eux.Malgré sa proximité, l'Australie représente seulement 40% ou 50% du commerce japonais ; le reste doit être fourni par d'autres pays producteurs.L’INGÉNIEUR JUILLET 1 972 — 33 Jusqu'à présent, la tendance a été en faveur du Canada, mais cet état de choses pourrait changer.Jusqu'ici, l'insuffisance de ses capitaux a empêché le Japon de’ suivre le modèle traditionnel des producteurs d’acier qui possèdent d’importants intérêts dans des mines.Au lieu de garantir son alimentation de cette façon, le Japon signait des contrats à long terme.Mais maintenant, les Japonais ont commencé à participer financièrement à l’exploitation des mines.Ils possèdent déjà des parts dans des mines africaines.Mitsui a acheté une partie du projet de la rivière Robe en Australie et manifeste un certain intérêt à développer lui-même des mines au Canada.Si cette tendance se développait, nous risquerions de retomber dans une situation d'excès de production résultant d'une sévère compétition.Nous nous retrouverions dans une spirale descendante des prix — semblable à celle causée par l'excès d'offre en Europe à la fin des années 1950 et 1960 — et la période d’expansion tirerait à sa fin.Notre future dépendance à l’égard du Japon pour le commerce international nous rend vulnérable.Une autre tendance qui se développe au Japon menace la structure des marchés canadiens.Plusieurs aciéries japonaises ont commencé à produire des boulettes en usine intégrée, ce qui leur permet d'utiliser du minerai à meilleur prix et ainsi réaliser des profits au boulettage et en même temps exercer un meilleur contrôle sur la qualité.Si cette tendance se précise, une partie plus grande encore du marché japonais pourrait être hors de l’atteinte des producteurs canadiens dans les années 1980.Les Japonais pourraient facilement acheter la plus grande partie de leur minerai, brut ou sous forme de concentré, en Amérique du Sud, en Afrique, en Russie et en Chine et le transformer eux-mêmes.Ces menaces de l’extérieur s’ajoutent à celles provenant de notre propre pays.De récents actes de la part des travailleurs et de récentes pressions gouvernementales pourraient mettre en danger notre stabilité sur le marché mondial et empêcher notre progrès futur.Depuis sa fondation, l'industrie canadienne du minerai de fer s’est efforcée d'accroître sa productivité pour être compétitive avec n'importe quel autre pays du monde.Nous avons amélioré notre productivité en développant le talent de notre main-d’œuvre et en profitant pleinement des innovations technologiques.Cela s'est reflété dans le changement du taux d'investissement pendant les 20 dernières années.Au début des années 50, notre investissement en équipement était de $25,000 par personne, il dépasse aujourd’hui $100,000.En même temps, nous avons augmenté les salaires, le salaire hebdomadaire moyen dans les industries minières est de 25% supérieur à celui des autres industries.En dépit des hauts salaires, nous avons été victimes récemment de débrayages spontanés qui ont causé la perte de millions de dollars de production.Les perspectives d'avenir en ce domaine sont incertaines Les grèves nous ont coûté bien plus qu’une perte temporaire de production.Dans une industrie où il est impératif d’assurer les livraisons, les grèves peuvent nous coûter des marchés.Si nous ne pouvons assurer aux producteurs d’acier une livraison sans interruption, ils rechercheront d'autres sources d'alimentation.Une autre menace pour l’expansion future de l'industrie canadienne du minerai de fer est la politique gouvernementale.Les changements qui ont été suggérés aux lois d'imposition et les politiques de dépréciation pourraient décourager l'investissement de nouveaux capitaux dans l'industrie.Les récents essais du gouvernement du Minnesota pour contrecarrer l'Amendement Taconite ont provoqué un choc dans l'industrie nord-américaine.Si le Canada devait suivre cette tendance vers l’augmentation des taxes, les investisseurs devraient chercher à utiliser leurs fonds en dehors de l’Amérique du Nord, ce qui retarderait le développement du pays tout entier.L'industrie minière participe au développement de l'infrastructure du pays ; elle a bâti des villes, des chemins de fer, des ports et a participé à l'expansion économique des régions sous-développées.Heureusement, certains membres du Gouvernement, entre autres le Premier Ministre Bourassa, reconnaissent cette menace.Il a même déclaré que « non seulement la réforme de la taxation ne doit pas nuire au progrès économique, mais elle doit l’aider le plus possible ».Nous pensons que sa pensée est beaucoup plus dans le sens des intérêts du pays que celle des promoteurs du récent « Livre Blanc ».Les réponses aux défis Ces menaces sont évidemment sérieuses.Pour protéger nos marchés pendant la dernière décennie du 20' siècle, nous devrons faire face aux menaces de la compétition sur nos marchés potentiels et, en même temps, protéger le climat de notre production et de notre investissement pour pouvoir réaliser notre expansion future.Un des développements qui aura vraisemblablement lieu sera la réduction directe à grande échelle, connue sous le nom de métallisation, et la préréduction.L'insuffisance mondiale de charbon favorise les développements en ce domaine.Le procédé augmente le contenu en fer d'une masse métallisée ou d'une boulette bien au-delà de 60% ou 68%.Ce développement s'accorde bien avec le développement de hauts fourneaux électriques dans l'industrie de l’acier.Jusqu'à maintenant, le métal de rebut a constitué la charge principale des fours électriques.Les boulettes métallisées remplaceront le métal de rebut pour deux raisons : d'une part — et c’est là la plus importante — elles sont beaucoup plus faciles à réduire ; d’autre part, l'alimentation et le prix des boulettes peuvent être contrôlés, alors que l'offre du métal de rebut et son prix fluctuent grandement.Les usines de boulettes métallisées commencent à apparaître.Stelco est très active dans le domaine de la réduction directe.Les boulettes de fer réduites de Stelco SL RN ont permis des accroissements de productivité de 20% à 30% dans les fours électriques.Falconbridge Nickel a construit une usine en Ontario destinée à produire 300,000 tonnes de boulettes de fer-nickel par an.Le Japon a son usine de boulettage de Kobe Kakogawa ; il a annoncé qu'il utiliserait la préréduction pour combattre la hausse des prix du 34 — JUILLET 1972 L'INGENIEUR métal de rebut et du charbon.Arnico a maintenant au Texas une usine de réduction directe dont la capacité est de 1,000 tonnes de fer par jour.La plus importante entreprise de réduction est au Mexique, où cinq usines transforment suffisamment de fer pour produire 1 million de tonnes d'acier par an.Kaiser et Hamersley se sont lancés dans une entreprise commune.Le développement de hauts fourneaux électriques et la préréduction indiquent la fin d'une ère dans la fabrication de l'acier.Les usines japonaises produisant dix millions de tonnes par an sont sans doute les dernières de leur genre.Les aciéries imposantes qui existent maintenant seront probablement suffisantes pour satisfaire à la demande des régions industrielles établies.La demande supplémentaire d'acier sera satisfaite, soit par l'expansion des installations existantes, soit par la construction de plus petites usines servant de nouveaux marchés régionaux.Les pays sous-développés, ayant besoin de produire de l'acier, sont les principaux intéressés par la miniaciérie.Ils n'ont guère les moyens de posséder les larges complexes actuels, mais les hauts fourneaux électriques et les boulettes préréduites pourraient leur permettre de compter pour 10% de la production mondiale de l'acier vers 1980.La mini-aciérie a déjà fait ses preuves.Oregon Steel Mills (Midland-Ross) possède déjà la première usine régionale de réduction directe et une mini-aciérie fonctionnant sur une base commerciale.L'usine opère à $35 millions pour une production annuelle de 400,000 tonnes.Le coût d'investissement a été de $ 1 20 par tonne, alors qu'il est de $250 à $400 par tonne pour une usine conventionnelle.Le Canada se trouve en excellente position pour profiter de ces tendances.Nos larges ressources de minerai et d'énergie électrique et nos excellentes facilités d'expédition nous sont favorables pour entrer sur le marché de la préréduction.Nos boulettes métallisées seront utilisées sur deux marchés : elles peuvent être utilisées comme charge partielle dans les hauts fourneaux conventionnels pour améliorer le rapport coke-minerai ; elles peuvent aussi être utilisées comme supplément ou complément du métal de rebut dans les hauts fourneaux électriques et les mini-aciéries.Les changements technologiques prévus nous permettraient d’installer ces usines de préréduction à proximité de nos quais et d’expédier les boulettes métallisées aux quatre coins du monde.Le gaz naturel est actuellement utilisé dans certains processus de réduction et le marché canadien dispose d'une alimentation très accessible.De plus, l'insuffisance croissante d'énergie électrique permet de croire que l’énergie thermonucléaire sera accessible aux consommateurs industriels à des prix raisonnables.La perspective du Canada En dépit des menaces sérieuses quant à la place que nous occupons sur les marchés mondiaux et en dépit aussi de nos difficultés non encore résolues vis-à-vis la main-d'œuvre et le Gouvernement, l'industrie canadienne du minerai de fer entre dans la décennie la plus exaltante de son histoire.En effet, les contrats qui ont déjà été signés assurent une base solide pour notre croissance et notre rentabilité pendant les années 70.Les plans d’expansion qui augmenteront notre capacité de production à 110 millions de tonnes en 1980 sont déjà mis en œuvre.La majeure partie de cette production supplémentaire a déjà un marché assuré.Dans une industrie où il faut prévoir 25 ans à l’avance, il nous faut regarder au-delà des années 80.De sérieux problèmes menaceront notre industrie pendant cette décennie.De nouvelles nations surgiront comme fournisseurs et comme consommateurs.Nous devons, dès à présent, nous préparer pour ces défis des années 1980.¦ REMERCIEMENTS DE MONSIEUR BERNARD M.MONAOHAN Je désire remercier vivement pour leur aide un grand nombre de personnes de l’industrie sidérurgique.J'ai utilisé intensivement des publications des Nations Unies et de l'OCDE, des mémoires publiés par l’International Iron and Steel Institute, i American Iron Ore Association, le Ministère de l’Energie, des Mines et des Ressources, le Paulucci Report du Stanford Research Institute, ainsi que divers articles de journaux.Je désire en particulier remercier les personnes dont les noms suivent pour leurs idées et leurs critiques des premières versions de ce document : MM.J.V.Doran J.Elbrond G.A.Gross IJ.Johnson P.Lafleur L.J ut eau McKinsey ' , i ,i j v .i.,-r.h*e de .coulees \ O Argile glaciaire • .!SAGut NAi HOBEHvAi • vAl OESBiEN hortnejF ctSuEüec' ’»0'S H VIE «| Éi CAMPBELL S BAI fMETrom •a BE S7 ' • MONT«E A.1.Le nom de « Léda » a été donné à ces sols argileux par J.W.Dawson (Logan 1863) d’après les fossiles que l’argile contenait à certains endroits.Cependant, il a été observé que ces fossiles tels qu’identifiés par Dawson ne sont pas des fossiles Léda mais plutôt des fossiles Yoldia (Gadd I960) de sorte que l’appellation Léda ne semble pas justifiée et qu’il est plus approprié de parler d’argile Champlain, appellation qui réfère à l’origine de l’argile.l igure ! — - Distribution des argiles Champlain et zones de coulées d'argile (Chagnon 1968).Cette argile, appelée argile Champlain ou Léda \ est donc d'origine glacio-marine, ce qui explique en bonne part la structure floculée responsable du comportement mécanique particulier de ces dépôts.L'INGENIEUR JUILLET 1972 — 47 Structure Il n'entre pas dans les buts du présent article de traiter en détail des notions de structures argileuses ; le lecteur désirant de plus amples informations sur le sujet pourra consulter des textes plus élaborés, tel Yong et Warkentin (1966).Il suffira d'en souligner sommairement quelques aspects.L'on considère qu'en général les argiles sont un produit de l'altération chimique des roches et sont constituées de grains ayant des dimensions inférieures à un diamètre effectif de .002 mm.Les grains, formés principalement de silice (SiCL) et d'alumine (Al.O )2 3, composés chimiques également abondants dans les grains de dimensions supérieures, ont cependant un système cristallographique bien défini qui leur confère des propriétés de surface et une forme de feuillet caractérisant le comportement des grains argileux par rapport aux autres grains (silt ou sable).Le système cristallographique des grains argileux favorise la présence à leur surface de charges positives ou négatives qui attirent les cations et les molécules d'eau.Il en résulte la formation d*un film d'eau adsorbé à la surface des grains auxquels sont incorporés les cations provenant du milieu de sédimentation.Par suite de leur forme de feuillet, les grains ont de plus une surface spécifique (surface par unité de poids) très grande, et les films d’eau adsorbés sur les surfaces et qui font en quelque sorte corps commun avec les grains jouent un rôle très important puisqu’ils dépassent souvent en volume le grain solide.L’épaisseur et les propriétés des films d'eau adsorbés dépendront non seulement de la concentration des charges à la surface des grains mais également de la concentration et des types de cations qui sont présents dans le milieu de déposition.La présence de sels dissous dans l'eau de mer, milieu de sédimentation des argiles Champlain, a favorisé l'attraction des grains argileux en suspension qui ont eu alors tendance à former des flocons et à décanter à une vitesse comparable à la vitesse de sédimentation des grains de silt.Il en est résulté une structure très ouverte, telle qu'illustrée à la figure 2, et qui peut être comparée à un « château de cartes » où les contacts se font surtout entre les arêtes des feuillets et les faces des feuillets adjacents.Les pores entre les grains solides sont remplis par les films d’eau adsorbés et par de l’eau libre \ Les liens au contact entre les grains argileux sont en général dus aux charges électriques disponibles à la surface des feuillets ou aux arêtes, et dus également aux forces d’attraction ou de van der Waals qui agissent par l’intermédiaire des cations présents dans les films 2.Les argiles Champlain sont en général constituées d'un assez fort pourcentage d'illite, quoiqu'il arrive dans certains cas de n'y déceler que de la chlorite et de la vermiculite comme principaux constituants argileux ; elles contiennent toujours un certain pourcentage quoique généralement faible de quartz et de feldspath.3.Il est à noter que sur la figure 2.pour fin d’illustration.une démarcation est tracée entre l’eau adsorbée et l’eau libre : mais en pratique, il n'existe pas de démarcation nette.Il y a plutôt une progression lente de l'orientation des molécules d'eau en terme de degré de liberté à peu près nul au contact avec le grain jusqu’à un degré élevé à une certaine distance de la surface du grain.films d'eau absorbe grains argileux Figure 2 — Illustration de la structure argileuse jloculée.d’eau adsorbés.Ainsi, l’épaisseur et les propriétés des films d’eau adsorbés auront une influence marquée sur les propriétés de résistance au cisaillement des argiles.Par ailleurs, les argiles sensibles Champlain sont caractérisées par un autre type de liens chimiques ou « liens de cimentation » qui sont dus à des dépôts de carbonates et d'oxydes de fer au contact entre les grains (Lambe I960, Kenney 1968).Ces liens de cimentation qui contribuent de façon appréciable à la résistance au cisaillement ont la propriété d'être extrêmement fragiles de sorte qu’ils se brisent sous de très faibles déformations.Conséquences pratiques Ces quelques notions de structure des argiles sensibles cimentées, quoique très sommaires permettent cependant d'apprécier et de comprendre le comportement mécanique de ces sols, et les problèmes auxquels doit faire face l’ingénieur appelé à réaliser des ouvrages sur les dépôts d'argile Champlain.Mesure des propriétés Lors de l'étude d'un dépôt de sol exécutée dans le but de construire un ouvrage d’une certaine importance, l'ingénieur tente en général d'obtenir par échantillonnage des spécimens de sol non remanié pour permettre une détermination en laboratoire de certains paramètres requis pour évaluer le comportement de l'ouvrage projeté.La méthode habituelle consiste à utiliser des tubes échantillonnées à parois minces et munis d'un piston stationnaire.Or, une étude subventionnée par le ministère de la Voirie du Québec et faite à l'Université Laval (La Rochelle et Lefebvre 1971) a démontré que cette technique d’échantillonnage considérée jusqu'alors comme satisfaisante même pour les argiles sensibles résultait en une destruction quasi totale des liens de cimentation de l'argile Champlain.D'après cette étude comparative faite sur deux sites entre les propriétés mesurées sur des échantillons taillés à même des blocs d'argiles prélevés au fond de tranchées, et des échantillons provenant de tubes échantillonnées, l’échantillonnage classique réduit la résistance au cisail- 48 —JUILLET 1972 L’INGÉNIEUR contrainte de compression -a; ( Ib/po lenient non drainé à 50% de la valeur mesurée sur les blocs (fig.3) ; par ailleurs, le coefficient de compressibilité tel que mesuré sur les tubes par un essai œdomé-trique est le double du coefficient obtenu sur les blocs dans le cas des pressions inférieures à la pression de préconsolidation, P,* alors qu*à des pressions supérieures à Pc* le phénomène est inversé (fig.4).• tube ¦ bloc 0 a-î-i-1-i- 0 12 3 Deformation (%) Figure 3 — Comparaison entre les résistances au cisaillement déterminées sur des échantillons provenant de tubes et de blocs (La Rochelle et Lefebvre 1971).Contrairement au cas de certains autres sols, les paramètres effectifs des argiles cimentées tels que déterminés en laboratoire sont grandement affectés par Téchantillonnage.La figure 5 illustre bien cet effet de l'échantillonnage : une série d'essais triaxiaux drainés (CID) et d’essais triaxiaux consolidés et non drainés avec mesure de pression interstitielle (CIU) a donné des ruptures initiales sur les tubes qui sont appréciable-ment inférieures à celles des blocs et correspondent en fait aux valeurs résiduelles des blocs.Cette grande sensibilité de l’argile Champlain aux faibles distorsions est attribuable à la présence des liens de cimentation qui sont très fragiles et se brisent à de très faibles déformations.L’étude comparative décrite ci-haut a d’ailleurs permis de conclure à l’impossibilité de prélever des échantillons réellement non remaniés au moyen des méthodes d’échantillonnage présentement disponibles.Figure 4 ST-LOUIS profondeur 14*-0" q bloc ® tube I 2 5 pression ( ton /pi2 ) Comparaison entre les courbes œdométriques déterminées sur des échantillons provenant de tubes et de blocs (La Rochelle et Lefebvre 1971).L'ingénieur peut alors tenter de contourner la difficulté en ayant recours aux méthodes de mesure en place tel que le scissomètre et le pressiomètre.Or ces méthodes produisent également une certaine distorsion dans la masse d’argile avant que la mesure de la résistance soit exécutée et il peut en résulter tout comme dans le cas de l'échantillonnage une sous-estimation appréciable de la résistance au cisaillement ; les méthodes de mesures en place appliquées aux argiles Champlain font présentement le sujet d’une étude à la Section de Géotechnique de l’Université Laval.Il est à noter que l’effet de remaniement joue du côté de la sécurité de sorte que même l’ingénieur de peu d'expérience peut s'en tirer sans accident ; cependant, tout sécuritaire qu'il soit, cet effet n'en inclut pas moins des conséquences non-économiques qui sont loin d’être n ° CID rupture initiale (bloc) A CIU rupture initiale (bloc ) ¦ ClD grande déformation (bloc ) • CID rupture initiale (tube) A CIU rupture initiale (tube) 1 A ; r i Pv A * U r* L ! « - s' -Louis r Voilier j .-"7j r vn ?ï' , , o-1-‘-1- 0 4 8 .12 , 16 20 24 23 Figure 5 — Comparaison entre les enveloppes de ruptures obtenues sur les blocs et les tubes (La Rochelle et Lefebvre 1971).L’INGÉNIEUR JUILLET 1972 -49 négligeables dans certains cas.Heureusement, l'ingénieur en mécanique des sols a su une fois de plus se servir de l'empirisme et de son expérience pour contourner ces § * 1 ernes jusqu'à ce que des solutions et des techniques plus satisfaisantes soient | 11 q TTt » =1 j I I • - A 3‘ IS LA SURFACE Ut i A SENSIBILITE A 3‘V SOUS LA SURFACE Figure 8 — Contours de la résistance au cisaillement et de la sensibilité à Desbiens (La Rochelle, Chagnon et Lefebvre 1970).’•"••"U -f*v] s!*' yft > '-v Æ3 Figure 9 — Photographie illustrant le contraste frappant entre l'argile non remaniée qui peut soutenir d’assez fortes charges et l’argile remaniée complètement liquéfiée sans qu’aucune eau soit ajoutée (Crawford 1963).L'INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 51 Morphologie des coulées d'argiles Les considérations précédentes illustrent comment des conditions géologiques défavorables peuvent contribuer à diminuer la stabilité d'un massif de sol de type argile marine sensible jusqu'à ce qu'un point d'équilibre de stabilité soit atteint.Ces conditions peuvent affecter le massif sur une étendue plus ou moins grande.Lorsque les conditions d'équilibre sont atteintes, il ne suffit que d'un facteur secondaire pour briser l'équilibre et déclencher le mouvement, comme par exemple l'érosion du bas du talus de la berge d'une rivière ou encore une surcharge d'eau au printemps et à l'automne qui crée également une augmentation de pression interstitielle dans la masse.La condition d'instabilité se manifeste en général par un « petit » glissement qui se produit quelques jours ou quelques semaines avant que le mouvement rétrogressif de coulée d'argile ne s'amorce.Le mouvement rétrogressif de la coulée qui se produit par tranches successives est plus ou moins rapide suivant les conditions topographiques qui prévalent localement et suivant la sensibilité de l'argile.En général, à mesure que des tranches glissent, le sol se liquéfie complètement et a l'aspect d'un liquide visqueux, au point que les témoins visuels non avertis ont la conviction qu'un lac ou une rivière souterraine est à l'origine du glissement ; ceci n'est évidemment pas le cas, et la figure 9 est fort éloquente à cet égard.La coulée d'argile de Saint-Jean-Vianney (fig.10) qui s'est produite le 4 mai 1971, qui a fait 31 victimes et détruit environ 40 maisons a été décrite par Tavenas, Chagnon et La Rochelle (1971).Cette coulée d'argile est typique sous bien des aspects et unique sous certains aspects.Les conditions géologiques, topographiques et stratigraphiques favorisaient un lessivage de l'argile qui en conséquence a une sensibilité presque infinie à certains endroits.Le glissement a été annoncé tôt au printemps par un premier glissement qui s'est produit environ 10 jours avant la coulée.Le sol liquéfié s'est écoulé dans la vallée de la rivière Petit Bras, visible au premier plan de la figure 10, et de la rivière aux Vases sur une distance de l3A mille jusqu'à la rivière Saguenay en emportant tout sur son passage.Le cas de Saint-Jean-Vianney est unique en ce que la coulée s'est produite dans cette argile qui est très fortement surconsolidée et dont la résistance au cisaillement est très élevée, allant jusqu'à 7,000 lb pi-, tout en ayant une sensibilité extrême au remaniement ; la sensibilité mesurée au scissomètre de chantier atteint fréquemment des valeurs infinies.Ce cas est unique en ce que cette coulée s'est produite à l'intérieur du cratère d'une ancienne coulée vieille de 300 ans, phénomène qui n'a jamais été rapporté dans la littérature ou observé antérieurement.Figure 10— Coulée de Saint-Jean-Vianney (courtoisie de ta Sûreté Provinciale).55^ i ¦ i JT*»*.^ & ?V 52 — JUILLET 1972 L' INGÉNIEUR Conclusion Considérant la complexité du comportement de l'argile Champlain et l'étendue des dépôts qui couvrent environ 70% du territoire habité de la province de Québec, il est juste de dire que ces dépôts constituent un facteur économique d'importance pour le développement de la construction dans le Québec.Ils présentent un véritable défi aux géotechniciens québécois qui se voient forcés de continuellement réévaluer leurs méthodes et outils de travail dans l'espoir d'en arriver à des solutions qui satisferont en même temps à l'économie et à la sécurité des ouvrages ¦ REFERENCES CHAGNON, J.-Y.1968.« Les coulées d’argile dans la province de Québec ».Naturaliste Canadien, Vol.95, pp.1327-1343.CRAWFORD, C.B., 1963.« Cohesion in an Undisturbed Sensitive Clay ».Géotechnique, Vol.13, no 2, pp.132-147.GADD, N.R., 1957.«Geological Aspects of Fastern Canadian Flow Slides ».Proc.10th Canadian Soil Mechanics Conference.National Research Council of Canada, Technical Mem.46.pp.2-8.GADD.N.R.I960.« Surfkial Geology of the Becancour Map-Area, Quebec ».Geol.Surv.Can.Paper 59-8.KARROW, P.1961.« The Champlain Sea and its Sediments ».Soils in Canada, The Royal Society of Canada, Spec.Publication no.3, University of Toronto Press, Toronto, Ontario.KENNEY, T.C.1968.« A Review of Recent Research on Strength and Consolidation of Soft Sensitive Clays ».Revue Canadienne de Géotechnique, Vol.5, no 2, pp.97-119.LAMBL.T.W.I960.« A Mechanistic Picture of Shear Strength in Clay ».American Society of Civil Engineers, Research Conference on Shear Strength of Cohesive Soils, Boulder, Colorado, pp.555-580.LA ROCHELLE, P.et LEFEBVRE, G.1971.«Sampling Disturbance in C hamplain 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Collier-Macmillan, Canada Ltd., Toronto.BÉTON — SOLS — ROCHER — ACIER — EAU INGÉNIEURS Vous pouvez AUSSI contrôler le comportement des ouvrages que vous construisez en utilisant des appareils de réputation mondiale mis au point et fabriqués à Montréal.OBTENIR DIRECTEMENT LES SERVICES DU FABRICANT Quelle que soit la mesure à effectuer (ouvrages et fondations) et quelles que soient les conditions de chantier, TELEMAC INTERNATIONAL INC.vous offre le système de mesure permettant d'obtenir au chantier la précision du laboratoire.Déformations unitaires, Contraintes, Déformations linéaires, Rotations Charges, Tensions et compressions, Pressions, Appareils de lecture portatifs ou entièrement automatiques.Mécanique des sols et des roches Barrages, Mines, Routes, Tunnels, Talus, Ponts, Bâtiments, Précontrainte, Ancrage, Tirants, Recherche fondamentale sur les matériaux, Océanographie.Conception d’instruments, Prototypes, Equipement standard, Installation, Lectures, Maintenance, Dépouillement des 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l’Université Laval.Introduction Actuellement la détermination des propriétés mécaniques des matériaux par essais statiques ou utilisation des méthodes sismiques prend une expansion considérable en vertu des applications de plus en plus nombreuses et variées aux diverses activités de l’ingé-niérie.De telles déterminations trouvent des applications directes en génie civil, travaux publics et bâtiment.Elles sont utilisées dans : • l’étude de sites de fondation de bâtiments ou d'édification de barrages et la découverte des matériaux nécessaires à leur construction ; • les études d'aménagement de bases aériennes, de ports de mer, de canaux, de ponts, de viaducs ou de tunnels, d'implantation de quais ou de jetées ; • les études de tracés de routes, d'autoroutes, de voies ferrées, d'égouts ou de conduites électriques souterraines ; • les études géotechniques diverses ; • les études relatives à l'hydrologie, à l'hydrogéologie et à la recherche de gisements pétrolifères ; • les études se rattachant aux problèmes de pergélisol dans les régions sub-arctiques et arctiques.L'étude des propriétés mécaniques des sols et des roches intéresse les ingénieurs civils tout aussi bien que les architectes et les géophysiciens.Les ingénieurs en physique, métallurgie et mécanique utilisent les propriétés élastiques provenant de mesures effectuées à la mini- ou micro-échelle pour obtenir des renseignements relatifs à divers matériaux (e.g.microfailles, lacunes, distorsions, dislocations, etc.).L’ingénieur minier fait constamment appel aux propriétés mécaniques des roches pour orienter l’avancement des galeries souterraines.Le glissement éventuel de matériaux le long des pentes d’exploitations minières à ciel ouvert ou de carrières dû à des faiblesses géologiques de nature structurale (e.g.plis, failles, fractures, joints, zones de cisaillement, hétérogénéité et ou ani-sotropie des massifs rocheux, etc.) ou à un contenu en eau trop élevé peut occasionner des catastrophes d’ordre économique ou même humain.Une étude des propriétés mécaniques des roches et ou des sols permet de prévoir de telles situations et de parer à toute éventualité.Le géophysicien, l’ingénieur géologue, le spécialiste en mécanique des sols et des roches ainsi que le géologue sont ceux qui ont le plus souvent recours aux propriétés physiques des roches et des sols soit dans la recherche de réservoirs pétrolifères ou de formations aquifères, soit dans la détermination de structures géologiques, soit enfin dans le calcul de l’épaisseur ou pour une connaissance plus approfondie de la nature du mort-terrain (sol).Plan d'étude Dans le cadre obligatoirement restreint de cette présentation, on se confinera à une discussion des données expérimentales et de leur interprétation dans le cas d’un nombre limité mais très varié de problèmes raccrochés à des situations géographiques et géologiques.On traitera d'abord des propriétés mécaniques statiques et dynamiques de massifs rocheux rencontrés dans des zones de permafrost ; dans ce cas, les propriétés mécaniques statiques et dynamiques sont obtenus isolément et indépendamment.Dans un second exemple, on étudiera les propriétés statiques et dynamiques de roches sédimentaires quasi homogènes mais anisotropes (en l’occurrence l’arkose de Boise) ; dans cette série d’essais, de même que pour les deux autres 54 — JUILLET 1972 L'INGÉNIEUR mentionnés plus loin, les propriétés mécaniques statiques et dynamiques sont obtenues simultanément.La troisième série d’expériences effectuées en laboratoire consiste à déterminer les propriétés mécaniques statiques et dynamiques de roches métamorphiques (gneiss rubannés) hétérogènes et anisotropes et enfin, dans un quatrième groupe de résultats expérimentaux on a investigué les propriétés mécaniques statiques et dynamiques de roches ignées (gabbros minéralisés et à grains très grossiers) presque parfaitement isotropes et quasi homogènes.D'autres travaux relatifs aux propriétés mécaniques des matériaux qui sont maintenant partiellement exécutés ou complétés mais qui ne figurent pas dans cet exposé se rapportent à des essais statiques et dynamiques sur les agrégats artificiels (en particulier les bétons), à un carottage discontinu des vitesses sismiques et des propriétés dynamiques de roches effu-sives acides à intermédiaires (rhyolites à andésites) provenant des ceintures de schistes verts de la région de l'Abitibi, P.Q., Canada (Béland, 1971 ; Cauchon.1972) et à des études de modelage des propriétés mécaniques de roches (agrégats naturels) par substitution de matériaux synthétiques (agrégats artificiels) possédant des propriétés mécaniques analogues.Propriétés mécaniques des roches en milieu de permafrost Les formations géologiques de la région de Schefferville, P.O., Canada, dans lesquelles des zones de pergélisol discontinues sont repérées, consistent en des roches sédimentaires légèrement métamorphosées (faciès des schistes verts inférieurs) d’âge Protérozoïque inférieur (Aphébien).Le quartzite de Wishart (OZTE) sous-jacent à l'ardoise d'Attikamagen ou à la dolomie de Denault consiste en un grès gris pâle à rosâtre recristallisé contenant presque exclusivement des grains arrondis de quartz et quelques cristaux de feldspaths.Les lits de jaspilite (JASP) sus-jacents à la quartzite sont constitués exclusivement de chert, de poussière d’hématite rouge (terreuse) et de lits d’hématite métallique.Cette roche de couleur gris-rosâtre à rouge foncé est d'origine chimique (gel).Les interlits de jaspilite sont sous-jacents à la formation de Ruth (R.CH.) composée presque exclusivement de chert noir à gris verdâtre (calcédoine) qui était originalement un gel de silice, de petites quantités de graphite et de traces de minéraux argileux recristallisés sous forme de séricite.La formation de fer silicatée et carbonatée (LIF) sus-jacente au R CH.est composée de quartz (chert recristallisé), minnesotaïte, stilpnomélane, sidérite, magnetite, limonite, geothite et de traces de graphite.La formation de fer à facies d'oxydes (MIF) se situe en-dessus du LIF et est formé de quartz, sidérose, dolomie ferrifère, hématite métallique, magnetite et hématite terreuse (rouge).La formation de fer (LIF et MIF) et les formations sous-jacentes (R.CH., JASP et OZTE) ont été lexiviées (altérées) et enrichies en fer à l'époque Crétacée (Seguin, 1963) ce qui explique la forte teneur en fer et la grande porosité (faible facteur de cohésion) des roches constituant ou encaissant les gisements de fer enrichis (mous).Les vitesses sismiques et les coefficients d’élasticité dynamiques de toutes les formations et tous les membres géologiques de la région de Schefferville sont tabulés dans les articles de Seguin et Leblanc (1968) et Seguin (1969b).O » Q2TE ?= JASP ft - R CM ~ 10' 28 29 3 0 31 32 33 34 35 T (°F) Figure 1 — Graphe faisant voir la variation de la résistivité électrique en fonction de la température pour différents types de roches ayant un contenu en eau d'environ 12% et issues de zones de permafrost.La délinéation des amas de pergélisol discontinu présente une importance économique considérable quand il s’agit du sautage, de la manipulation, du tamisage et du séchage du minérai de fer enrichi.Des relevés de résistivité électrique sur le terrain de formations de fer gelées ont démontré que la résistivité électrique apparente mesurée sur de telles formations est environ quatre fois plus élevée que celle de formations de fer qui ne le sont pas (Seguin, 1969a, 1970).Les expériences de laboratoire indiquaient une variation de la résistivité électrique vraie par un facteur allant de 30 à 100 (Seguin, 1971a).La résistivité électrique décroît de façon appréciable en abaissant la température d'abord parce que l’eau se transforme en glace qui a une résistivité élevée et deuxièmement, parce que la conduction ionique n'est plus effective, le mouvement des ions étant négligeable dans la glace (figure 1).Une étude antérieure a démontré que la résistivité électrique est quasi constante dans les formations de fer enrichi ayant un contenu en eau allant de 10 à 20% jusqu'à ce que le point de congélation soit atteint et alors la résistivité augmente rapidement.La plus grande variation de la résistivité dans le MIF sur la figure 1 est due à une porosité plus importante.Comme les conductivités électrique et thermique sont reliées ensemble par une constante, il est alors possible de calculer la conductivité thermique, la chaleur spécifique et la température du permafrost et ainsi d'obtenir des lignes de contour d'isothermes.La conductivité thermique des cinq types de roche mentionnés plus haut et localisés dans des amas de pergélisol varie de la façon suivante : L'INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 55 QZTE : 3.45 x 10 -2.80 x 10 calorie sec.cm °C dans l'intervalle 28 - 34 F JASP : 5.75 X 10 -3.50 x 10 calorie/sec.cm °C dans Tintervalle 28°-34°F K.C H.:4.20 X 10 -3.95 X 10" calorie/sec.cm cC dans l’intervalle 28°-34°F LIF : 4.80 x 10 -3.20 x 10" calorie/sec.cm °C dans Tintervalle 28° - 36°F MIF : 8.75 x 10" - 5.25 x 10" calorie/sec.cm °C dans Tintervalle 28° -36°F Excepté dans le cas du Mil dont la porosité est élevée, les valeurs sont très rapprochées.QZTE 3600 QZTE 2800 QZTE JASP R CM 2400 2000 .JASP .;:*-,JASP JASP Déformation Anale (po/po) Figure 2 — Courbes montrant la déformation axiale en fonction de l’effort unitaire en compression pour divers types de roches en région de permafrost ; l'isotherme se situe à 31° Fahrenheit.Des travaux détaillés de sismique réfraction (de terrain) dans des zones de permafrost discontinu ont permis de déterminer avec précision les vitesses des ondes longitudinales et transverses et de calculer les modules dynamiques de Young, de rigidité et de compressibilité, le coefficient dynamique de Poisson et les deux constantes (7 et p) de Lamé (Seguin, 1970, 1971c et 1971 d).Les renseignements recueillis jusqu’à date indiquent que les vitesses des ondes longitudinales dans des formations et membres géologiques gelés (permafrost) sont de 2 à 2.5 fois plus élevées que celles enregistrées sur des mêmes formations ou membres mais dégelés.La figure 2 fait voir une série d’essais en compression uniaxiale sélectionnés parmi un grand nombre effectués sur les cinq types de roches cités plus haut à une température de 28 ° F.On remarque que le quartzite de Wishart est de beaucoup le plus résistant au point de vue mécanique.La seconde unité géologique la plus résistante est la jaspilite tandis que les unités R.CH.LIF et MIF possèdent des résistances mécaniques à peu près équivalentes et toutes très faibles.Le fait que le quartzite de Wishart indique une meilleure cohérence mécanique est apparemment du au fait que cette formation était la plus résistante à l’érosion et donc la moins altérée, celle qui contenait le minimum de joints, de fractures ou de canaux de circulation des eaux, la mieux cimentée (dans sa matrice) et enfin celle qui contenait le minimum de carbonates qui ont été lixiviés à l’époque Crétacée et ont donné naissance en partie à des hydroxydes et oxydes de fer et en partie à des pores.Les figures 3, 4 et 5 représentent respectivement la compression unitaire axiale au point de rupture, l’effort en cisaillement au point de rupture et la variation du module de Young statique en fonction de la température pour les cinq types de roches usuelles.Les trois propriétés mécaniques statiques diminuent à mesure que la température augmente ; la variation n’est pas graduelle mais en général les valeurs diminuent rapidement et passent par un point d’inflexion au ou à proximité du point de congélation (~32°F).La trajectoire des courbes des unités : JASP, R.CH., LIF et MIF est à peu près la même sur les figures 3 et 5 tandis que le quartzite de Wishart, de beaucoup plus résistant au point de vue mécanique, exhibe des valeurs plus élevées du point de rupture lors des essais en compression axiale ainsi que du module de Young (statique).Les essais en cisaillement indiquent des points de rupture allant de plus élevé à moins élevé pour les types de roches étudiées suivant l’ordre établi qui suit : QZTE, JASP, MIF, LIF et R.CH., ce qui indique que l’unité R.CH.QZTE 4500 JASP 4000 3000 QZTE ° 2500 3 2000 JASP Figure 3 — Représentation graphique du point de rupture en fonction de la température pour divers types de rdçhes rencontrées dans des zones de pergélisol.Les essais sont uniaxiaux et en compression.56 — JUILLET 1 972 L INGENIEUR est comparativement plus faible en cisaillement qu'en compression par rapport aux autres types de roches.Au-dessus du point de congélation, seule le quartzite de Wishart est encore résistant au point de vue mécanique ; les autres unités lithologiques ont perdu toute consistance mécanique (cohésion presque nulle).O « Q2TE ?< JASP A * R CH 450 - QZTE O • LIE JASP O.250 2 200 R CH Figure 4 — Graphique des points de rupture en cisaillement vs température pour divers types de roches ren-rontrées dans le permafrost permanent.Dans les essais en compression, le mode de rupture le plus communément rencontré est du type : « fractures en cisaillement ».Les deux autres modes de rupture sont par ordre de fréquence d'occurrence : les fractures de tension (rupture par séparation verticale) et les distorsions mécaniques.Plusieurs paramètres affectent définitivement les propriétés mécaniques statiques et dynamiques des diverses unités lithologiques rencontrées dans des amas de permafrost.Les trois plus importants sont par ordre : la température, la porosité et le contenu en eau.Les paramètres secondaires qui influent sur les propriétés mécaniques des roches ou des sols en milieu de permafrost sont par ordre d'importance décroissant : le type de roches ou de sols (composition et texture), la concentration en sels dissous ou autres impuretés, l'effet de la pression croissante avec la profondeur d'enfouissement et enfin la taille des grains (granulométrie).Détermination simultanée des propriétés élastiques statiques et dynamiques de roches ignées et métamorphiques À titre d'exemple, on a choisi pour les roches ignées un gabbro minéralisé de la région de Thunder Bay, QZTE R CH‘ Figure 5 — Diagramme indiquant la variation du module de Young (Es) statique en fonction de la température pour divers types de roches rencontrées dans des régions de permafrost sporadique.province d'Ontario, Canada, et pour les roches métamorphiques un gneiss granitique à biotite de la région de Gagnon-Mont Wright, province de Québec, Canada.Le gabbro minéralisé constitue le minerai d'une mine en développement appartenant à une compagnie minière qui est une subsidiaire de International Nickel Company Ltd.Le gabbro qui est une roche possédant un faible degré de métamorphisme est presque essentiellement constitué de feldspaths et de pyroxènes avec un peu de minéraux accessoires.Cette roche holocris-talline a une granulométrie moyenne (1 à 5 mm), une texture ophitique (zones de feldspaths en lamelles qui se recoupent et lamelles non orientées à l'intérieur de plages de pyroxènes) et hypidiomorphique (mélange de cristaux bien formés et d'autres qui le sont moins).La composition minéralogique du gabbro est la suivante : • 50% de plagioclases calci-sodiques du type labra-dorite qui se rencontrent en lamelles s'entrecroisant dans les zones de feldspaths ou qui se retrouvent toujours en lamelles dans les plages de pyroxènes.• 30% de pyroxènes présents sous forme de cristaux formant des plages ou qui sont isolés dans les plages de feldspaths.• 10% de séricite qui est un produit d'altération des feldspaths.• 5% de chlorite et ou épidote qui sont des produits d’altération des pyroxènes, situés au contact des zones de pyroxènes.• 5% de minéraux opaques dont de la magnétite, de la pyrite, de la pyrrhotine nickélifère, plus ou moins transformée en limonite par altération hydrothermale et de la chalcopyrite.• 2% d'analcime en cristaux irréguliers de 0.5 à 2 mm dans les plages de pyroxènes.• 1 % de biotite contenant un peu de zircon et 1 % d’apatite en très petits grains dans les pyroxènes.L’INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 57 Le gneiss granitique à biotite qui est une roche métamorphique du faciès granulite constitue les parois des gisements de fer (opérations à ciel ouvert) de Gagnon et 16D.Lac Jeannine, et Mont Wright qui sont exploités par la firme Quebec Cartier Mining Company, une subsidiaire de Oliver Iron Mining, Division of United States Steel.Le gneiss (occasionnellement un schiste) de Katsao est sous-jacent au marbre de Duley, au quartzite de Wapussakatoo (Carol), aux schistes (gneiss) de Huguette et aux formations de fer à faciès silicatés, carbonatés et ou d’oxydes de Wa-bush-Gagnon.Le gneiss de Katsao est un métasédiment (shale) du Protérozoïque inférieur (Aphébien) correspondant à l’ardoise d'Attikamagen dans la partie centrale du fossé du Labrador.Le gneiss rubanné de Katsao est constitué de bandes alternantes de minéraux foncés (surtout de la biotite) et de minéraux pâles (quartz et feldspaths).De couleur grisâtre, le gneiss rubanné possède souvent un aspect migmatique surtout aux endroits où les perturbations structurales sont plus prononcées.La gneissification et la migmatisation ont été imposées durant l'orogénie Grenville ( — 9.5 X 10 d’années).Des etudes structurales et mécaniques de ces gneiss rubannés permettent d'arriver a une meilleure compréhension de la géométrie des gisements de 1er de cette région du secteur sud de la fosse du Labrador.Dans les études préliminaires faites en prévision de l'exploitation d'une mine par exemple, on procède généralement à des essais mécaniques en laboratoire sur des échantillons prélevés « in situ ».Les valeurs mesurées et calculées sont alors utilisées pour prévoir le comportement mécanique global des roches et ou des sols.Souvent, pour simplifier la tâche, les roches utilisées dans ces analyses sont considérées comme un matériel élastique homogène et isotrope, même s'il a été maintes fois observé que les roches ne satisfont pas à ces conditions aux limites.Cette assertion s’avère d'autant plus vraie que les pressions auxquelles sont soumis les échantillons sont faibles.Il est donc fort intéressant d'étudier l'influence des inhomogénéités et de l'anisotropie sur les propriétés mécaniques.Lorsqu'on impose des valeurs relativement faibles d'efforts à des structures, la loi de Hooke permet de relier la déformation aux efforts par une relation linéaire ; on considère alors la roche comme un milieu élastique.On peut déduire pour un tel milieu, d’après la théorie classique de l'élasticité, les constantes élastiques usuelles en fonction de la pression.On se rend cependant compte que les résultats obtenus varient en fonction du degré d'anisotropie.On peut procéder de deux façons pour obtenir les mesures.D'une part, par la mesure statique des relations : efforts-déformations et d'autre part, par la mesure de la vitesse des ondes élastiques dans cette roche.La première méthode fournit ce qu’on appelle les constantes élastiques « statiques » et la seconde les valeurs « dynamiques ».Lorsque ces deux quantités se confondent, et seulement dans un tel cas, on est en présence d'un milieu élastique.Fréquemment, les mesures s'écartent trop des valeurs théoriques et certains chercheurs ont proposé diverses théories qui expliquent de façon plus plausible les résultats expérimentaux obtenus.Ils ont supposé un modèle (milieux rocheux) rempli de fissures et où la présence de pointes et cavités étroites peut grandement influencer les propriétés mécaniques des roches à basse pression.En effet, on observe que les valeurs des constantes élastiques dynamiques et statiques tendent vers la même valeur à mesure qu’on augmente la pression sur l'éprouvette.Aux basses pressions, les modules dynamiques sont beaucoup plus grands que les modules statiques, mais à des pressions hydrostatiques et ou axiales de l'ordre de 30.000 psi au plus, leur rapport est presque égal à l'unité.On a donc suggéré la présence de pores qui sont refermées par la force pressante.Cette explication n'est cependant pas complète, car la présence de microfailles ne devrait pas augmenter de façon aussi marquée la valeur des modules dynamiques.Il semble donc que la différence provient en grande partie du fait que les essais en statique se font à des pressions importantes alors que les essais sismiques sont effectués à contraintes négligeables.Ainsi, c'est la partie initiale des courbes : efforts-déformations des essais au vérin qu'il faut prendre en considération pour établir des comparaisons.D'autres chercheurs croient que ce sont plutôt les durées très différentes des deux types d'essais qui constituent l'origine des différences constatées.Pour tirer le voile sur cet aspect de la théorie, on a décidé d'effectuer simultanément des essais mécaniques statiques et dynamiques.Dans une première partie, on détermine les constantes élastiques dans un milieu libre (i.e.sans force superficielle sur les échantillons).Dans une seconde partie des expériences, on impose une pression axiale aux éprouvettes pour déterminer les valeurs des modules statiques et montrer la variation des modules dynamiques en fonction de la pression appliquée.Une approche théorique du problème de la propagation d’ondes élastiques dans un milieu visco-élastique à des contraintes est traitée par Cauchon (1972).Une description du montage et de l'appareillage utilisé pour réaliser les diverses séries d'expériences est donnée dans Seguin (1971b, 1972) et Béland (1971).La figure 6 fait voir les composantes instrumentales les plus essentielles à l’élaboration de cette étude.Une méthode générale à suivre pour obtenir les résultats ainsi que ïes tableaux et graphiques des résultats obtenus sont présentés dans la section suivante.La présentation des résultats ainsi que la discussion s'y rattachant est basée sur six échantillons de gabbro et cinq échantillons de gneiss rubanné sélectionné parmi un nombre limité d’essais.La figure 7 fait voir la variation des vitesses longitudinales (VP) et transverses (Vs) des ondes élastiques dans le gabbro et le gneiss rubanné en fonction de la pression axiale appliquée.Dans le cas du gabbro, VP et V demeurent constantes lorsque la pression axiale est plus élevée que 2,000 psi.Dans ce cas, les valeurs de VP et Vs sont de 18,400 et 10,700 pi sec1 respectivement.Pour le gneiss rubanné, les vitesses ne sont pas encore stabilisées à 7,000 psi, VP tend vers 16,000 pi sec1 et Vs vers 8,500 pi sec*1.Un graphique : effort unitaire vs déformations axiale et latérale est présenté sur la figure 8.Pour ne pas charger la figure inutilement, on a représenté les résultats de 4 essais seulement, mais on a eu soin de choisir les valeurs limites de déformation 58 — JUILLET 1972 L'INGÉNIEUR Figure 6— Photographies montrant les pièces d’instrumentation requises pour effectuer les expériences.Les vérins, extensomètres, têtes soniques, potentiomètres, ponts de Weathstone, indicateurs de pression, les préamplificateurs (n’apparaissent pas sur la photo) et l’oscilloscope représentent les appareils importants, d’autres plus accessoires s’y rattachent.dans le cas du gabbro et du gneiss, de sorte que les courbes indiquées sur la figure 8 indiquent l’enveloppe des différents essais effectués.On observe d'après les pentes des courbes dessinées que le gabbro possède une rigidité mécanique beaucoup plus grande que celle du gneiss rubanné quoique les deux types de matériaux se comportent quasi élastiquement tel que suggéré par la relation presque linéaire : efforts-déformations.Dans presque tous les cas, le gabbro semble posséder une certaine précontrainte, ce qui explique le renflement dans la région d’application des faibles contraintes.Le point de rupture du gabbro se produit entre 7,500 et 16.000 psi suivant que la roche est altérée et contient de nombreux joints ou des microfailles ou qu’elle est très saine et massive ; la rupture s'effectue par éclatement le long des joints de tension.Le gneiss rubanné ne possède pas des propriétés élastiques aussi nettes que le gabbro.Le point de rupture se situe entre 4,000 et 7.000 psi et la rupture ressemble davantage à une déformation plastique ; elle s’initie d'abord par cisaillement et glissement le long des bandes riches en micas 4 > 8 fc Figure 7 — Variations des vitesses d’ondes élastiques en fonction de la pression axiale appliquée.(surtout de la biotite) et progressivement donne lieu à une rupture par séparation verticale (en tension).Le gneiss rubanné n’a pas la cohésion du gabbro et la roche n'éclate pas mais se désagrège graduellement.La variation du module de Young statique (Es) et dynamique (E,,) ainsi que le rapport Ed/Es pour le gabbro et le gneiss rubanné apparaissent sur la figure 9.On observe, dans le cas du gabbro, que les valeurs de gabbro et le gneiss apparaissent sur la figure 9.On observe, dans le cas du gabbro, que les valeurs de Ed et Es sont très rapprochées lorsque la pression axiale est de l'ordre de 2,000 à 3,000 psi et plus, tel que démontré par le rapport Ed/ Es qui tend vers l'unité au-dessus de 2,000 psi.Dans le cas du gneiss rubanné, la valeur de Ed est toujours relativement plus grande que celle de Es et même au point de rupture à 5,000 psi ou plus, le rapport Ed/Es est de l'ordre de 1.3 à 1.4.Il faudrait donc exercer une pression hydrostatique considérable pour que le rapport Ed/Es du gneiss rubanné tende vers l’unité.Une telle roche possède donc une forte tendance au fluage.La figure 10 .D*(ormoiion • l0’° po/po Figure S — Courbes : effort unitaire — déformations latérale et axiale du gabbro et du gneiss rubanné.KO -800 -900 1000 1 lOO-’izOO -1100-1400 iWi-1600 ITO0 ¦100 - 200 -J00 - 400 -VX 600 L'INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 59 • : • - « « < % \ \ i* • e -— Figure 9— Variations des modules de Young statique (Es) et dynamique (Ed) ainsi que du rapport Ed/Es en fonction de la pression axiale pour le gabbro et le gneiss ru banne.fait voir la variation du rapport de Poisson statique (fis) et dynamique (pd) ainsi que le quotient ud/p, pour le gabbro et le gneiss rubanné.Lorsque la pression axiale devient plus grande que 1,500 psi, les valeurs de ps et pd du gabbro deviennent à peu près identiques et le quotient pd us tend vers 1.1.Dans le cas du gneiss rubanné, la situation est toute différente, les valeurs de u .sont toujours beaucoup plus grandes que celles de us, le quotient pd/pg est caractérisé par une plage très étendue de valeurs dont la moyenne se situe aux environs de 1.35 au point de rupture (environ 5,000 psi).10000 Figure 10—Variations des rapports de Poisson statique (us) et dynamique (u en fonction de l’effort différentiel est de beaucoup plus prononcée pour des pressions hydrostatiques plus faibles que 1,(X)() psi.On peut donc conclure que les variations de VP sont fonction de l'effort principal différentiel et de la pression hydrostatique.L'analyse des relations : « effort- 10000 9000 Orientation No I Orientation No 2 Orientation No 3 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Pression hydrostatique (PSI) Figure 12—Variation des vitesses d'ondes en compression (Vr) en fonction de la pression de confinement suivant trois directions orthogonales dans l'arkose de Boise.déformation » et des résultats relatifs aux vitesses sismiques suggèrent que le comportement mécanique de l’arkose de Boise s'explique par la présence de pores, mini-fractures et micro-joints lenticulaires orientés aléatoirement dans l'arkose qui se referment graduellement â mesure que la pression hydrostatique et ou l'effort principal différentiel augmentent ; les relations presque identiques des modules élastiques dynamiques et des vitesses sismiques suivant les trois directions orthogonales de l'arkose nécessitent une orientation aléatoire des mini-joints (Walsh, 1965 ; Cook and Hodgson, 1965).Le mécanisme de rupture à haute pression semble causé par le cisaillement des minéraux constituant la matrice et non pas ceux des grains tel qu'indiqué par les études pétrographiques au microscope centrées sur les effets de microfailles, de la structure de la matrice intergranulaire et du ciment sur les propriétés mécaniques des roches.Preston hydrostotique Différence entre l'effort principal et l'effort de confinement (PSI) Figure 13 — Variation des vitesses sismiques longitudinales (Ve) en fonction de la différence entre l'effort principal et l'effort de confinement suivant une des orientations de l'arkose de Boise.L'INGENIEJR JUILLET 1972 — 61 On peut donc conclure que la vitesse des ondes longitudinales (V,.) est fonction de la pression hydrostatique et de l’effort principal différentiel ; toutefois, Vj» est avant tout fonction de la pression axiale et presque indépendante de la pression hydrostatique.On observe une augmentation des modules de Young statiques et dynamiques (Es et Ed) et du rapport de Poisson statique et dynamique (u< et pd) à mesure que la pression hydrostatique augmente mais, le taux d’accroissement est moins prononcé à haute pression de confinement.Au-dessus d'une pression de confinement de l’ordre de 1,000 psi, Es = 1.9 X KL psi, Ed = 2.4 X 10 psi, us = 0.17 et ud = 0.18.Walsh et Brace (1966) ont démontré que théoriquement les matériaux rocheux possédant des pores et de minuscules fractures manifestent un accroissement de E et de u à mesure que les espaces vides se referment lorsque la pression de confinement augmente.On a de plus observé que les valeurs de Ed et ud sont plus élevées que celles de Es et en particulier à basse pression de confinement ; les rapports E(!/Es et de fid/m sont de 1.25 et 1.1 à une pression hydrostatique plus élevée que 1,000 psi.Simmons et Brace (1965) et King (1968, 1969) ont trouvé expérimentalement qu’à basses pressions de confinement, les modules élastiques dynamiques sont considérablement plus grands que les modules élastiques statiques.Au point de vue pratique, la différence fondamentale entre les modules élastiques statique et dynamique vient du fait que d'une part les essais au vérin se font à des pressions importantes alors que les essais sismiques se font généralement à contraintes négligeables et que d'autre part les durées des essais (de la microsonde pour un essai dynamique à la minute ou l'heure pour un essai statique) sont très différentes (Roussel, 1968 ; Morgenstern et Tamuly Phu-kan, 1969).Conclusion Au terme de cette étude, on peut conclure que l’approche relative à la détermination des constantes élastiques en régime statique et dynamique est très différente et qu’elle donne des résultats fort dissimilaires à basse pression axiale mais qui tendent à se confondre à haute pression.De façon générale, les propriétés élastiques dynamiques ont tendance à être plus grandes que les propriétés élastiques correspondantes en essais statiques.Dans certaines circonstances, il est plus avantageux d'utiliser les déterminations en régime statique et dans d’autres en régime dynamique.Les essais statiques ont l'inconvénient d'être dispendieux (coût des extensomètres, nécessité d’effectuer de tels essais en laboratoire et obligation de conduire un grand nombre d'essais car les résultats ne sont pas toujours reproductibles).Les essais dynamiques, par contre, ont l’avantage d'être plus rapides, moins coûteux, plus facilement reproductibles et il n'est pas nécessaire d’effectuer de tels essais en laboratoire ; en effet, les essais sismiques se prêtent très bien à des mesures in situ (sur le terrain).Afin de déterminer le degré d’aniso-tropie, il s’agit d'effectuer des essais sismiques suivant des orientations parallèles et perpendiculaires au litage ou à la foliation des massifs rocheux en surface ; pour obtenir des valeurs suivant la troisième orientation, i.e.suivant la verticale, il faut faire du carottage sismique.Finalement, on peut déterminer les valeurs des constantes élastiques statiques (e.g.Es et us) à partir des essais sismiques après avoir établi la relation entre les propriétés élastiques statiques et dynamiques sur un nombre restreint d'échantillons en laboratoire et obtenu ainsi une courbe expérimentale.¦ REMERCIEMENTS Les auteurs, en particulier M.K.Seguin, remercient le Dr Vladimir Hucka, du département de Génie Minier de l'Université Laval, qui nous a accordé le droit d'accès à certaines pièces de son équipement en laboratoire et nous a assistés dans l'élaboration de certaines phases de ce travail.RÉFÉRENCES BÉLAND, M., (1971) — Thèse de baccalauréat ès sciences physiques, Université Laval, 46 pp.CAUCHON, A., (1972) — Projet de fin d'études pour l’obtention du baccalauréat en génie physique, Université Laval, 45 pp.COOK, N.G.W., and HODGSON, K., (1965) — Journ.Geo-phys.Res., Vol.70, p.2883-2888.FATT.L, (1958) — Bull.Amer.Soc.Petrol.Geol., Vol.42, p.1924-1957.KING, M.S., (1968) — Paper presented at the Proc.Fifth Canadian Symposium on Rock Mechanics.KING, M.S., (1969) — Paper presented at the Eleventh Symposium on Rock Mechanics, Berkely, California, 21 pp.MANN.R.L., and FATT, J., (1960) — Geophysics, Vol.45, p.433-444.MORGENSTERN, N.R.and TAMULY PHUKAN, A.L., (1969) — Int.Journ.Rock Mech.Min.Sc., Vol.6, p.127-142.ROUSSEL, J.M., (1968) — Revue de l'Industrie Minérale, Vol.50, No 8, p.1-28.SAVAGE, C.N., (1958) — Idaho Bureau of Mines and Geology ; County Report No.3.SAVAGE, C.N., (1961) — Idaho Bureau of Mines and Geology ; County Report No.14.SEGUIN, M.K.(1963) — M.Sc.thesis, McGill University (unpublished).SEGUIN, M.K.et LEBLANC, G., (1968) — L’Ineénieur, No 232, p.10-17.SEGUIN, M.K., (1969a) — Open file report to IOCC.SEGUIN, M.K., (1969b) — Canadian Journal of Earth Sciences, Vol.6, No.6, p.1365-1380.SEGUIN, M.K., (1970) — Open file report to IOCC.SEGUIN, M.K., (1971a) — L'Ingénieur, No 262, p.12-20.SEGUIN, M.K.(1971b) — Les Presses de l'Université Laval, Québec 10, P.Q., 562 pp.SEGUIN, M.K., (1971c) — Open file report to IOCC.SEGUIN, M.K.(197ld) — Private report to IOCC, August 2nd, 1971.SEGUIN, M.K., (1972) — Les Presses de l'Université Laval, Québec 10, P.Q., Canada.SIMMONS, G., and BRACE, W.F., (1965) — Journ.Geo-phys.Res., Vol.70, p.5649-5656.THILL, R.E., WILLARD, R.J., and BUR, T.R., (1969) — Journal of Geophysical Research, Vol.74, p.4897-4909.WALSH, J.B., (1965) — Journ.Geophys.Res., Vol.70, p.399-411.WALSH, J.B., and BRACE, W.F., (1966) — Rock Mech.Eng.Geology, Vol.4, p.283-297.WYLLIE, M.R.J., GREGORY, A.R., and GARDNER, G.H.F., (1958) — Geophysics, Vol.23, p.459-493.62 — JUILLET 1972 L'INGÉNIEUR DIVISION DES SERVICES PROFESSIONNELS WARNOCK HERSEY INTERNATIONAL LIMITED Services de consultation Technique des sols • Expertises Métallurgie et analyses minéralogiques Essais chimiques et physiques Études économiques et des marchés Vancouver • Calgary • Edmonton • Regina • Winnipeg Hamilton • Toronto • Montréal • Saint John • Halifax Bureaux à l'étranger: Antilles, Amérique central et Amérique du Sud iS'oetmim LALONDE, VALOIS, LAMARRE, VALOIS INCÉNflEURSCONSEILS 615 RUE BELMONT MONTRÉAL ASSOCIÉS Desjardins Sauriol et Associés Ingénieurs-Conseils 400 boul.Labelle, Chomedey, Laval 681-9221 TESTS DE FONDATION 435 BOULEVARD DÉCARIE, MONTRÉAL 379 TEL.: 744-2866 12e année à votre service SONDAGES CONTRÔLE MATÉRIAUX Un diplômé universitaire qui veut servir son pays en s'enrôlant dans les Forces armées canadiennes entreprend une belle carrière : fonctions responsables à I'intérieur de structures administratives modernes ; bonne rémunération ; travail des plus intéressants.Se dévouer à la cause de la paix tout en servant son pays est une tâche qui en vaut la peine.Examinez ces diverses fonctions d officier : INGÉNIEURS : MATÉRIEL TERRESTRE, MILITAIRE.MARITIME.CONTRÔLEUR DU TRAFIC AÉRIEN OFFICIERS : NAVAL, D'INFANTERIE Le conseiller en carrière militaire à ladresse inscrite sera heureux de vous donner tous les détails et de vous fixer rendez-vous au moment qui vous conviendra le mieux.Pourquoi ne pas consulter un membre des Forces canadiennes ?Montréal : 1254, Bishop — 283-6518 Québec : 1048, St-Jean — 694-3636 Sherbrooke : 50, Couture — 562-0870 Trois-Rivières : 1368, Notre-Dame — 374-3510 Chicoutimi : 200 est, Racine — 543-1880 Rimouski : 80 ouest, St-Germain—723-5271 LES FORCES ARMEES CANADIENNES PAN CENTRAL EXPLORATIONS LIMITED Minerai Exploration and Mine Investment and its Associate LOST RIVER MINING CORPORATION LIMITED Developing Fluorspar — Tin — Tungsten Suite 490 — 159 Bay St.Toronto Ontario L'INGÉNIEUR JUILLET 1972 — 63 UNE VISITE FÉERIQUE AU PA YS DES MINÉRAUX Êtes-vous de ceux qui ont visité Terre des hommes en 1971 ?Si oui.vous avez certainement eu l’occasion de visiter le pavillon des « sciences de la terre * conçu par l’École Polytechnique de Montréal et qui a suscité l’émerveillement des jeunes et des moins jeunes.l e docteur Jean-Charles Sisi de l'École Polytechnique, directeur et organisateur de ce pavillon, a su.en présentant cette magnifique exposition de minéraux, combler le désir soutenu des autorités de Terre des Hommes.D'ailleurs, une première expérience a témoigné, hors de tout doute, de l'intérêt marqué de la population pour les minéraux de la croûte terrestre.Le sous-sol québécois contient des minéraux rares dignes d'être connus.Comme le disait le docteur Guy Perrault de l’École Polytechnique au représentant du ministre des Richesses naturelles, lors d'une visite officielle au pavillon.« .il faut bien le constater, les meilleures parties de notre patrimoine minéral sont plutôt exposées à l’étranger qu'au Québec.La britholite d’Oka au Royal Ontario Museum, à Toronto, les plus beaux spécimens de wernerite d'Argenteuil, de niocalite d'Oka.de vesuvianite de l’Es-trie, d'apatite.de mica et de felspath de notre Laurentie sont beaucoup plus à l'honneur au Smithsonian Institute, à Washington, au Museum of Natural History.à New-York, voire même au Musée d'Histoire de Paris que chez nous.».En acceptant de participer activement, par l'intermédiaire de ses professeurs, et en permettant l'utilisation de ses collections de minéraux, l’École Polytechnique Le mont St-Hilaire, situé à une vingtaine de milles de Montréal, fournit des échantillons exceptionnels de minéraux très rares ; la renommée de ces derniers est répandue dans le monde entier, nous avons donc voulu en souligner l’importance.Soucieux de plaire aux dames, une collection de minéraux précieux est aussi en montre.La plupart des pierres taillées proviennent de magnifiques collections du Royal Ontario Museum de Toronto.Les membres du Montreal Gem and Minerai Club procèdent sur place à des démonstrations relatives à la fabrication de pierres taillées ou de cabochons.Il est impossible de décrire tout ce qui fait l’admiration du public.Nous laissons aux visiteurs le soin de découvrir les mille et un détails qui ont contribué et qui contribueront une fois de plus à l’attrait de TERRE DES HOMMES.¦ NOTE: Au moment d'aller sous presse, nous apprenons que, dû à des circonstances incontrôlables, le pavillon dont il est question dans le présent article sera déménagé, pour la saison 1972, à TÎle Ste-Hélène dans un des pavillons thématiques.TABLEAU DE DISTRIBUTION VISI PLUS // 30 à 800 A., 120 à 600 volts Interrupteurs à fusibles.m mnnTEL Siège social et usine : Case postale 130, Montmagny, Qué.Tél.: (418) 248-0235 Télex : 01 1-3419 INC.Succursale : Édifice Fides, 235 est, boul.Dorchester, Montréal 129, P.Q.Tél.: (514) 861 -7445 Télex : 01-20852 par Dr Jean-Charles Sisi joue pleinement son rôle qui est non seulement de former des ingénieurs mais aussi de faire bénéficier la population en général de ses connaissances scientifiques.F.n 1972.le monde minéral est à nouveau représenté à Terre des Hommes dans le pavillon qui porte le nom : LE MONDE FABULEUX DES PIERRES Le pavillon Une coïncidence a voulu que l’aspect extérieur du pavillon s'insère dans le thème présenté à l'intérieur.La forme, un énorme polyhèdre en acier inoxydable, rappelle l image d'un cristal de microcline.Dès leur entrée, les visiteurs sont fascinés par un immense murale représentant une lame mince en lumière polarisée.Dans une première salle les propriétés physiques des minéraux sont illustrés d’une façon très originale par des montages animés.^ X.%, Pour pénétrer dans la deuxième salle, réservée à l’illustration des industries minières du Canada, le visiteur doit traverser une entrée de mine contenant des minéraux fluorescents et la reproduction fantasmagorique de l'intérieur d’une maille cristalline.Dans cette salle, on a îéuni plusieurs modèles de mines québécoises.Pour ceux qui n’ont jamais visité une exploitation minière souterraine, une occasion unique leur est offerte de rapprocher de la réalité leur conception de la mine.L'espace central, où se trouve l’escalier mobile conduisant au deuxième plancher.a été décoré magnifiquement par l'artiste Charles Bertrand de la Ville de Montréal.Dans un ensemble féerique blanc et bleu, on montre la reproduction de quelques-unes des 2,300 formes que peut avoir un cristal de neige, minéral le plus connu.La cristallographie se trouve à l'honneur dans une des sections de l’étage supérieur.Les différentes formes cristallines sont représentées par des modèles de Bravet complétés par la présence de 64 — JUILLET 1972 L'INGÉNIEUR 24e CONGRES GEOLOGIQUE INTERNATIONAL La plus grande assemblée scientifique jamais tenue au Canada aura lieu à compter du 20 août prochain à Montréal alors que plus de 6,000 géologues provenant de 115 pays se réuniront pour le 24e Congrès géologique international.Les réunions du Congrès géologique international se sont tenues assez régulièrement tous les quatre ans depuis le congrès de fondation qui eut lieu à Paris durant l'exposition universelle de 1878.C’est vers les années 1870 que commença à se préciser l'idée d'un Congrès géologique international.À cause de l’importance que prenaient à l’échelle mondiale les sciences de la Terre, il apparaissait essentiel qu'un organisme international soit mis en place pour exprimer la terminologie et la science de la géologie.Un comité fondateur fut alors constitué : il comprenait six scientifiques des États-Unis et un de chacun des pays suivants : le Canada, la Grande-Bretagne, la Suède et les Pays-Bas, et des géologues d'un peu partout dans le monde furent invités à entrer dans le mouvement.Un ancien membre de la Commission géologique du Canada, Monsieur T.Sperry Hunt, a alors rempli le rôle de secrétaire, en même temps que le premier congrès de 1878 remportait un éclatant succès.Cette association s’est depuis réunie dans plusieurs villes à travers le monde et n’a cessé de connaître des succès.Les participants se font toujours plus nombreux : ainsi, au congrès tenu au Canada en 1913, on comptait 467 géologues, alors que cette année plus de 6,000 scientifiques y seront présents.Avec les années, le Congrès a élargi le champ de ses préoccupations.Aujourd’hui il fournit l'occasion aux experts d'un débat ouvert qui permet la recherche de solutions aux difficultés dont souffre le monde en mettant en commun les connaissances et les découvertes.Certains congrès ont porté sur un thème géologique bien particulier ayant un intérêt international, ou bien s'occupaient de dresser le bilan des ressources mondiales en minerais d’importance économique.Les excursions sur le terrain qui précèdent ou suivent les colloques scientifiques en pareilles occasions jouissent toujours de la faveur populaire, tout en étant une occasion idéale d'observer les phénomènes géologiques particuliers du pays où se tient le congrès.Le CGI n’a pas de cadre permanent, et le pays qui reçoit a la pleine liberté de constituer son comité d'organisation, un groupe nullement engagé politiquement et ayant un intérêt multidisciplinaire.Dans une déclaration qu’il faisait aujourd'hui, M.John E.Armstrong, secrétaire du Congrès, s’exprimait en ces termes : « Les travaux réalisés par les géologues touchent d'importants aspects de la vie quotidienne.La protection de l'environnement, la gestion et la conservation des ressources, l’agriculture, la gestion forestière.les grands travaux de génie, évidemment.l'expansion de l'industrie minérale.ne sont que quelques-uns des domaines où les conseils et connaissances du géologue sont indispensables.Au cours du Congrès, l.(XH) mémoires scientifiques seront présentés par divers experts renommés dans leurs domaines respectifs.Le jour de l'ouverture le conférencier principal sera M.Maurice Strong, des Nations-Unies, spécialiste mondialement réputé des sciences de l’environnement.Monsieur Armstrong disait également : « Le Canada a contribué largement aux sciences de la Terre, particulièrement au chapitre de l’élaboration de nouvelles techniques de recherche des minéraux et dans le domaine de la géologie marine et de l’Arctique.Peu de pays accordent une importance comparable aux progrès dans ces domaines et peu de pays en ont autant profité.Malheureusement, on néglige beaucoup trop la géologie dans nos maisons d’enseignement et, c’est pourquoi, je suis particulièrement heureux du fait que le Congrès comporte une session de deux jours sur l'enseignement des sciences de la Terre.» L’enseignement n’est qu'un seul des nombreux sujets qui seront traités au Congrès.Pour donner une idée de la variété de ces sujets, en voici une courte liste choisie parmi les 17 domaines généraux de discussion : L’âge de la Terre L'environnement primitif et les origines de la vie Nouvelles preuves de la dérive des continents L’origine des gîtes de minerai La géologie pétrolière et les gisements potentiels de pétrole Les richesses minérales des fonds marins L'étude géologique de la Terre par satellite L'avenir de la géologie dans la gestion de l'environnement Les nouvelles découvertes concernant la géologie de Mars, Vénus et Mercure.Avant et après les sessions techniques tenues à Montréal, les participants pourront aller visiter plusieurs régions d’intérêt géologique dans tout le Canada.Ils étudieront les formations géologiques de la Cordillère, ils visiteront les champs de pétrole de l'Ouest, inspecteront les minéralisations dans la Colombie britannique et dans les régions de Sudbury, d’Elliott Lake, de Thompson, de Noran-da et de Chibougamau-Mattagami, et ils verront les Appalaches à Terre-Neuve et effectueront un vol de reconnaissance au-dessus des îles de l’Arctique.En tout, 64 excursions sont prévues, sous la direction de quelque 150 géologues canadiens.UN LAMELLE DE BOIS DENSE POUR: • STRUCTURES NON MÉTALLIQUES • RECHERCHES DE SUPER CONDUCTIVITE' • STRUCTURES NE DEVANT PAS INTERFÉRER AVEC LES COURBES ÉLECTROMAGNÉTIQUES • RECHERCHES OE LA STRATIGRAPHIE MAGNÉTIQUE • APPAREILLAGE DE DÉTECTION D'INTRUSION KIOSQUE 1116 AU 24E CONGRÈS INTERNATIONAL DE GÉOLOGIE • PLACE BONAVENTURE, MONTRÉAL • 21 AU 31 AOUT ADENSIFIED WOOD LAMINATE FOR: • NON METALLIC STRUCTURES • SUPER CONDUCTIVITY STUDIES •STRUCTURES THAT WILL NOT INTERFERE WITH ELECTROMAGNETIC PATTERNS • MAGNETIC STRATIGRAPHY STUDIES • INTRUSION DETECTION DEVICES BOOTH 1116 AT THE 24th INTERNATIONAL GEOLOGICAL CONGRESS • PLACE BONAVENTURE, MONTREAL • AUG.21st/30th PERMALI (CANADA) LTD.MALTON.ONT.CANADA PERMALI INC.MOUNT PLEASANT.PA.U.S.A.PERMALI LIMITED, GLOUCESTER.U.K.S.A.PERMALI, NANCY.FRANCE L INGENIEUR JUILLET 1972 — 65 REPERTOIRE DES ANNONCEURS Note aux lecteurs Compagnie Nationale de Forage et Sondage Inc.Desjardins, Sauriol & Associés 63 • École Polytechnique de Montréal Emco Limited 13 • Hydro-Ouéhec 20 Jenkins Bros.Limited 24 Laboratoire d'inspection et d'Essais Inc.19 Laboratoires Industriels & Commerciaux Limitée, Les 19 Laboratoires Ville-Marie Inc., Les 66 Lalonde, Valois, Lamarre, Valois & Associés 63 Les Forces armées canadiennes 63 Ministère de la Voirie et des Travaux publics de la Province de Québec 41 Ministère des Richesses naturelles de la Province de Québec Couv.II Montel Inc.64 Noranda Mines Ltd.4 • Pan Central Explorations Limited 63 Permali (Canada) Limited 65 • Québec Cartier Mining Co.6 • Société québécoise d'exploration minière 23 Société Québécoise d'initiatives Pétrolières 35 • Telmac International Inc.53 Test de Fondation Inc.63 • Warnock Hersey International Ltd.63 Hawker Siddeley Canada ltd * la lecture * .parution d*u;.élevée ¦1 Foundrli * ton tri fort«tat lu foil pu u are* publié * .•Jtifooni aussi que soit publié dons votre prochain numéro les • 13 * •va département de recherche et développement en lui spécifiant que cet ingénieur devait posséder une tonne connaissance de la langue anglaise.e .d » * tui- " • m * pté.' -joint " iniqué 66* date du 24 mars, 1972.* • : .gai t : lait * l'anglais .de l*an! tement, Luant *Françai luis" ,, ” ndidat et "I i La".• .te protestât • t ont fait parvenir de.copies J- cette lettre â la Corporation ingéni ur 1 Pr /ince i< Québec, à de nombreux journeaux • ¦ • publiésA votre revue et aussi que vous fassiez parvenir une copie à tous protestât B •! les journeaux, organisations ou personne: dont les noms apparaissent sur cette lettre.bien à vous, CANADIAN STEEL FOUND U ¦ant de la PI MAN/dm NDLR À la demande de monsieur M.A.Notte, ing., gérant de la planification de Hawker Siddeley Canada Ltd., Division Canadian Steel Foundries, nous publions une photo de sa lettre adressée à la revue L'INGÉNIEUR et reçue le 23 mai 1972.Nous nous excusons de l'erreur qui s'est glissée lors de la rédaction du communiqué auquel monsieur Notte réfère ; cette erreur résulte probablement du fait que toutes les communications entre Hawker Siddeley Canada Ltd.et L'INGÉNIEUR furent faites en anglais.Nous avons procédé à une rectification dans notre numéro de juin 1972, ladite lettre étant parvenue trop tard à nos bureaux pour paraître dans le numéro du même mois.leg LABORATOIRES VILLE MARIE inc.1875, BOULEVARD INDUSTRIEL.LAVAL QUÉBEC Société d'études de sols — Laboratoire de matériaux 66 —JUILLET 1972 L'INGÉNIEUR amsi GÉOLOGIQUES DU CANADA PROVINCES DU BOUCUE9 ( 1 — Esclaves, Supérieure 2 — Ours, CtiurcfiHl, Sud 3 Nain 4 — Grenville OROGENÈSE 5 — Région des Cordillères 6 — Région des Appalache PLATEAUX CONTIN 7 — Arctique 8 — Intérieur 9 — Hudson 0 — Saint-Laurent