Les chantiers de type chambre ouverte ont été popularisés dans les mines souterraines autour des années 80 dû aux hauts rendements et relativement faibles coûts qu'ils engendrent. Le succès de cette méthode de minage dépend de la capacité à concevoir une chambre ouverte qui maximise les profits tout en respectant la géométrie de celle-ci lors du minage. En réalité, des sur-bris (volume de roche minée et non planifiée) et sous-bris (volume de roche planifié laissée en place) sont générés lors du minage du chantier et peuvent avoir des conséquences néfastes sur la stabilité du chantier et la rentabilité des opérations. Afin de minimiser ces bris hors-profil et leurs impacts, des outils empiriques, tels que les abaques de stabilité, ont été développés et améliorés afin de prédire les volumes de sur-bris par face pour le chantier. Malheureusement, ces outils présentent certaines limitations : ils intègrent un nombre limité de paramètres (ce qui ne couvre pas toutes les causes possibles des bris hors-profil pour le site à l'étude), le sous-bris n'est pas considéré et la résolution spatiale des prédictions est limitée (valeur qualitative ou moyenne par face). Ces limitations empêchent l'intégration de données économiques dans les prédictions et ainsi l’optimisation globale des chantiers. L'objectif de cette thèse fut de développer une méthodologie pour les mines en opération qui permet de comprendre la distribution spatiale et la magnitude des bris hors-profils générés le long de la surface du chantier et d'utiliser ces connaissances durant la conception du chantier pour prédire la géométrie attendue afin d'optimiser sa performance. Pour ce faire, une base de données de chantiers fut créée pour trois cas d'étude (deux en Australie et un au Canada) à une résolution par octree (données géoréférencées mesurées à une résolution d'environ un mètre cube) qui comprend des paramètres géométriques, géomécaniques, géologiques, opérationnels et de performance. Des méthodes statistiques univariées, bivariées et multivariées (analyse en composantes principales et moindres carrés partiels) ont servi à identifier les paramètres critiques. Deux modèles prédictifs multivariés ont été utilisés par la suite pour prédire la géométrie (moindres carrés partiels et forêt aléatoire) ainsi qu'un modèle prédictif additionnel (analyse discriminante linéaire) pour prédire la position des bris hors-profils. Les modèles ont été comparés pour déterminer la meilleure approche. Des données économiques ont ensuite été intégrées pour caractériser les performances géotechniques (bris hors-profil) et économiques des chantiers attendus. L'analyse statistique des paramètres a permis d'identifier les paramètres critiques pour chaque cas d'étude qui impacte le sur-bris (énergie du tir à l'explosif, surdéveloppement des galeries, position dans la surface et présence de structures géologiques) et le sous-bris (position dans la surface, distance avec les trous chargés d'explosifs et l'angle d'interception des trous chargés d'explosifs avec les surfaces). Les paramètres critiques ont été utilisés pour chaque site afin de construire les modèles prédictifs. Les résultats montrent que la magnitude des bris hors-profils le long de la surface de conception peut être prédite à l'aide d'un modèle forêt aléatoire avec moins d'un mètre d'erreur pour 65% de la surface en moyenne. Les modèles de forêt aléatoire permettent de prédire la géométrie avec succès pour 71 % des faces de chantiers transversaux et 51 % des faces de chantiers longitudinaux. L'analyse de ces prédictions permet de déterminer les magnitudes maximales possibles de bris hors-profil et leur position (utilisant l'approche probabiliste) ainsi que d'estimer la performance économique du chantier. La résolution des données et l'utilisation de l'analyse multivariée ont permis de prédire la géométrie des chantiers, allant bien au-delà de la simple prédiction qualitative par face de chantiers fournie par une approche traditionnelle de l'abaque de stabilité. Ces travaux constituent une étape importante vers un processus de conception et de planification des chantiers qui minimise les problèmes de stabilité, la dilution et la perte de minerai à travers le chantier. Étant donné qu'une géométrie de conception maximisant la récupération de minerai augmente le potentiel de dilution et vice versa, cette approche permet de quantifier le compromis économique et ainsi maximiser la rentabilité lors de l'exploitation du chantier. Cela marque une contribution importante pour la compréhension et l'optimisation de la performance des chantiers de type chambre ouverte. / Open stopes were popularised in underground mines around the 1980s due to the high yields they generate andtheir relatively low cost. The success of this mining method depends on the ability to design a stope that maximises profits while respecting the geometry during mining. In reality, overbreak (OB, unplanned volume of rock mined) and underbreak (UB, volume of planned rock left in place) are generated during the mining process which can have negative consequences on the stability of the stope and the profitability of the operation. To minimise the OB and UB, and their impact, empirical tools such as the Stability Chart were developed and improved to predict the volumes of OB per stope faces. Unfortunately, these tools have certain limitations: they integrate a limited number of variables (which does not cover all the possible causes of OB), UB is not considered, and the resolution of the predictions is limited (qualitative or average value per face). These limitations prevent the full integration of economic data into predictions and thus the optimisation of the mines stopes. The objective of this thesis is to develop a methodology for operating mines which enables the understanding of the spatial distribution and magnitude of OB and UB generated along the surface of the stope and to use this knowledge during stope design to predict the expected geometry to optimise its performance. A stope database was created for three case studies (two in Australia and one in Canada) at an octree resolution (georeferenced data measured at an approximately one cubic metre resolution) which includes geometric, geomechanical, geological, operational and performance variables. Univariate, bivariate and multivariate statistical methods (principal component analysis and partial least squares) were used to identify the critical variables for each site. Multivariate and machine learning models were subsequently used to predict the mined geometry (partial least squares and random forest) and OB and UB location (linear discriminant analysis). The models were compared to determine the best approach. Economic data was integrated to characterise the geotechnical (OB and UB) and economic performances of the expected geometry. The statistical analysis of the variables enables the identification of critical variables for each case studyregarding the OB (observed in areas where there is high blasting energy, where there is a large undercut and overcut, towards the middle of the faces and in the presence of major geological structure) and UB (observed near the edges of surfaces, where there is a large distance from the blasting, and where drill holes toe into the faces). The critical variables were used for each site to build predictive models. The results show that the magnitude of OB and UB can be predicted using a random forest model with a less than one metre error for 65% of the surface on average. These predictions are used to build the expected geometry of the stope. Considering the mining context, it is possible to excellently predict the geometry for 71% of the transversal stope faces and 51% of the longitudinal stope faces. The incorporation of probabilities also enables the estimation of the maximum magnitudes of OB and UB, their location and the economical estimation of the performance of the stopes. The octree resolution of the data and the use of multivariate analysis has enabled the prediction of the stope geometry, going well beyond the simple qualitative per stope face prediction provided by a traditional Stability Chart approach. This work is a significant step to advance stope design and the planning process, providing tools to minimise stability issues, dilution and loss of ore. As designing for higher ore recovery increases the potential for dilution and vice versa, this approach allows for the value realised from mining a stope to be maximised by quantifying this inherent economic trade-off. The enhanced resolution of both data and predictions has allowed for a more comprehensive evaluation of the predicted stope geometry and economic outcomes during the design phase. This marks a major contribution in the ability to design and plan the optimal stope

published_or_final_version / Environmental Management / Master / Master of Science in Environmental Management

published_or_final_version / Environmental Management / Master / Master of Science in Environmental Management

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Les zones côtières sont des milieux privilégiés pour l’ostréiculture. L’espèce la plus cultivée au monde est l’huître creuse Crassostrea gigas, qui a été introduite dans de nombreux pays à des fins d’exploitation et qui, lorsqu’elle trouve des conditions climatiques favorables dans son nouveau milieu, se développe naturellement, en constituant des récifs. Dans le Bassin d’Arcachon, l’huître existe ainsi sous deux formes, cultivée et sauvage. La forme récifale est une structure tridimensionnelle complexe (huîtres agglomérées, au contact du sédiment, plusieurs classes d’âge présentes), alors que les huîtres cultivées sont placées en sur-élévation dans des poches ostréicoles (spécimens isolés, classe d’âge unique). L’effet respectif de ces deux configurations a été étudié selon trois approches : (1) comparaison de la dynamique des deux types de population d’huîtres (croissance, reproduction, composition biochimique), (2) effet de l’activité alimentaire sur les proies accessibles dans le milieu et les flux particulaires associés, et (3) effets des huîtres sur le sédiment et les communautés benthiques. Les deux années d’échantillonnage ont été marquées par un retard de la ponte (année 1) et un défaut de croissance (année 2) des huîtres, qui ont été rapprochées d’un déficit thermique en période estivale (année 1) et d’une disponibilité alimentaire plus faible au printemps (année 2) ; les cycles de reproduction sont apparus en léger décalage entre huîtres cultivées et sauvages. Une expérimentation in situ en tunnels benthiques à trois périodes de l’année a permis de quantifier les flux de matière et la consommation de nutriments et d’espèces planctoniques par les deux populations d’huître durant un cycle de marée. Le sédiment à proximité des huîtres est enrichi en particules fines et en matière organique, par suite de modifications locales de l’hydrodynamisme et de la production de fèces par les huîtres. Il en résulte une modification de la structure des peuplements de l’endofaune benthique. Les récifs d’huîtres sauvages constituent un nouvel habitat de substrat dur dans le Bassin d’Arcachon où n’existent naturellement que des habitats sédimentaires ; ils supportent une épifaune à fortes biomasse et diversité, qui accroît la biodiversité locale. / Coastal areas are favourable environments for oyster farming. The most commonly farmed species in the world is the cupped oyster Crassostrea gigas, which was introduced in many countries for aquaculture purposes. When it finds suitable climatic conditions in its new environment, the species develops naturally, thereby creating oyster reefs. In Arcachon Bay (SW France), the cupped oyster develops as both farmed and feral populations. Oyster reefs are complex tridimensional structures (agglomerated oysters, in contact with the sediment, populations with many any classes), while farmed oysters are cultivated off-bottom in plastic bags (isolated oysters, populations with a single age class). The respective effects of these two oyster configurations were studied according to three research axes: (1) a comparison of the dynamics of farmed and wild oyster populations, in terms of growth, reproduction, and biochemical composition; (2) the effect of oyster feeding on accessible preys and the associated particulate fluxes; and (3) the effects of oysters on the sediment and benthic communities. The two years of study were characterized by a delay in the spawning periods (year 1) and an unusually low growth rate (year 2) in oysters, which were related to low summer water temperatures (year 1) and a low food availability in spring (year 2); reproduction cycles also appeared slightly shifted between farmed and wild oysters. An in situ experiment with benthic tunnels at three periods of the year was designed to quantify the flux of matter and the consumption of nutrients and planktonic species by the two oyster populations during a tidal cycle. Sediment in the vicinity of oysters contained more fine particles and organic matter, due to changes in local hydrodynamism and oyster production of faeces. These sedimentary changes modified the structure of benthic infaunal assemblages. Oyster reefs form a new habitat of hard substrate in Arcachon Bay, where only sedimentary habitats naturally occur; they have an epifauna with high biomass and diversity, that increases the local biodiversity.

"Fire tests involving heavy goods vehicles (HGVs) in a road tunnel with forced ventilation in Norway, conducted by SP, demonstrated a pulsation phenomena that is similar to oscillating flames and thermo-acoustic instabilities previously observed in vitiated compartments and resonant systems that meet the Rayleigh criterion, respectively. This current study investigates whether the causal phenomena can be determined using either a simple, one-dimensional fluid dynamics model or a computation fluid dynamics program. It is assumed that the leading cause for pulsation is a locally under-ventilated fire. Theoretical analysis shows that this assumption is valid and how such conditions can cause the flow field to change. A simple model is developed for a tunnel fire with forced, longitudinal ventilation. The results qualitatively represent the test data and support the assumption of a locally vitiated fire. A more sophisticated analysis, involving the Fire Dynamics Simulator (FDS) Version 4.0, provides similar results. Although FDS calibration, using similar experiment data from the Memorial Tunnel Ventilation Test Program, demonstrates model limitations in predicting smoke layers near the solid boundaries under forced flow field, the qualitative results from both models indicates that pulsation in large tunnel fires under forced ventilation conditions results from poor mixing of the bulk flow in the near field of the fire."

published_or_final_version / Transport Studies / Master / Master of Arts

Thesis (M.S.) -- Mississippi State University. Department of Aerospace Engineering. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Le retour d'expérience (REX), sous la forme d'analyses d'accident le plus souvent, constitue un instrument privilégié de management de la sécurité dans les organisations industrielles à hauts risques. Cette recherche s'inscrit dans le domaine de la sécurité dans les tunnels routiers et vise à proposer une approche intégrée du REX, qui repose sur le travail quotidien de gestion de la sécurité par les opérateurs en s'appuyant sur les espaces collectifs de construction de l'expérience. La thèse défendue est que la sécurité dans les environnements dynamiques tels que les tunnels routiers repose sur la capacité des collectifs de travail transverses à faire face aux imprévus, les perturbations quotidiennes comme les évènements. Cette capacité se construit notamment à travers les discussions entre opérateurs et avec leurs managers sur les difficultés de leur travail. Les dispositifs de REX doivent favoriser l'existence de débats sur l'activité pour améliorer la gestion de la sécurité et favoriser ainsi le développement de l'individu et de l'organisation. Cependant cela implique des conditions d'organisation pour que le débat soit possible et pérenne.Une intervention-recherche visant la conception d'un dispositif de REX fondé sur l'activité individuelle et collective a été réalisée chez un exploitant de tunnels routiers pour éclairer cette problématique. Les analyses menées en collaboration avec les opérateurs de l'exploitation avaient pour objectifs d'aider les opérateurs à mettre en relation la manière dont ils gèrent la sécurité sur le terrain avec la manière dont le REX traite les évènements. L'analyse du REX existant montre dans un premier temps qu'il est centré sur les évènements de trafic majeurs, faisant l'objet de procédures et de règles formelles, alors que les incidents critiques pour les opérateurs sont majoritairement des incidents d'exploitation, peu cadrés. Dans un second temps, l'analyse de l'activité montre que les opérateurs développent de façon informelle des instances d'échange collectif pour anticiper les aléas, s'organiser et analyser les évènements. Une démarche de simulation organisationnelle avec les opérateurs, les managers et les partenaires de la recherche a été engagée pour transformer le dispositif de REX. Elle débouche sur un REX élargi en termes de définition des évènements et d'acteurs impliqués. Le nouveau dispositif s'appuie sur les processus-métiers existants, tout en développant les instances collectives d'analyse inter-métiers et inter-organisations. Il structure les pratiques informelles d'organisation et de partage d'expérience des opérateurs. Des espaces de discussion inter-métiers sur les pratiques réelles ont pu s'élaborer à partir de simulations d'évènement, animés par des managers de proximité. L'expérimentation de cette méthodologie montre que ces espaces favorisent la confrontation des représentations, des pratiques et la transmission des connaissances. Ils permettent aussi l'élaboration de règles opérationnelles transverses et font émerger les besoins de règles formelles à relayer aux managers. Ils sont constructifs car ils participent au développement de l'organisation formelle autant que de l'activité des opérateurs. Cette méthodologie a favorisé la construction de l'expérience à partir de l'analyse des évènements.L'intervention-recherche a permis de revenir sur les classifications officielles des évènements dans les tunnels routiers. Les conditions et modalités de mise en place d'un REX intégré sont définies et discutées, ainsi que celles des espaces de discussion par simulation. L'ingénierie de l'intervention ergonomique de conception organisationnelle et la place de l'intervenant sont aussi revisitées à l'aune de nos résultats. / Operating experience feedback, mainly through accident analysis is a method of choice for safety management in high risk organizations. The present research takes place in the field of road tunnel safety, proposing an integrated approach of experience feedback from the daily management of safety by tunnel monitoring staff through collective spaces for discussion and experience building.Our hypothesis is that safety in such dynamic environments as road tunnels depends on the capacity of operating teams to face the unexpected events, disturbances and accidents. This capacity is built through discussions between operating staff and with the management about the difficulties encountered during work. The return on operating experience should allow the debate on work activity in order to reach a better safety management, foster individual development and a better organization. However, there are organizational conditions for the debate to be possible and sustainable.A research and intervention protocol was set up with a road tunnel operator to test and improve a scheme for the return on operating experience based on individual and collective activity. Analyses were conducted to help operational staff link the way events are treated in day to day security management with the processing in the operational experience feedback scheme. An analysis of the current scheme showed that it is focussed on major traffic events, comprising of a set of procedures and formal rules, while the operational events, felt as critical by operators do not have a framework for discussion. Further, work activity analysis shows that operational staff develops informal spaces of collective exchanges to organize work, anticipate hazards and analyse events.Organizational simulations including operating staff, managers and the research partners were set up to transform the feedback scheme. The simulation led to an enlarged framework for feedback, defining the events to be analysed and participants to be included. The new scheme roots in the existing professional processes, develops inter-professional as well as inter-organization discussion spaces. The new scheme facilitates the sharing of experience among operating staff and structures the informal organizational practices we observed.Inter-professional discussion spaces, conducted by the team managers, were set up based on the analysis of simulated events. These structured discussion spaces proved to be effective in the confrontation of work practices, events and roles representations as well as conducive for knowledge transmission. The discussion space allows setting transverse operational rules and highlights the need for formal rules to be set by the management. The inter-professional discussion spaces are operant in improving the formal organisation as well as developing the activity of operational staff. This methodology favoured the building of experience from event analysis.This research-intervention was an opportunity to review the official classification of road tunnel events. The conditions for an integrated operating experience feedback scheme are set and discussed, as well as the implementation of simulation-based discussion spaces.From our results, we re-consider the design of interventions in organizational design, as well as the role of the intervening ergonomist.

L'instabilité des ouvrages souterrains est une cause importante d'accidents tant pendant leur réalisation que pendant leur exploitation. La rétro-analyse d'accidents passés est l'une des méthodes permettant d'améliorer la prévention de tels accidents ainsi que la conception et le dimensionnement des nouveaux projets. Une recherche bibliographique a permis d'établir une base de données de cas d'accidents rencontrés dans les ouvrages souterrains à travers le monde. Ces cas, actuellement au nombre de 230, concernent les phases de construction et d'exploitation d’ouvrages, chaque cas étant caractérisé par plusieurs variables associées aux phénomènes d'instabilité et aux caractéristiques géométriques et géomécaniques de l’ouvrage. Les causes et les conséquences d’instabilités ont été également analysées dont celles liées au contexte géologique et en particulier aux caractéristiques géotechniques des terrains traversés. Cette base de données a permis d’effectuer plusieurs analyses sur les instabilités des ouvrages dont la plus importante est une analyse factorielle de correspondances qui a éclairé les liaisons entres les phénomènes d’instabilités et les différentes modalités de ses variables explicatives. Cette étude propose deux modèles numériques représentatifs des tunnels maçonnés, appuyant sur la modélisation numérique et la technique des plans d’expériences elle porte également sur l’analyse du comportement mécanique de la structure du soutènement en maçonnerie et son évolution en fonction de temps où l’influence des certains paramètres mécaniques du soutènement en maçonnerie a été quantifiée et évaluée par différentes méthodes d’analyses dont l’analyse de la variance et la modélisation par régression multiple / The instability of the underground works is an important cause of many accidents during their construction and exploitation. Experience feedback of previous accidents is one of used methods that allows improving the prevention of such accidents during the design and the construction of new underground works projects. A bibliographical search enabled us to establish a database of tunnels and underground constructions accidents in the world. These database contains currently 230 case related to the two phases of construction and exploitation of underground constructions, each case was characterized by several variables associated to instability phenomena, to geometrical and géomechanicals characteristics of the concerned underground construction. The causes and the consequences of instabilities phenomena were also analysed especially those related to the particular geological context and the géotechnical characteristics of the surrounding ground. The established database enabled us to carry out several analyses on instabilities phenomena like as a factorial correspondence analysis, which aims to discover the relations between instabilities phenomena and their explanatory variables. This study proposes two representative numerical models of vaulted tunnels supported by masonry structure. Biased on the numerical simulation and the experimental design technique, it also relates to the analysis of the mechanical behaviour of the masonry structure support and its evolution in the time, where the influence of certain mechanical parameters of masonry structure was quantified and evaluated by various analyses methods such as multivariate variance analysis and the linear modelling by multiple regression