L’équipe de SIGLab développe des solutions et des technologies de pointe répondant à des besoins critiques liés à la résilience et à la durabilité des géo-infrastructures civiles et minières face aux changements climatiques. Cela inclut également la prospection et l’extraction des ressources minières, ainsi que le développement de matériaux et de procédés avancés à faible empreinte carbone pour améliorer les sols problématiques tels que le pergélisol et les résidus miniers, tout en favorisant la séquestration du carbone.

L’équipe de SIGLab se concentre sur l’automatisation et les outils robotiques pour moderniser les pratiques géotechniques et de construction, ainsi que sur l’utilisation des ressources in-situ et des rejets miniers (la circularité) pour la construction modulaire résiliente sur Terre et la Lune.

SIGLab s’engage également dans la transition énergétique en explorant la conception, la mise en œuvre et l’exploitation des petits réacteurs modulaires et les géostructures énergétiques pour exploiter des îlots de chaleurs dans les régions urbaines.

Et enfin, SIGLab se spécialise dans la caractérisation non-invasive des géomatériaux complexes multiphasiques et des tissus biologiques.

Thèmes de recherche

Jumeaux numériques pour la résilience climatique des géo-infrastructures (civiles et minières) nordiques

Dans cet axe de recherche, nous développons:

1. des modèles de comportement avancés (par exemple, le comportement thermo-élasto-viscoplastique) pour les géomatériaux multiphasiques (résidus miniers, pergélisols, etc.),

2. des codes de calcul avancés in-house (méthode des éléments finis (FEM), méthode des éléments de frontière (BEM), méthode des éléments spectraux (SEM), réseaux neuronaux physiques (PINN), etc.) pour la simulation avancée des géo-infrastructures sous des charges complexes dans un contexte multirisques (changements climatiques, tremblement de terre, etc.),

3. des méthodes de traitement des données multi-sources (télédétection, stations climatiques, géophysiques, etc.) et de fusion des données basées sur l’intelligence artificielle (IA) pour l’analyse de l’incertitude des données climatiques,

4. des méthodes géophysiques de pointe et l’Internet des objets (IoT) pour la surveillance en temps réel des (géo)infrastructures, telles que les capteurs virtuels (soft sensors),

5. des algorithmes basés sur l’IA pour la détection, la surveillance et la modélisation 4D des géo-infrastructures et des environnements naturels à haute résolution à l’aide des imageries satellitaires (par exemple, In-Sar),

6. des méthodes inverses pour la caractérisation des paramètres thermo-hydro-mécaniques des géomatériaux,

7. la mise en place de systèmes d’alerte précoce pour la gestion prédictive des (géo)infrastructures dans le contexte des changements climatiques dans une plateforme en réalité augmenté/réalité virtuelle en intégrant les éléments mentionnés ci-dessus.

Mines intelligentes

Dans cet axe de recherche, nous développons:

1. des technologies bio-inspirées d’auto-enfouissement (outils robotiques automatisés compacts) pour l’exploration des ressources minières et l’investigation géophysique/géotechnique/géométallurgique souterraine sur Terre et sur la Lune,

2. des capteurs virtuels multi-sources (spectroscopie Raman, imagerie hyperspectrale, spectroscopie d’émission atomique induite par laser (LIBS), etc.) pour l’exploration intelligente des minéraux critiques et la surveillance des sols,

3. des méthodes géophysiques avancées pour la surveillance des procédés miniers industriels en lixiviation en tas pour l’extraction des minerais critiques et des métaux précieux (du cuivre, de l’uranium et d’autres composés),

4. la valorisation des déchets miniers (résidus miniers) dans les géopolymères dans le cadre de la Construction 4.0.

Matériaux avancés pour la stabilisation des sols problématiques et la séquestration souterraine de carbone/méthane/gaz radon

Dans cet axe, nous développons :

1. de nouveaux procédés basés sur la nature et l’utilisation de ressources et de microbes in situ, tels que les procédés nanobiotechnologiques, pour la stabilisation des pergélisols dégradés par les changements climatiques, ainsi que pour les résidus miniers.

2. de nouveaux procédés basés sur la nature pour la stabilisation de l’argile de la mer de Champlain au Québec.

3. de nouveaux procédés basés sur la nature pour la stabilisation des parcs à résidus miniers.

4. la technologie des inclusions béton-géosynthétiques pour la réduction des émissions de gaz provenant du pergélisol et des parcs à résidus miniers (CO2, CH4, radon, etc.).

Procédés naturels pour la séquestration des gaz à effet de serre à partir du pergélisol dans les régions nordiques

Dans cet axe, nous développons :

1. des plateformes microfluidiques pour étudier l’impact des activités microbiennes et des respirations autotrophiques et hétérotrophiques sur l’émission des gaz à effet de serre à partir du pergélisol.

2. des modèles numériques avancés thermo-hydro-bio-géochimiques pour étudier l’impact des changements climatiques et l’interaction atmosphère-sol-végétation-communautés microbiennes sur l’émission des gaz à effet de serre à partir du pergélisol.

3. des modèles physiques pour étudier l’impact des forêts boréales sur la fixation du carbone dans les régions nordiques.

Construction 4.0 et Circularité

Dans cet axe de recherche, nous développons :

1. des méthodes non invasives avancées pour évaluer les conditions structurales des pieux des infrastructures existantes en fin de vie en vue de les réutiliser dans de nouveaux projets de construction.

2. des méthodes non invasives avancées pour le suivi de santé structural (SHS) des dalles de béton précontraint par pré-tension.

3. des procédés avancés pour recycler des rejets miniers et des ressources in situ dans la fabrication des géopolymères qui seront utilisés pour l’impression 3D des panneaux structuraux modulaires (briques ajustables de construction).

4. des algorithmes avancés pour l’application des bras robotiques pour la mise en place automatique des briques ajustables dans le cadre de projets de construction.

5. des algorithmes avancés pour l’application des technologies de réalité augmentée/virtuelle dans les projets géotechniques.

Transition énergétique

Dans cet axe de recherche, nous développons :

1. des paradigmes géotechniques et structuraux pour la conception, la mise en œuvre et l’exploitation de petits réacteurs modulaires (Small Modular Reactors) dans le Nord du Canada.

2. des modèles poromécaniques pour étudier l’impact environnemental de petits réacteurs modulaires sur l’intégrité et la biodiversité du pergélisol.

3. des paradigmes géotechniques et structuraux pour la conception, la mise en œuvre et l’exploitation des îlots de chaleurs dans les régions urbaines.

Géotechnique lunaire/planétaire et l’Utilisation des ressources in-situ (ISRU)

Dans cet axe de recherche, nous développons :

1. des méthodes géophysique et géomécanique avancées visant à détecter et à quantifier le volume de glace d’eau dans les couches souterraines de la Lune (pergélisol lunaire).

2. des procédés avancés pour l’exploration et l’exploitation minière spatiale et l’utilisation des ressources in situ sur la Lune.

3. des paradigmes de conception et de construction pour l’établissement des bases lunaires.

4. d’un système robotise bioinspiré pour le forage et la prospection intelligente des minerais sur la Lune.

5. de la Construction 4.0 sur la Lune.