Stratégies de caractérisation morpho-structurale des instabilités apparentes des parois rocheuses par LiDAR 3D en carrière urbaine

Lagha, Dorsaf (2026). Stratégies de caractérisation morpho-structurale des instabilités apparentes des parois rocheuses par LiDAR 3D en carrière urbaine. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les parois rocheuses excavées en milieu urbain présentent des conditions de détérioration difficiles à caractériser en raison de leur géométrie complexe et de leur accessibilité limitée. Les modèles tridimensionnels à haute résolution constituent un outil pertinent pour documenter les caractéristiques morphologiques et structurales visibles du massif rocheux.

Ce mémoire propose une stratégie intégrée de caractérisation morpho-structurale des instabilités apparentes à partir de données LiDAR 3D, appliquée à la carrière Francon, à Montréal. Ce site, utilisé pour le stockage de neige et de matériaux granulaires, présente des parois pouvant atteindre 70 m de hauteur. L’objectif consiste à identifier, cartographier, quantifier et interpréter les formes visibles renseignant sur l’état apparent du massif, sans les assimiler à une probabilité de rupture, à un facteur de sécurité ou à une mesure absolue du risque.

La méthodologie repose sur le traitement de modèles 3D issus d’acquisitions LiDAR et photogrammétriques. L’analyse structurale et cinématique a identifié la stratification, les familles de discontinuités et les mécanismes de rupture géométriquement compatibles.

Neuf classes morphologiques ont été définies, puis regroupées selon trois fonctions dominantes : libération directe de matériau, prédisposition structurale et dégradation progressive. Les résultats révèlent des signatures contrastées, allant d’une prédisposition structurale à une dégradation progressive diffuse, avec la présence de formes associées à la libération de matériau.

Un profil comparatif de géorisque apparent a été établi pour les contextes de plateforme de déversement ponctuelle, de plateforme de déversement étendue et de secteur sans déversement direct. Les plateformes ponctuelles présentent une dominante structurale accompagnée d’une composante de dégradation progressive. La plateforme étendue est dominée par les surfaces altérées et le suintement, tandis que les secteurs sans déversement direct présentent une signature diversifiée et une contribution des formes de libération directe.

La démarche proposée constitue un outil d’aide à la caractérisation, à la comparaison et au suivi des parois rocheuses, tout en maintenant une distinction entre observation morphologique, interprétation géomécanique et évaluation du risque.

Titre traduit

3D LiDAR-based morpho-structural characterization strategies for apparent rock wall instabilities in an urban quarry

Résumé traduit

Excavated rock walls in urban environments may exhibit deterioration conditions that are difficult to characterize because of their complex geometry and limited accessibility. In this context, high-resolution three-dimensional models provide a relevant means of documenting the visible morphological and structural characteristics of the rock mass.

This thesis proposes an integrated strategy for the morpho-structural characterization of apparent rock wall instabilities using 3D LiDAR data, applied to Francon Quarry in Montréal. The site, which is used for snow and granular material storage, includes high rock walls and several operational configurations. The objective is to identify, map, quantify, and interpret visible features that provide information on the apparent condition of the rock mass, without equating them with a probability of failure, a factor of safety, or an absolute measure of risk.

The methodology is based on the processing of 3D models produced from LiDAR and photogrammetric surveys. Structural and kinematic analyses were used to identify bedding, the principal discontinuity sets, and geometrically admissible failure mechanisms. Mapped features were quantified from classified point counts and normalized to compare operational contexts having unequal spatial extents.

Nine morphological classes were defined and subsequently grouped into three dominant functions: direct material release, structural predisposition, and progressive degradation. The results reveal contrasting signatures ranging from strong structural predisposition to diffuse progressive degradation, together with localized features associated with material release.

A comparative apparent geohazard profile was developed for point dumping platforms, the extended dumping platform, and sectors without direct dumping. Point platforms exhibit a predominantly structural signature accompanied by a substantial progressive-degradation component. The extended platform is dominated by altered surfaces and seepage, whereas sectors without direct dumping display a more diverse signature and a notable contribution from direct-release features.

The proposed approach therefore provides a decision-support tool for the characterization, comparison, and monitoring of rock walls, while maintaining a clear distinction between morphological observation, geomechanical interpretation, and risk assessment.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la construction". Comprend des références bibliographiques (pages 405-412).
Mots-clés libres:	LiDAR 3D, parois rocheuses, instabilités apparentes, caractérisation morphostructurale, discontinuités, géorisque apparent, carrière Francon, déversement de neige
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Aubertin, Jonathan D.
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	25 sept. 2026 18:32
Dernière modification:	25 sept. 2026 18:32
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/4115

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