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Benoît Courcelles
B. Ing. (Ponts et Chaussées), M.Sc.A. (Polytechnique Montréal), D.Sc. (Centrale Paris)

Research interests and affiliations

Research interests

L'équipe du professeur Courcelles travaille sur des sujets transversaux qui touchent différents domaines, de l'amélioration des sols en place à la géothermie en passant par la réhabilitation environnementale. Cette diversité d'applications est rendue possible par la maîtrise des phénomènes de précipitation dans les milieux granulaires. Pour certaines applications comme la géotechnique, il est intéressant de favoriser ces phénomènes de manière à créer des géomatériaux capables de concurrencer les bétons conventionnellement utilisés dans les injections et ainsi limiter les émissions de gaz à effet de serre. Pour d'autres applications par contre, il est plutôt intéressant de les limiter de manière à augmenter leur durée de vie. C'est par exemple le cas des filtres de traitement des eaux souterraines pour la réhabilitation d'un site contaminé ou des systèmes géothermiques en boucle ouverte. L'équipe du professeur Courcelles s'attache donc au contrôle des phénomènes de précipitation, en essayant de les promouvoir dans certains cas (Amélioration des sols) ou de les atténuer dans d'autres (Traitement des eaux ou géothermie).

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Domaine d'application 1 : Amélioration des sols en place.

Les travaux visent le développement de technologies de traitement des sols par calcification chimique et biologique. Ces méthodes d'amélioration des sols consistent à créer des liaisons de calcite entre les grains d'un matériau granulaire de manière à le transformer en un géomatériau, résistant aux efforts mécaniques intenses et à l'érosion. Plusieurs volets sont donc étudiés:

  • Caractérisation des performances mécaniques des sols traités: Établissement de lois de comportement, étude de la stabilité des pentes, des digues et barrages,
  • Lutte contre l'érosion des sols: Application aux berges érodables (Érosion externe) et aux barrages (Érosion interne),
  • Traitement des fondations routières: Application aux couches de base des routes de manière à augmenter leurs performances, limiter leur déformation et augmenter leur durée de vie.

Domaine d'application 2 : Filtres de Barrières Perméables Réactives.

Cet axe de recherche porte sur les Barrières Perméables Réactives, qui sont mises en place sur les sites contaminés de manière à laisser passer l'eau souterraine tout en retenant les contaminants par divers processus d'adsorption ou de précipitation. Les travaux menés comprennent des volets de recherche appliquée, ainsi que des volets de recherche fondamentale :

  • Modélisation des phénomènes de colmatage par précipitation,
  • Optimisation géométrique des filtres réactifs,
  • Développement de procédés de filtration innovants.

Domaine d'application 3: Géothermie de type Puits à Colonne Permanente.

Finalemenemt, le professeur Courcelles travaille au développement de la technologie des Puits à Colonne Permanente en collaboration avec le professeur Pasquier et son équipe. La contribution du professeur Courcelles touche aux risques de colmatage des systèmes géothermiques en boucle ouverte et vise essentiellement à développer des procédés de traitement préventif de l'eau souterraine destinés à augmenter la durée de vie des systèmes géothermique. Les travaux comprennent les activités suivantes:

  • Modélisation des phénomènes de précipitation,
  • Essais de traitement in situ à l'aide de l'Unité de Recherche en Géothermie de Polytechnique Montréal,
  • Essais de dissolution/précipitation au laboratoire.

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Expertise type(s) (NSERC subjects)
  • 1002 Geotechnical engineering (including engineering geology)
  • 1500 ENVIRONMENTAL ENGINEERING
  • 1501 Water quality, pollution

Publications

Recent publications
Journal article
Jiang, N.-J., Tang, C.-S., Hata, T., Courcelles, B., Dawoud, O. & Singh, D.N. (2020). Bio-mediated soil improvement: The way forward. Soil Use and Management, 36(2), 185.188. Retrieved from https://doi.org/10.1111/sum.12571
Journal article
Girgis, N., Li, B., Akhtar, S. & Courcelles, B. (2020). Experimental study of rate-dependent uniaxial compressive behaviors of two artificial frozen sandy clay soils. Cold Regions Science and Technology, 180, 13 pages. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2020.103166
Journal article
Jiang, N.-J., Hanson, J.L., Vecchia, G.D., Zhu, C., Yi, Y., Arnepalli, D.N., Courcelles, B., He, J., Horpibulsuk, S., Hoy, M., Takahashi, A., Arulrajah, A., Lin, C.-P., Dowoud, O., Li, Z., Gao, Z., Hata, T., Zhang, L., Du, Y.-J., Goli, V.S.N.S., Mohammad, A., Singh, P., Kuntikana, G. & Singh, D.N. (2020). Geotechnical and geoenvironmental engineering education during the pandemic. Environmental Geotechnics, 8(3), 233-243. Retrieved from https://doi.org/10.1680/jenge.20.00086
Journal article
Cerclet, L., Courcelles, B. & Pasquier, P. (2020). Impact of standing column well operation on carbonate scaling. Water, 12(8), 21 pages. Retrieved from https://doi.org/10.3390/w12082222

Biography

Le Professeur Courcelles possède un diplôme d’ingénieur civil de l’École Nationale des Ponts et Chaussées (Paris), une Maîtrise ès Sciences Appliquées en géotechnique de l’École Polytechnique de Montréal, ainsi qu’un Doctorat de l’École Centrale Paris en traitement des eaux souterraines. Après avoir exercé pour les entreprises Menard-Soltraitement (Martinique et Guadeloupe), Soletanche-Bachy (Paris), Antea Group (Paris, puis La Réunion) et Envir-Eau (Montréal) et participé à une centaine d’études et projets multidisciplinaires, le professeur Courcelles a effectué un retour dans le monde académique en 2011 et développé un programme de recherche multidisciplinaire en géotechnique environnementale. Le professeur Courcelles possède une expertise en amélioration des sols en place, caractérisation et restauration de sites contaminés, ressource en eau et protection des nappes phréatiques. Les travaux menés par son équipe de recherche portent notamment sur le développement de procédés de traitement in situ, l’amélioration des performances géotechniques des sols par (bio)calcification et la géothermie.

Teaching

- CIV 6406: Écoulement des eaux dans les sols

Écoulement permanent en milieux homogènes et multicouches, saturés/non saturés, isotropes et anisotropes. Solutions graphiques, analogiques et numériques. Applications aux travaux de génie civil : barrages en remblai; infrastructures routières et talus. Assèchement des fouilles : utilisation des réseaux et des formules analytiques, choix des méthodes de rabattement de nappe.

- CIV 3415: Mécanique des sols

Description et classification des sols. Relations de phase. Granulométrie. Limites de consistance. Minéraux argileux. Compactage. Contraintes dans les sols. Écoulements : perméabilité, réseaux d’écoulement, boulance. Compressibilité, consolidation et tassements. Résistance au cisaillement des sols pulvérulents et cohérents et leur évaluation en laboratoire.

- CIV 6407: Mécanique de sols expérimentale

Choix et justification des différentes techniques de mesure en géotechnique. Description des appareils et méthodes utilisées en laboratoire pour évaluer les caractéristiques mécaniques et hydrauliques de différents types de sols et géosynthétiques. Calcul d’erreur. Appareils de suivi de comportement d’ouvrages. Validité, représentativité et limites d’applicabilité de ces mesures et observations

Education

  • Diplôme d'ingénieur, École Nationale des Ponts et Chaussées (2003)
  • Maîtrise ès Sciences Appliquées, Polytechnique Montréal (2003)
  • Doctorat, École Centrale Paris (2007)

Supervision at Polytechnique

IN PROGRESS

  • Ph.D. (2)

    • Morais, Joanderson.
    • Cerclet, Léo.
  • Master (thesis) (7)

    • Zeidan, Jean-Louis.
    • Ozeir, Elissar.
    • Babanas, Hamza.
    • Sfouli, Hanane.
    • Gagnon-Poirier, Stephany.
    • Laroche, Vincent.
    • Loudyi, Chaymae.

COMPLETED

  • Ph.D. Thesis (3)

    • De Repentigny, C. (2019). Traitement d'une eau souterraine contaminée au nickel et au cobalt par barrières perméables réactives au moyen de briques réfractaires de magnésie-graphite revalorisées (Ph.D. Thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/3780/
    • Haouzi, F.-Z. (2019). Prévention de l'érosion interne des matériaux granulaires par la technique de biocalcification (Ph.D. Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/3876/
    • Claveau-Mallet, D. (2017). Phosphorus Treatment by Steel Slag Filters Modelling of Removal Mechanisms and Application for Phosphorus Removal from Septic Tank Effluents (Ph.D. Thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/2689/
  • Master's Thesis (7)

    • El Kilani, M.-A. (2019). Évaluation de la performance de réacteurs passifs biochimiques à échelle pilote de terrain pour le traitement du drainage minier à forte salinité et faible température (Master's Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/3909/
    • Laverdière, A. (2019). Effet de la granulométrie sur le comportement géotechnique de roches stériles concassées utilisées comme surface de roulement sur des routes minières (Master's Thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/3858/
    • Balihuta, A.M. (2018). Amélioration des propriétés géotechniques de matériaux routiers par biocalcification (Master's Thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/3015/
    • Savage, É. (2018). Impact de la température sur la dégradation du peroxyde d'hydrogène lors de la réhabilitation in situ d'aquifères contaminés (Master's Thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/3120/
    • Opris, R.-I. (2017). Caractérisation de résidus miniers à l'aide d'essais de pénétration au cône (Master's Thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/2905/
    • Waldschmidt, J.-B. (2017). Étude de l'influence de cycles gel-dégel sur le comportement d'un sable traité par biocalcification (Master's Thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/2527/
    • St-Onge, B. (2016). Validation d'un protocole d'injection pour l'amélioration des sols en place par MICP et analyse de l'état critique d'un sable biocalcifié (Master's Thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/2215/

Other achievements

Formation Continue

  • Risques chimiques, Formation à la sécurité des intervenants dans les industries chimiques et pétrochimiques, APAVE (2007).
  • Formation Bilan CarboneTM, Comptabilisation des émissions de Gaz à Effet de Serre, Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (2008).
  • MOOC, Créer et développer une startup technologique, Polytechnique et HEC Paris (2015).

News about Benoît Courcelles

NEWS | January 13, 2021
New ENAP- Polytechnique Montréal DESS in the Management of Systems and Complex Projects for Public Interest | Read

Press review about Benoît Courcelles

October 2, 2020, Métro, Un système de géothermie innovant au centre Père-Marquette Dès cet automne, Polytechnique Montréal mettra en place une unité de géothermie sur la partie nord-est du terrain du centre Père-Marquette.
July 16, 2018, Le Soleil, Routes en ruines : comment s'en sortir? Nids-de-poule : Benoît Courcelles, ingénieur géotechnicien à Polytechnique Montréal, a trouvé un allié original pour solidifier les souscouches de gravier : des bactéries, capables de «calcifier» le sol. La recette? Une combinaison de sels de calcium, d’urée, de nutriments et de Sporosarcina pasteurii, naturellement présente dans les sols.
February 21, 2018, VRAK.TV, ALT (Actualité Légèrement Tordue) - Logos, jeux vidéo éducatifs et cyberattaques Benoît Courcelles, professeur adjoint au Département des génies civil, géologique et des mines à Polytechnique Montréal, et son équipe veulent prévenir la formation de nids-de-poule grâce à des bactérie (4:17).
February 4, 2018, La Presse +, Les nids-de-poule Les explications de Benoît Courcelles et de James Goulet, professeurs adjoints au Département des génies civil, géologique et des mines à Polytechnique Montréal.
September 22, 2017, Électrons libres, Électrons libres Des chercheurs veulent prévenir la formation de nids-de-poule en utilisant des bactéries. Les explications de Benoit Courcelles, professeur adjoint au Département des génies civil, géologique et des mines à Polytechnique Montréal (00:31).
November 15, 2016, Radio-Canada, Medium Large : Chauffage renouvelable et géothermie : entrevue avec 2 professeurs à Polytechnique Entrevue de Philippe Pasquier, professeur agrégé et de Benoit Courcelles, Professeur adjoint, au département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique Montréal (02:05:12).
November 8, 2016, TVRS, Philippe Pasquier et Benoit Courcelles, professeurs à l'école Polytechnique de Montréal Inauguration d'une unité de recherche en géothermie : entrevue de Philippe Pasquier et Benoit Courcelles, professeurs au Département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique Montréal.
November 5, 2016, Le Devoir, La géothermie repensée Depuis 2010, la géothermie connaît des temps difficiles. Son coût élevé d’implantation n’arrive plus à concurrencer le prix du gaz. La recherche entreprise sur le sujet par les professeurs-chercheurs Philippe Pasquier et Benoît Courcelles, de l’école Polytechnique Montréal, pourrait toutefois changer la donne...
November 2, 2016, Novae, Polytechnique Montréal a lancé un laboratoire unique au monde destiné à relancer l’intérêt envers l’énergie thermique. C’est pour démystifier les installations géothermiques avec des puits à colonne permanente que Philippe Pasquier et Benoît Courcelles, professeurs au département de génies civil à Polytechnique Montréal, ont combiné leurs expertises notamment en géothermie et en traitement des eaux souterraines. Ils ont également pour objectif d’apporter une solution aux difficultés posées par la géothermie au Québec.
May 14, 2016, LaPresse, Des bactéries pour solidifier les routes « L'idée est d'injecter dans le gravier et le sable qui forment l'assise d'une route des bactéries qui fabriquent des précipités de carbonate de calcium », explique Benoît Courcelles, ingénieur civil à Polytechnique Montréal, qui présentait jeudi l'un de ses projets de « biocalcification » au congrès de l'ACFAS.