Séminaires MSC
"Matière et Systèmes Complexes"
                      
Lundi 15 mai 2006 à 11h30
Tour 33, couloir 33-43, 2ème étage, salle de réunion

Christophe Chevalier
(PMMH, ESPCI, Paris)

Injection d'air dans un milieu granulaire immergé: du fluide visqueux effectif au milieu poreux mal consolidé

Il est bien connu que, selon la fraction volumique en grains, les suspensions granulaires présentent des comportements très différents : la fraction en grains contrôle à faible densité la viscosité effective et à forte densité, la stabilité et le blocage de l’édifice granulaire. Ici, nous décrivons le comportement, vis-à-vis de l’injection d’air, d’une suspension non-brownienne et iso-dense de grains sphériques confinée dans une cellule de Hele-Shaw. Nous pouvons ainsi faire varier la concentration en grains sur une grande gamme de fractions volumiques sans sédimentation gravitaire. Plus précisément, nous nous intéressons à la stabilité de l’interface et à la formation de structures pour une concentration donnée en fonction de la vitesse d’injection. Nous rapportons des études dédiées aux deux cas extrêmes.

Aux faibles concentrations en grains --inférieures à 50%--, la suspension se comporte comme un fluide effectif. La présence de grains vient alors perturber la classique instabilité de Saffman Taylor. Nous montrerons que les observations macroscopiques (rhéologie, motifs de digitation…) de l'instabilité peuvent être liées aux propriétés microscopiques de la suspension.

Aux fractions de grains les plus élevées --de l'ordre de 60%--, la matrice granulaire est quasi-bloquée et nous nous trouvons dans le cas d’une injection d'air dans un milieu poreux réorganisable sous l’effet des forces visqueuses et de la pression capillaire. La forme de l’injection est plutôt une fracture épaisse de quelques tailles de grains qui tend à bifurquer pour contourner la consolidation du milieu opérant dans le sens de l’avancée du front capillaire.