Mickaël Pailha – LOCIE

15 décembre 2011

De nombreux phénomènes naturels mettent en jeu un mélange d’eau et de particules. Le couplage entre la phase fluide et la phase granulaire qui peut exister dans ces  événements rend leur analyse complexe.

 Je me suis premièrement intéressé aux écoulements de type gravitaire, c’est à dire quand  l’élément moteur de l’écoulement est la gravité. Que ce soit dans les avalanches  sous-marines, matériaux granulaires totalement immergés ou bien dans les glissements de  terrain, l’eau joue souvent un rôle prépondérant. Elle peut tout d’abord jouer un rôle  déstabilisant quand elle coule à travers le poreux formé par le sol. L’écoulement de  fluide engendre des contraintes supplémentaires qui peuvent déstabiliser le sol. Un  deuxième rôle moins trivial intervient quand le sol se déforme. Si la déformation du sol  s’effectue avec un changement de fraction volumique, elle va introduire un écoulement  d’eau qui génèrera des contraintes supplémentaires sur le sol. Ce couplage entre  déformation du sol et mouvement du fluide est une des explications souvent avancée pour  expliquer la grande variété de glissements de terrain. Nous avons étudié ce couplage dans  une configuration simplifiée à petite échelle, consistant à incliner une couche  granulaire au fond d’un long récipient rempli de liquide. Une méthode de préparation a  permis de contrôler précisément l’état initial du matériau granulaire et des mesures ont  été développées afin de comprendre l’influence des variations de fraction volumique lors  de la phase transitoire.

 Un autre type d’écoulement mettant en jeu des particules et un fluide sont les  écoulements de type transport sédimentaire dans lesquels les particules sont entrainées  par l’écoulement du fluide. Une approche expérimentale basée sur une méthode de  visualisation iso-indice couplée à une mesure de vitesse PIV a permis de caractériser le  transport et d’établir des lois d’échelle.