Blocage et écoulement d'un milieu granulaire dense et désordonné autour d'un obstacle rigide

This experimental work deals with the mechanisms of penetration of a rigid object ("intruder") inside a model granular medium, in a 2 dimensional dense and disordered configuration of grains. We simultaneously measure the drag force and the motions of grains around the fixed intruder in the laboratory frame. The granular medium is confined in a rectangular horizontal cell on a plate which is led at a constant driving velocity. We have investigated the influence of different control parameters like the packing fraction of the grains (compacity of the granular medium), the cell aspect ratio and the diameters of the cylindrical intruders, as well as the plate translation velocity. We evidenced the drastic influence of the packing fraction on the observed drag force levels and on the appearance of a cavity empty of grains in the wake of the intruder. We related the measured force fluctuations to jamming/unjamming mechanisms, which are visualised by the grains displacement fields and linked to the finite compressibility of the confined granular medium.Ce travail expérimental porte sur les mécanismes de pénétration d'un objet rigide (intrus) au sein d'un milieu granulaire modèle, dense et désordonné dans une configuration à deux dimensions. Nous mesurons simultan'ement la force de traînée et le mouvement des grains autour de l'intrus fixe dans le référentiel du laboratoire. Le milieu granulaire confiné dans une cellule horizontale rectangulaire est entraîné à vitesse constante. Nous avons testé l'influence de différents paramètres de contrôle comme la fraction surfacique de grains (compacité du milieu granulaire), les rapports d'aspect de la cellule et les diamètres des obstacles cylindriques, ainsi que la vitesse de translation. Nous avons mis en évidence le rôle prépondérant de la compacité du milieu granulaire sur les niveaux de force observés et sur l'apparition d'une cavité dans le sillage de l'intrus. Nous avons attribué les fluctuations des niveaux de force observés à des mécanismes de blocage/déblocage visibles sur les champs de déplacements des grains et reliés à la compressibilité finie du milieu granulaire confiné