Colmatage d'un milieu poreux saturé soumis à un écoulement chargé de particules

Clogging of a saturated porous medium subjected to a flow charged with particles

• Auteur / Autrice : Abdulghadir El Kawafi
• Direction : Hua-Qing Wang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Filtration

Traçage (technique)

Matériaux poreux

Mots clés libres

Particules en suspension

Cinétique de dépôt

Colmatage

Chute de perméabilité

Résumé

L’étude des processus de mobilisation, transport et dépôt de particules solides dans un milieu poreux représente un sujet de recherche important dans différents domaines d’ingénierie et applications industrielles. Les particules transportées par un écoulement peuvent se déposer à différents horizons du milieu poreux traversé et provoquer son colmatage. La conséquence directe est une chute de la perméabilité du milieu. La présente thèse a pour objectifs d’explorer les effets de certains paramètres physiques lies à la structure du milieu, aux particules en suspensions et aux conditions hydrauliques sur les mécanismes de transport et de dépôt de particules en suspension et l’endommagement, qui en résulte, du milieu poreux. L'endommagement du milieu est identifié par la chute de sa perméabilité et de sa porosité. Une étude expérimentale paramétrique du phénomène de colmatage est menée sur des colonnes de laboratoire. Le processus de transfert de particules solides dans le milieu ainsi que l’initiation, le développement et la localisation du colmatage sont analysées à partir des mesures en continu des caractéristiques hydrauliques dans le milieu poreux, la quantification et la caractérisation granulométrique des matières en suspension récupérées dans les effluents ainsi que la masse et la granulométrie des particules déposées à différents horizons du milieu. Des résultats majeurs sont obtenus, sur le rôle de chacun des paramètres étudiés sur l’évolution spatio-temporelle du colmatage.

Processes of the mobilisation, the transport and the deposition of solid particles in porous media are an important research topic in different engineering fields and industrials applications. Clogging is a direct consequence of particles transport and deposition in the porous medium resulting on a dramatic reduction in permeability. This thesis aimed to investigate the influence of certain physical parameters such as i) the structure of porous medium, ii) the suspended particles and iii) the hydraulic conditions on the clogging mechanisms that generate the damage of the porous medium. Porous medium damage is identified by the decline of its porosity and its permeability. A parametric experimental study is conducted on laboratory columns. The particles transfer, including the initiation, the development and the localization of clogging is followed by the measurement of i) the hydraulic characteristics of the porous medium, ii) the size distribution of the recovered particles in the effluent, iii) the mass of the deposited particles and its size distribution. Many interesting results are obtained, on the role of each parameter studied, on the space-time evolution of the clogging.