La dilatance du sable

traces-pied-sableProfitons que la mer descend pour aller faire une promenade sur le sable humide. Nous retrouvons, au fil de nos pas ce bon vieux phénomène : cette auréole sèche autour de nos pieds en appui sur le sable humide… Il se produit exactement le contraire de ce qui se passerait si nous marchions sur une éponge humide !

Un milieu granulaire peut se comporter comme un liquide et, notamment, s’écouler : les grains glissent les uns par rapport aux autres.
Ceci n’est possible que si la compacité n’est pas trop élevée. Il se trouve qu’à marée basse le sable est compacté du fait du va et vient des vagues qui ont redistribué les grains. La compacité est telle que, en cas de contrainte, les grains ne peuvent se déplacer relativement les uns aux autres qu’en s’écartant. Le sable alors se dilate. Le volume des grains est invariable ; c’est donc le volume interstitiel qui croît. L’eau migrant dans le volume créé, la surface s’assèche. Ce phénomène s’appelle la dilatance des milieux granulaires.

C’est le physicien anglais Reynolds qui, en 1885, mit en évidence ce phénomène de dilatance. Il monta un dispositif qui consiste en un ballon souple, plein de sable tassé, surmonté d’un tube. Tube et ballon sont remplis d’eau. Si l’on presse le ballon, contrairement à ce qu’on attend, l’eau descend dans le tube : la contrainte exercée sur le sable tassé crée des pores que l’eau va remplir.