En se basant sur des observations en tunnel et sur la structure des mineraux d'argile, on peut s'attendre à se que le gonflement des roches argileuses suive un comportement anisotrope. Des essais orientes et non confines de gonflement, ainsi que des essais orientes et confines radialement de gonflement par compression mettent egalement en evidence une forte anisotropie. Ce travail montre que les pressions de gonflement qui se developpent dependent entre autres fortement de la plasticite de la roche ou du massif rocheux. Une loi de comportement avec gonflement anisotrope a ete introduite dans un programme d'elements finis. Les resultats du calcuI correspondent bien avec les observations in situ. L'influence de diverses grandeurs est indiquee.
Les phenomènes de soulèvement du mur d'une excavation sont bien connus dans le domaine de la construction de tunnels. Ce qui nous interesse ici sont de tels cas de soulèvements dûs à une augmentation de volume (gonflement) des argiles et non pas consecutifs à des ruptures dans les couches superficilles. L. v. Rabcewicz (1961/62) decrit des deformations par gonflement survenues dans les parois laterales de deux tunnels presentant une stratification de direction parallèle à l'axe de la cavite et de pendage valant entre 45 et 90 degres. Cependant, les roches sedimentaires reposant à plat, c'est au radier que l'on observa les phenomènes de gonflement. Les observations in situ revèlent aussi clairement que le gonflement varie avec la direction relative par rapport aux couches: il revèle une tendance très prononce à se produire perpendiculairement à la stratification. Jusqu' à present, la cause avancee pour expliquer ces phenomènes de soulèvement etait avant tout la suivante: les eaux provenant de l'exploitation ainsi que du terrain s 'accumulent dans le radier, celuici presente un rayon de courbure plus eleve que les parties superieures de l'excavation et peut de plus être moins bien purge des roches relachees. Ces facteurs ont certainement une influence. Cependant, Terzaghi (1936) rapporte le cas d'un tunnel où il fut observe que l'eau necessaire au gonflement pouvait provenir par diffusion du massif rocheux lui-même (Fig. 1). Grob (1972) donne egalement une interpretation analogue.
En complement des observations in situ, les etudes geologiques et mineralogiques peuvent aider à interpreter la repartition inegale des gonflements sur le pourtour du tunnel. Les mineraux argileux presentent des dimensions transversales et longitudinales elevees par rapport à leur epaisseur. Du fait de la forme et de la faible taille du grain, ils ont egalement une surface specifique très elevee, dependant du type d'argile. Les gonflements se produisent par suite de depôts d'eau sur les mineraux argileux ou par echanges ioniques. Lors de la sedimentation et de la diagenèse, les mineraux d'argile prennent une direction privilegiee. Le potentiel de gonflement depend lui surtout du type et de la composition des mineraux argileux. La direction de gonflement depend du degre de stratification, que l'on peut determiner, mettant en evidence que l'angle entre les mineraux d'argile et la stratification est souvent très faible (Merklein, 1982).
