Gonflement tridimensionnel et anisotrope des roches argileuses

Three-dimensional anisotropic swelling of argillaceous rock

École des Mines de Paris, Centre de Géosciences 35, rue Saint-Honoré 77305 Fontainebleau jad.wakim@hotmail.fr, France.

Résumé

La mise en contact d’une roche argileuse avec l’eau entraîne l’apparition d’un gonflement qui joue un rôle important dans le comportement des ouvrages creusés dans ce type de terrain. Cette déformation est marquée par un caractère tridimensionnel et anisotrope et fait intervenir plusieurs mécanismes comme l’adsorption. l’osmose ou la capillarité.

Plusieurs travaux de recherche se sont intéressés au gonflement et ont souvent été controversés en raison de la complexité des phénomènes impliqués. Cet article s’inscrit dans le cadre de ces recherches et vise à contribuer à la compréhension du gonflement des roches argileuses lorsqu’elles sont confinées et soumises à l’eau. Pour caractériser le gonflement et identifier les principaux paramètres qui le gouvernent, il était nécessaire, en premier lieu, d’aborder le problème avec une approche expérimentale. De nombreux dispositifs ont alors été mis au point afin de réaliser des essais dans différentes conditions de gonflement.

Les résultats expérimentaux obtenus ont permis le développement d’un modèle rhéologique qui prend en considération le temps, l’anisotropie et le chargement appliqué.

Abstract

The hydration of argillaceous rocks with water induces a swelling deformation which plays a major role in the behaviour of the structures excavated in this type of grounds. This deformation is marked by a three-dimensional and anisotropic character and involves several mechanisms like adsorption, osmosis or capillarity.

Several researches were dedicated to swelling and were often much debated due to the complexity of the implied phenomena. This paper lies within this framework and aims at contributing to a better understanding of swelling when the rock is confined and hydrated with water.

To characterize swelling and to identify the main governing parameters, it was necessary to use an experimental approach. Devices were then developed to carry out tests under various conditions of swelling.

The experimental results obtained allowed the development of a model which takes into account time, anisotropy and the applied loading.