ISO 18674-2:2016
(Main)Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field instrumentation — Part 2: Measurement of displacements along a line: Extensometers
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field instrumentation — Part 2: Measurement of displacements along a line: Extensometers
ISO 18674-2:2016 specifies the measurement of displacements along a line by means of extensometers carried out for geotechnical monitoring. General rules of performance monitoring of the ground, of structures interacting with the ground, of geotechnical fills and of geotechnical works are presented in ISO 18674‑1. If applied in conjunction with ISO 18674‑3, this document allows the determination of displacements acting in any direction. ISO 18674-2:2016 is applicable to: - monitoring the behaviour of soils, fills and rocks; - checking geotechnical designs in connection with the Observational Design procedure; - deriving geotechnical key parameters (e.g. from results of pile load tests or trial tunnelling); - evaluating stability ahead of, during or after construction (e.g. stability of natural slopes, slope cuts, embankments, excavation walls, foundations, dams, refuse dumps, tunnels). NOTE This document fulfils the requirements for the performance monitoring of the ground, of structures interacting with the ground and of geotechnical works by the means of extensometers as part of the geotechnical investigation and testing in accordance with References [5] and [6].
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique par instrumentation in situ — Partie 2: Mesurages des déplacements le long d'une ligne: Extensomètres
Le présent document s'applique à la mesure des déplacements le long d'une ligne à l'aide d'extensomètres utilisés à des fins de surveillance géotechnique. Les règles générales d'exécution de la surveillance du terrain, des structures interagissant avec le terrain et des travaux géotechniques sont présentées dans l'ISO 18674‑1. Appliqué en même temps que l'ISO 18674‑3, le présent document permet la détermination des déplacements dans n'importe quelle direction. Le présent document s'applique à: — la surveillance du comportement des sols, des remblais et des roches; — la vérification des valeurs de calcul géotechnique rattaché à la méthode d'étude observationnelle; — la déduction des valeurs de calcul géotechnique (p. ex.: essai de charge des pieux ou essai de percement de tunnel); — l'évaluation de la stabilité avant, pendant ou après la construction (p. ex.: talus naturels, talus de remblai, remblais, parois d'excavation, fondations, barrages, décharges ou tunnels). NOTE Le présent document répond aux exigences pour la surveillance du terrain, des structures interagissant avec le terrain et des travaux géotechniques aux moyens des extensomètres en tant qu'essai et reconnaissance géotechnique selon les Références [5] et [6].
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18674-2
First edition
2016-10-15
Geotechnical investigation and
testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 2:
Measurement of displacements along
a line: Extensometers
Reconnaissance et essais géotechniques — Mesures géotechniques —
Partie 2: Mesure de déplacement le long d‘une ligne par extensomètre
Reference number
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©
ISO 2016
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ISO 18674-2:2016(E)
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ISO 18674-2:2016(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 3
5 Instruments . 4
5.1 General . 4
5.2 In-place extensometer . 8
5.2.1 Measuring points . 8
5.2.2 Connecting elements . 8
5.2.3 Measuring head and read-out device . 9
5.3 Probe extensometer .10
5.3.1 Measuring points and guide tube .10
5.3.2 Probe .11
5.5 Tape extensometer (convergence tape) .12
5.6 Measuring range and accuracy .12
6 Installation and measuring procedures .13
6.1 Installation .13
6.1.1 Surface components . .13
6.1.2 Installation in boreholes and in fill .13
6.1.3 In-place extensometer .14
6.1.4 Probe extensometer .14
6.1.5 Tape extensometer .15
6.2 Carrying out the measurement .15
6.2.1 Instrumentation check and calibration .15
6.2.2 Measurement .15
7 Data processing and evaluation .15
8 Reporting .16
8.1 Installation report .16
8.2 Monitoring report .16
Annex A (normative) Measuring and evaluation procedure .17
Annex B (informative) Backfill materials .26
Annex C (informative) Geo-engineering applications .27
Annex D (informative) Measuring examples .28
Bibliography .46
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ISO 18674-2:2016(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
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The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
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as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
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The committee responsible for this document is ISO/TC 182, Geotechnics.
A list of all part in the ISO 18674 series, published under the general title Geotechnical investigation and
testing – Geotechnical monitoring by field instrumentation, can be found on the ISO website.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18674-2:2016(E)
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical
monitoring by field instrumentation —
Part 2:
Measurement of displacements along a line:
Extensometers
1 Scope
This document specifies the measurement of displacements along a line by means of extensometers
carried out for geotechnical monitoring. General rules of performance monitoring of the ground, of
structures interacting with the ground, of geotechnical fills and of geotechnical works are presented in
ISO 18674-1.
If applied in conjunction with ISO 18674-3, this document allows the determination of displacements
acting in any direction.
This document is applicable to:
— monitoring the behaviour of soils, fills and rocks;
— checking geotechnical designs in connection with the Observational Design procedure;
— deriving geotechnical key parameters (e.g. from results of pile load tests or trial tunnelling);
— evaluating stability ahead of, during or after construction (e.g. stability of natural slopes, slope cuts,
embankments, excavation walls, foundations, dams, refuse dumps, tunnels).
NOTE This document fulfils the requirements for the performance monitoring of the ground, of structures
interacting with the ground and of geotechnical works by the means of extensometers as part of the geotechnical
investigation and testing in accordance with References [5] and [6].
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 18674-1:2015, Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field
instrumentation — Part 1: General rules
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 18674-1 and the following apply.
3.1
extensometer
field instrument for monitoring changes of distance between two or more measuring points located
along a measuring line
Note 1 to entry: Monitoring of such changes allows the determination of displacements of measuring points
acting in the direction of the measuring line.
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ISO 18674-2:2016(E)
Note 2 to entry: At a measuring point, the movements of the medium (e.g. soil, rock, concrete and steel structures)
being investigated are transferred to the measuring point by devices such as anchors, rings or bolts (see 5.1.6).
Note 3 to entry: In the ground, the measuring points are typically installed in boreholes. The measuring line then
coincides with the axis of the borehole.
3.2
in-place extensometer
permanently installed extensometer, essentially consisting of anchor(s), connecting element(s) and at
least one measuring head
Note 1 to entry: Each connecting element is affixed to an anchor and free to move along the measuring line.
Note 2 to entry: Measuring heads are commonly located at one end of the measuring line. When carrying out the
measurements, they function as reference measuring points.
Note 3 to entry: For in-place extensometers in boreholes, see Reference [7].
Note 4 to entry: See Figure 1.
3.3
rod extensometer
in-place extensometer where the connecting element is a rod
Note 1 to entry: Common rod materials are steel or fibreglass.
Note 2 to entry: See Figure 1 a).
3.4
wire extensometer
in-place extensometer where the connecting element is a wire
Note 1 to entry: See Figure 1 b).
3.5
single extensometer
in-place extensometer with one anchor only
Note 1 to entry: See Figure 1 b).
3.6
multiple-point extensometer
in-place extensometer with more than one anchor
Note 1 to entry: Up to six anchor points are common in geo-engineering practice.
Note 2 to entry: See Figure 1 a).
3.7
chain extensometer
in-place extensometer formed of a series of single extensometer elements
Note 1 to entry: See Figure 1 c).
3.8
probe extensometer
extensometer where the connecting element is a moveable unit
Note 1 to entry: Probe extensometers can be developed as single-point probe extensometer (3.9) or double-point
probe extensometer (3.10).
Note 2 to entry: See Figure 2.
2 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 18674-2:2016(E)
3.9
single-point probe extensometer
extensometer, essentially consisting of a measuring probe and a guiding tube with measuring marks
and in which, at the measuring position, only one measuring mark interacts with the probe
Note 1 to entry: The connecting element is the unit consisting of a measuring cable and a probe. The measured
value is the distance between the measuring mark and the reference mark at the head of the guiding tube.
Note 2 to entry: Because of its design, function and usual geotechnical application, the single-point probe
extensometer is commonly designated as a “magnetic extensometer,” a “magnet settlement probe” or an
“inductance probe.”
Note 3 to entry: See Figure 2 a).
3.10
double-point probe extensometer
extensometer, essentially consisting of a measuring probe and a guiding tube with measuring marks
and in which, at the measuring position, two measuring marks interact with the probe
Note 1 to entry: The connecting element is the measuring probe. The measured value is the distance between the
two measuring marks which are in interaction with the probe.
Note 2 to entry: Because of its design and function, the double-point probe extensometer is commonly designated
as an “incremental extensometer” or a “sliding micrometer.”
Note 3 to entry: See Figure 2 b).
3.11
gauge length
L
nominal distance between the contact points of the double-point extensometer probe
Note 1 to entry: L is commonly 1,0 m.
Note 2 to entry: L is commonly verified in a calibration of the probe prior to the measurement.
3.12
tape extensometer
extensometer for distance measurements between two accessible measuring points by means of a
measuring tape, essentially consisting of a device for tensioning of the tape with a reproducible pulling
force, two end pieces for connecting the device to bolts (3.13) and of a read-out unit
Note 1 to entry: Traditionally, tape extensometers were used in tunnelling. By means of follow-up measurements,
the change of the distances of two tunnel wall measuring points (in tunnelling, termed “convergence”) is
determined. For this reason, tape extensometers are commonly designated as “convergence tapes.”
Note 2 to entry: See Figure 3.
3.13
convergence bolts
measuring bolts fitting to the type of tape extensometer used
4 Symbols
Symbol Name Unit
d depth of borehole m
d distance between measuring point i and measuring head m
i
F subscript for follow-up measurement —
h height of measuring head above sea level m
i number of a measuring point —
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Symbol Name Unit
K temperature correction term —
T
L gauge length of a double-point probe extensometer m
L length of the connecting element between measuring head and measuring point i m
i
l distance between measuring points m
l length of a measuring ring for probe extensometer m
M
n total number of measuring points along a measuring line —
P pulling force of wire extensometer kN
R subscript for reference measurement —
s displacement reading m
T temperature °C
t elapsed time s
u, v, w displacement component in x-, y-, z-direction, respectively m
w displacement component of measuring point i in z-direction relative to the measuring head m
i rel
w absolute displacement component of the measuring head in z-direction m
0
w absolute displacement component of measuring point i in z-direction m
i
Δw relative displacement between adjacent measuring points i and i-1 in z-direction m
i
x, y, z local coordinates of measuring points on a guide tube or in a borehole m
−1
α coefficient of linear thermal expansion K
T
ε strain in direction of the z coordinate —
z
5 Instruments
5.1 General
5.1.1 The following types of extensometer in-place, probe and tape should be distinguished from each
other (see Table 1 and Figures 1 to 3).
Table 1 — Extensometer types
Extensometer
Automatic data
Feature
acquisition
No. Type Subtype
Single-point/multiple-point in-place
all instrument components are per-
in-place
extensometer
1 manently installed in the ground or possible
(see 5.2)
at accessible surfaces
rod/wire extensometer
probe single-point/double-point probe
2
(see 5.3) extensometer
measuring unit sequentially moved
not common
into measuring positions
tape
3 steel/wire tape extensometer
(see 5.4)
5.1.2 Changes of the distances between measuring points shall be monitored by comparison of the
measured values with those of the reference measurement. Displacements of the measuring points along
the measuring line shall be deduced in accordance with Annex A.
5.1.3 An increase of the distance between two measuring points (=extension) shall be assigned a
positive value.
5.1.4 The point onto which the extensometer measurements are related shall be denoted the
“reference point.”
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ISO 18674-2:2016(E)
5.1.5 For absolute measurements, the coordinates of the reference point shall be independently
determined or assumed and verified as fixed.
NOTE If the reference point is assumed to be at the deepest anchor, surveying of the measuring head can
serve as a check.
5.1.6 Extensometer measuring points shall be marked by devices such as anchors, rings or bolts. The
measuring points of these devices shall be specified as follows:
— for anchors, the centre of an anchor;
— for rings, the centre of a ring;
— for bolts, the centre of a contact butt (for screwed couplings) or the centre of an eye (for eye/hook
couplings).
5.1.7 It shall be secured that the device, marking a measuring point, is set in such a way that it is
solidly connected to the medium so that any movement of the medium at the measuring point is fully
transferred to the device.
5.1.8 Instruments shall not significantly affect the conditions of the medium under investigation
and, in turn, shall not be significantly affected in their functionality by the medium (in accordance with
ISO 18674-1:2015, 5.1 and 5.2).
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ISO 18674-2:2016(E)
a) Rod extensometer b) Wire extensometer c) Chain extensometer
Key
1 anchor
1 anchors 1 to 3
1.3
2 connecting element (wire)
2 connecting elements 1 to 3
1.3
3 measuring head
3 local measuring heads 1 to 3
1.3
4 borehole wall
5 read-out device
6 pulling device
P tension force
EXAMPLE 1 For subfigure a), triple-point rod extensometer with electrical displacement transducers.
EXAMPLE 2 For subfigure b), single-point wire extensometer with dial gauge read-out.
EXAMPLE 3 For subfigure c), triple-point chain extensometer with electrical displacement transducers.
Figure 1 — Examples of in-place extensometer types
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ISO 18674-2:2016(E)
a) Single-point probe extensometer b) Double-point probe extensometer
Key
1 measuring tube 6 probe (in measuring position with rings No. 2 and 3)
2 anchor plates 1 to 3 (with external measuring rings) 7 setting rods (or pulling rope)
1.3
2 measuring rings 1 to 5 8 read-out unit
1.5
3 probe (in measuring position with anchor Plate No.2) 9 backfill
4 measuring tape 10 borehole wall
5 measuring head with reference mark
EXAMPLE 1 For subfigure a), magnetic probe extensometer in telescopic tubing.
EXAMPLE 2 For subfigure b), sliding micrometer.
Figure 2 — Examples of probe extensometer types
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ISO 18674-2:2016(E)
Key
1 convergence bolt
2 measuring tape (or measuring wire)
3 device for tensioning of tape (or wire) and read-out
4 coupling element
Figure 3 — Principal sketch of a tape extensometer
5.2 In-place extensometer
5.2.1 Measuring points
The measuring points should be similar in their function to those common in rock nailing and
anchoring works.
EXAMPLES Wedge, straddle packer, spring-activated clamp, cement- or resin-grouted borehole packer, anchor
grouting with non-shrinking cement.
NOTE The movement of a measuring point is also transferred to the attached connecting element.
5.2.2 Connecting elements
5.2.2.1 For rod extensometers, a string of interconnected steel rods or a continuous glass fibre-
reinforced resin rod should be used, and for wire extensometers, steel wires should be used.
5.2.2.2 The selection of the material and that of the cross sectional area of the connecting elements
should be guided by the measuring task, environmental conditions, measuring accuracy and the length
of the measuring section (see Table 2).
5.2.2.3 If a connecting element can be disconnected temporarily from its fixing device at the measuring
point, it shall be established that the coupling tolerance does not exceed the intended measuring accuracy
of the system.
EXAMPLE Screw couplings or bayonet locks of the connecting element at the anchors.
NOTE Movements across the borehole axis or closure of the borehole can block the connecting element
and can affect the functionality of the extensometer. The functionality of an extensometer can be checked by
intermittently uncoupling a connecting element.
5.2.2.4 The coefficient of thermal expansion of the connecting elements shall be specified. Temperature
variations within the system should be taken into account.
NOTE Temperature-induced changes of the length of the connecting elements can have a substantial
influence on the accuracy of an extensometer system. The measurement of thermal gradients by a series of
temperature sensors along the extensometer can be useful in developing a suitable correction for temperature
changes (see measuring example in D.2).
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ISO 18674-2:2016(E)
5.2.2.5 The free movement of the connecting elements against each other and the backfill shall be
ensured by placing the connecting elements inside protective tubes.
EXAMPLE See Figure 4.
5.2.2.6 Friction between connecting elements and protection shall not affect the measurement.
5.2.2.7 For wire extensometers, the connecting elements shall be tensioned prior to the measurement.
A constant tensioning force shall be applied. The calibration of the read-out device shall have been made
with regard to the specified tension force. In the case that the tensioning force is changed, the measured
values shall be corrected accordingly.
Key
1 anchor 7 grout
2 connecting element attached to (1) 8 borehole backfill
1
2 connecting element to adjacent anchor (not shown)
2
3 coupling anchor/connecting element a borehole diameter
4 protective tube b filled borehole section
5 rubber sleeve c grouted section of anchor ≥30 cm
6 clamp
Figure 4 — Example of a cement-grouted anchor of a multiple-point borehole rod extensometer
with the connecting element attached to the anchor and a passing connecting element
5.2.3 Measuring head and read-out device
5.2.3.1 The connecting elements terminate at the measuring head. The axial distance between
the measuring butt of the measuring head and the measuring butt of the connecting element shall be
measured.
EXAMPLE See Figures 1 and 5.
NOTE Common distance meters are mechanical dial gauges, electric displacement transducers, vibrating
wire displacement transducers and topographic levels.
5.2.3.2 In certain applications, it may be necessary to shorten, or to extend, the connecting elements
(including the protection tubes) in the course of the monitoring project. If such a situation is likely
to occur, provisions should be made in the monitoring plan and the extensometer system designed
accordingly.
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ISO 18674-2:2016(E)
EXAMPLE Shortening, respectively extension, of the connection element is required when the measuring
range of the distance meter is exceeded.
Key
1 head unit (head plate or recessed head) 5 protection tube
2 measuring butt at connecting element 6 connecting element (rod; wire)
3 measuring butt of head plate 7 fixation of head unit (dowelling; cementation)
4 displacement sensor
Figure 5 — Types of in-place extensometer measuring head layouts (schematic)
5.3 Probe extensometer
5.3.1 Measuring points and guide tube
5.3.1.1 Each measuring point should be marked by a ring which is embedded in, or attached to, the
medium. The ring may be a part of the guide tube [see Figure 6 b)].
5.3.1.2 The guide tube shall not affect the movement of the measuring rings.
5.3.1.3 For single-point probe extensometers [see Figure 2 a) and PrEx1 in Table 2], the measuring
points can be set at any location along the measuring line.
5.3.1.4 For double-point probe extensometers [see Figure 2 b) and PrEx 2-1 and PrEx 2-2 in Table 2],
measuring rings shall be used which are compatible with the type of probe used. The measuring points
shall be equally spaced according to the gauge length (see 3.11), with a tolerance depending on the
measuring range of the probe (see Table 2).
5.3.1.5 Hydraulic pressures or ground pressures which may develop during the installation and
throughout the measuring period shall be considered in the selection of the guide tube.
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ISO 18674-2:2016(E)
5.3.1.6 Ground excavation procedures may require temporary or permanent cutting or interruption
of guide tubes. It is permissible to continue the probe extensometer survey in the remaining parts of the
guide tubes.
a) Continuous guide tube, inductive b) Discontinuous guide tube, mechanical
measurement measurement
Key
1 guide tube
2 precision measuring ring of length l
M
3 setting screw
4 backfill (mortar)
5 mechanical high-precision coupling
Figure 6 — Possible measuring ring fixations for probe extensometers
5.3.2 Probe
5.3.2.1 The extensometer device shall allow a controlled positioning of the probe in the measuring
points. Reading of the measured value shall be made with the probe at rest.
5.3.2.2 At a measuring location of a single-point probe extensometer, the probe shall uniquely interact
with one measuring point. The measured value shall be the distance between the measuring point and
the reference mark of the measuring head.
NOTE A tension-resistant graduated measuring cable is commonly used for the measurement of that
distance.
5.3.2.3 At a measuring location of a double-point probe extensometer, the probe shall uniquely interact
with two adjacent measuring points. The measured value should be the difference between the base
length L of the probe and the distance between the two measuring points.
NOTE For a measuring line, the number of double-point probe extensometer measuring points is n-1, where
n is the total number of measuring rings installed.
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ISO 18674-2:2016(E)
5.5 Tape extensometer (convergence tape)
NOTE Convergence measurements can also be performed by optical geodetic methods.
5.4.1 For tape extensometer measurements, the following components are required (see Figure 3):
— convergence bolts;
— tensioning and read-out devices (convergence device);
— measuring tape or measuring
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18674-2
Première édition
2016-10-15
Reconnaissance et essais
géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in
situ —
Partie 2:
Mesurages des déplacements le long
d'une ligne: Extensomètres
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 2: Measurement of displacements along a line: Extensometers
Numéro de référence
ISO 18674-2:2016(F)
©
ISO 2016
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ISO 18674-2:2016(F)
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ISO 18674-2:2016(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 4
5 Instruments . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Extensomètre fixe . 8
5.2.1 Points de mesure . 8
5.2.2 Éléments de liaison . 8
5.2.3 Tête de mesure et dispositif de lecture. 9
5.3 Extensomètre à sonde .10
5.3.1 Points de mesure et tube de guidage.10
5.3.2 Sonde.11
5.4 Extensomètre à ruban (ruban de convergence) .12
5.5 Plage et précision de mesure .12
6 Procédures d'installation et de mesure .13
6.1 Installation .13
6.1.1 Composants en surface.13
6.1.2 Installation en forage et en remblai .13
6.1.3 Extensomètre fixe .14
6.1.4 Extensomètre à sonde .14
6.1.5 Extensomètre à ruban .15
6.2 Réalisation de la mesure .15
6.2.1 Vérification et étalonnage de l'instrumentation .15
6.2.2 Mesure .16
7 Traitement et évaluation des données .16
8 Rapport.16
8.1 Rapport d'installation .16
8.2 Rapport de surveillance .16
Annexe A (normative) Procédure de mesure et d'évaluation .17
Annexe B (informative) Matériaux de comblement .27
Annexe C (informative) Applications en ingénierie géotechnique.28
Annexe D (informative) Exemples de mesures .29
Bibliographie .47
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO 18674-2:2016(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien
suivant: www .iso .org/avant -propos.
Le comité responsable pour ce document est l'ISO/TC 182, Géotechnique.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 18674, présentées sous le titre général Reconnaissance et
essais géotechniques — Surveillance géotechnique par instrumentation in situ, se trouve sur le site Web
de l’ISO.
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NORME INTERNATIONALE ISO 18674-2:2016(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in situ —
Partie 2:
Mesurages des déplacements le long d'une ligne:
Extensomètres
1 Domaine d'application
Le présent document s'applique à la mesure des déplacements le long d'une ligne à l'aide d'extensomètres
utilisés à des fins de surveillance géotechnique. Les règles générales d’exécution de la surveillance du
terrain, des structures interagissant avec le terrain et des travaux géotechniques sont présentées dans
l'ISO 18674-1.
Appliqué en même temps que l'ISO 18674-3, le présent document permet la détermination des
déplacements dans n'importe quelle direction.
Le présent document s'applique à:
— la surveillance du comportement des sols, des remblais et des roches;
— la vérification des valeurs de calcul géotechnique rattaché à la méthode d'étude observationnelle;
— la déduction des valeurs de calcul géotechnique (p. ex.: essai de charge des pieux ou essai de
percement de tunnel);
— l'évaluation de la stabilité avant, pendant ou après la construction (p. ex.: talus naturels, talus de
remblai, remblais, parois d'excavation, fondations, barrages, décharges ou tunnels).
NOTE Le présent document répond aux exigences pour la surveillance du terrain, des structures
interagissant avec le terrain et des travaux géotechniques aux moyens des extensomètres en tant qu'essai et
reconnaissance géotechnique selon les Références [5] et [6].
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités en référence de manière normative, en intégralité ou en partie, dans
le présent document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule
l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence
s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 18674-1:2015, Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique par
instrumentation in situ — Partie 1: Règles générales
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l'ISO 18674-1, ainsi que les suivants,
s'appliquent.
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO 18674-2:2016(F)
3.1
extensomètre
instrument in situ utilisé pour surveiller les variations de distance entre plusieurs points de mesure
situés le long d'une ligne de mesure
Note 1 à l'article: La surveillance de ces variations permet de déterminer les déplacements des points de mesure
survenant dans le sens de la ligne de mesure.
Note 2 à l'article: Au niveau d'un point de mesure, les mouvements du support (p. ex.: sol, roche, ouvrages en
béton et en acier) à l'étude sont transférés au point de mesure par des dispositifs tels que des ancrages, des
bagues ou des boulons (voir 5.1.6).
Note 3 à l'article: Dans le terrain, les points de mesure sont habituellement situés dans des forages. La ligne de
mesure coïncide alors avec l'axe du forage.
3.2
extensomètre fixe
extensomètre installé de manière définitive, généralement composé d'un ou de plusieurs ancrages,
éléments de liaison et d'au moins une tête de mesure
Note 1 à l'article: Chaque élément de liaison est connecté à un ancrage et peut se déplacer librement le long de la
ligne de mesure.
Note 2 à l'article: Les têtes de mesure se situent habituellement sur l'une des extrémités de la ligne de mesure.
Pendant la mesure, elles fonctionnent comme des points de mesure de référence.
Note 3 à l'article: Pour un extensomètre fixe dans un forage, voir Référence [7].
Note 4 à l'article: Voir Figure 1.
3.3
extensomètre à tige
extensomètre fixe dont l'élément de liaison est une tige
Note 1 à l'article: Habituellement, la tige est constituée d'acier ou de fibre de verre.
Note 2 à l'article: Voir Figure 1 a).
3.4
extensomètre à fil
extensomètre fixe dont l'élément de liaison est un fil
Note 1 à l'article: Voir Figure 1 b).
3.5
extensomètre simple
extensomètre fixe doté d'un seul ancrage
Note 1 à l'article: Voir Figure 1 b).
3.6
extensomètre multi-point
extensomètre fixe doté de plusieurs ancrages
Note 1 à l'article: En ingénierie géotechnique, il est courant d'utiliser jusqu'à six points d'ancrage.
Note 2 à l'article: Voir Figure 1 a).
3.7
chaîne extensométrique
extensomètre fixe constitué d'une série d'extensomètres simples
Note 1 à l'article: Voir Figure 1 c).
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 18674-2:2016(F)
3.8
extensomètre à sonde
extensomètre fixe dont l'élément de liaison est une unité amovible
Note 1 à l'article: Les extensomètres à sonde peuvent être développés comme des extensomètres à sonde mono-
point (voir 3.9) ou des extensomètres à sonde double-point (voir 3.10).
Note 2 à l'article: Voir Figure 2.
3.9
extensomètre à sonde mono-point
extensomètre, généralement composé d'une sonde de mesure et d'un tube de guidage comportant des
repères de mesure et où, à la position de mesure, un seul repère de mesure interagit avec la sonde
Note 1 à l'article: L'élément de liaison est l'unité constituée d'un câble et d'une sonde de mesure. La valeur mesurée
correspond à la distance entre le repère de mesure et le repère de référence sur la tête du tube de guidage.
Note 2 à l'article: En raison de sa conception, de sa fonction et de son application géotechnique courante,
l'extensomètre à sonde mono-point est habituellement appelé «extensomètre magnétique», «tassomètre
magnétique» ou «sonde à inductance».
Note 3 à l'article: Voir Figure 2 a).
3.10
extensomètre à sonde double-point
extensomètre, généralement composé d'une sonde de mesure et d'un tube de guidage comportant des
repères de mesure et où, à la position de mesure, deux repères de mesure interagissent avec la sonde
Note 1 à l'article: L'élément de liaison est la sonde de mesure. La valeur mesurée correspond à la distance entre
les deux repères de mesure qui interagissent avec la sonde.
Note 2 à l'article: En raison de sa conception et de sa fonction, l'extensomètre à sonde double-point est
habituellement appelé «extensomètre incrémental» ou «micromètre coulissant».
Note 3 à l'article: Voir Figure 2 b).
3.11
base de mesure
L
espacement entre deux unités de mesure appartenant à un extensomètre à sonde double-point et
interagissant avec les repères de mesure correspondants
Note 1 à l'article: L mesure habituellement 1,0 m.
Note 2 à l'article: L est généralement vérifié dans un calibrage de la sonde avant la mesure.
3.12
extensomètre à ruban
extensomètre utilisé pour mesurer la distance entre deux points de mesure accessibles à l'aide d'un
ruban de mesure, généralement composé d'un dispositif chargé de mettre en tension le ruban et
présentant une force de traction reproductible, ainsi que de deux embouts permettant de raccorder le
dispositif aux boulons (voir 3.13) et d'une unité de lecture
Note 1 à l'article: A l'origine, les extensomètres à ruban étaient utilisés pour le percement de tunnel. L'utilisation
de mesures de suivi permet de déterminer la variation des distances entre deux points de mesure en paroi
de tunnel (la «convergence» en terme de percement de tunnels). De ce fait, les extensomètres à ruban sont
habituellement appelés «rubans de convergence».
Note 2 à l'article: Voir Figure 3.
3.13
boulons de convergence
boulons de mesure adaptés au type d'extensomètre à ruban utilisé
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ISO 18674-2:2016(F)
4 Symboles
Symbole Nom Unité
D Profondeur du forage m
d Distance du point de mesure i depuis la tête de mesure m
i
F Indice de mesure de suivi —
h Hauteur de la tête de mesure par rapport au niveau de la mer m
i Numéro d'un point de mesure —
K Facteur de correction de la température —
T
L Base de mesure d'un extensomètre à sonde double-point m
L Longueur de l'élément de liaison entre la tête de mesure et le point de mesure i m
i
l Distance entre les points de mesure m
l Longueur de la bague de mesure d'un extensomètre à sonde double-point m
M
n Nombre total de points de mesure le long d'une ligne de mesure —
P Force de traction d'un extensomètre à fil kN
R Indice de mesure de référence —
s Relevé du déplacement m
T Température K
t Temps écoulé s
u, v, w Composante déplacement sur l'axe x, y, z respectivement m
w Composante déplacement absolu de la tête de mesure sur l'axe z m
0
w Composante déplacement absolu d’un point de mesure i sur l’axe z m
i
w Composante déplacement relatif d'un point de mesure i sur l'axe z m
i rel
Δw Déplacement relatif entre deux points de mesure adjacents i et i-1 suivant la direction z m
i
x, y, z Coordonnées locales des points de mesure sur un tube de guidage ou dans un forage m
-1
α Coefficient de dilatation thermique linéaire K
T
ε Déformation sur l'axe des coordonnées z —
z
5 Instruments
5.1 Généralités
5.1.1 Il convient de distinguer les types suivants d'extensomètres: fixes, à sonde et à ruban (voir
Tableau 1 et Figures 1 à 3).
Tableau 1 — Types d'extensomètres
Extensomètre Acquisition
Fonctionnalité automatique des
N° Type Sous-type
données
Tous les composants des instru-
Extensomètre fixe mono-point/
Fixe ments sont installés de manière
multi-point
1 Possible
(voir 5.2) définitive au sol ou sur des surfaces
Extensomètre à tige/fil
accessibles
Sonde Extensomètre à sonde mono-
2
Unité de mesure à déplacement
(voir 5.3) point/double-point
séquentiel sur les positions de Rare
Ruban
mesure
3 Extensomètre à bande/fil en acier
(voir 5.4)
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ISO 18674-2:2016(F)
5.1.2 Les variations de distance entre les points de mesure doivent être surveillées en comparant les
valeurs mesurées à celles de la mesure de référence. Les déplacements des points de mesure le long de la
ligne de mesure doivent être déduits conformément à l'Annexe A.
5.1.3 Une augmentation de la distance entre deux points de mesure (extension) doit être associée à
une valeur positive.
5.1.4 Le point auquel se rapportent les mesures de l'extensomètre doit être appelé «point de
référence».
5.1.5 Pour les mesures absolues, les coordonnées du point de référence doivent être déterminées de
manière indépendante ou faire l'objet d'une hypothèse avec vérification conformément aux exigences.
NOTE Si le point de référence est supposé se trouver au niveau de l'ancrage le plus profond, la reconnaissance
de la tête de mesure peut servir de contrôle.
5.1.6 Les points de mesure de l'extensomètre doivent être repérés au moyen de dispositifs tels que
des ancrages, des bagues ou des boulons. Les points de mesure de ces dispositifs doivent être définis
comme suit:
— pour les ancrages, le centre de l'ancrage;
— pour les bagues, le centre de la bague;
— pour les boulons, le centre de l'extrémité de contact (accouplements à vis) ou le centre de l'œillet
(accouplements à œillet ou crochet).
5.1.7 Le dispositif servant au repérage d'un point de mesure doit être solidement fixé au support de
manière à transférer au dispositif l'intégralité des mouvements du support au niveau du point de mesure.
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ISO 18674-2:2016(F)
5.1.8 Les instruments ne doivent pas affecter de manière significative les conditions du support à
l'étude et, à l'inverse, leurs fonctionnalités ne doivent pas être affectées de manière significative par le
support (voir l'ISO 18674-1, 5.1 et 5.2).
a) Extensomètre à tige b) Extensomètre à fil c) Chaîne extensométrique
Légende
1 ancrages 3 têtes de mesure locales 1 à 3
1.3
1 ancrages 4 paroi du forage
1.3 1 à 3
2 élément de liaison (fil) 5 dispositif de lecture
2 éléments de liaison 6 dispositif de traction
1.3 1 à 3
3 tête de mesure P force de mise en tension
EXEMPLE 1 En a), extensomètre à tige triple-point équipé de capteurs de déplacement électriques.
EXEMPLE 2 En b), extensomètre à fil mono-point équipé d'un dispositif de lecture par comparateur à cadran.
EXEMPLE 3 En c), chaîne extensométrique triple-point équipée de capteurs de déplacement électriques.
Figure 1 — Exemples d'extensomètres fixes
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ISO 18674-2:2016(F)
a) Extensomètre à sonde mono-point b) Extensomètre à sonde double-point
Légende
1 tube de mesure 6 sonde (à la position de mesure sur les bagues n° 2
et 3)
2 plaques d'ancrage 1 à 3 (avec bagues de mesure 7 tiges de réglage (ou câble de traction)
1.3
externes)
2 bagues de mesure 1 à 5 8 unité de lecture
1.5
3 sonde (à la position de mesure sur la plaque 9 matériau de comblement
d'ancrage n° 2)
4 ruban de mesure 10 paroi du forage
5 tête de mesure avec repère de référence
EXEMPLE 1 En a), extensomètre à sonde magnétique équipé d'une tubulure télescopique.
EXEMPLE 2 En b), micromètre coulissant.
Figure 2 — Exemples d'extensomètres à sonde
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ISO 18674-2:2016(F)
Légende
1 boulon de convergence
2 ruban (ou fil) de mesure
3 dispositif chargé de mettre en tension le ruban (ou le fil) et dispositif de lecture
4 accouplement
Figure 3 — Croquis schématique d'un extensomètre à bande
5.2 Extensomètre fixe
5.2.1 Points de mesure
Il convient que les dispositifs servant au repérage des points de mesure offrent des fonctions similaires
aux fonctions couramment rencontrées dans les travaux d'ancrage ou de perçage de roche.
EXEMPLES Cale, packer d'intervalle, collier à ressort, packer de forage injecté de résine ou de ciment, injection
d'ancrage avec ciment sans retrait
NOTE Le mouvement d'un point de mesure est également transféré à l'élément de liaison connecté.
5.2.2 Éléments de liaison
5.2.2.1 Pour les extensomètres à tige, il convient d'utiliser une chaîne de tiges interconnectées en acier
ou en résine permanente renforcée de fibre de verre. Pour les extensomètres à fil, il convient d'utiliser
des fils en acier.
5.2.2.2 Pour le choix des matériaux et de la section transversale des éléments de liaison, il convient de
prendre en compte l'activité de mesure, les conditions environnementales, la précision de mesure ainsi
que la longueur de la section de mesure (voir Tableau 2).
5.2.2.3 Si un élément de liaison peut être temporairement déconnecté du dispositif de fixation au
niveau du point de mesure, il doit être établi que la tolérance d'accouplement ne dépasse pas la précision
de mesure prévue pour le système.
EXEMPLE Accouplements à vis ou douilles à baïonnette de l'élément de liaison aux ancrages
NOTE Les mouvements sur l'axe de forage ou la fermeture du forage peuvent bloquer l'élément de liaison et
peuvent affecter la fonctionnalité de l'extensomètre. La fonctionnalité de l'extensomètre peut être vérifiée en
désaccouplant un élément de liaison par intermittence.
5.2.2.4 Le coefficient de dilatation thermique des éléments de liaison doit être spécifié. Il convient de
tenir compte des variations de température au sein du système.
NOTE Les variations de longueur des éléments de liaison induites par la température peuvent influencer
de manière significative la précision d'un extensomètre. La mesure des gradients thermiques effectuée par un
ensemble de capteurs de température le long de l'extensomètre peut s'avérer utile, car elle permet de déterminer
un facteur de correction adapté pour les variations de température (voir exemple de mesure à D.2).
8 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 18674-2:2016(F)
5.2.2.5 L'indépendance de mouvement des éléments de liaison doit être garantie, notamment lorsque
les éléments de liaison traversent des ancrages.
EXEMPLE Voir Figure 4.
5.2.2.6 Les frottements entre les éléments de liaison et la protection ne doivent pas affecter la mesure.
5.2.2.7 Pour les extensomètres à fil, les éléments de liaison doivent être mis en tension avant la mesure.
Une force constante de mise en tension doit être appliquée. L'étalonnage du dispositif de lecture doit
avoir été réalisé par rapport à la force spécifiée de mise en tension. En cas de modification de la force de
mise en tension, les valeurs mesurées doivent être corrigées en conséquence.
Légende
1 ancrage 5 manchon en caoutchouc
2 élément de liaison connecté à (1) 6 collier
1
2 élément de liaison de l'ancrage adjacent (non représenté) 7 coulis
2
3 ancrage d'accouplement/élément de liaison 8 remblai de forage
4 tube de protection
a c
Diamètre du forage. Section injectée de l'ancrage ≥ 30 cm.
b
Section de forage en remblai.
Figure 4 — Exemple d'ancrage injecté de ciment d'un extensomètre à tige multi-point en forage
comportant l'élément de liaison connecté à l'ancrage et un élément de liaison traversant
5.2.3 Tête de mesure et dispositif de lecture
5.2.3.1 Les éléments de liaison se terminent au niveau de la tête de mesure. La distance axiale entre le
repère de mesure de la tête de mesure et le repère de mesure de l'élément de liaison doit être mesurée.
EXEMPLE Voir Figures 1 et 5.
NOTE Les instruments habituellement utilisés pour mesurer la distance sont les comparateurs mécaniques
à cadran, les capteurs de déplacement électriques et les niveaux topographiques.
5.2.3.2 Dans certaines applications, il peut être nécessaire de raccourcir ou de rallonger les éléments
de liaison (tubes de protection compris) au cours du projet de surveillance. Dans l'éventualité d'une telle
situation, il convient de concevoir le plan de surveillance et l'extensomètre en conséquence.
EXEMPLE Le raccourcissement (ou l'extension) de l'élément de liaison est nécessaire lorsque la plage de
mesure de l'appareil de mesure des distances est dépassée.
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ISO 18674-2:2016(F)
a) Extensomètre à tige avec b) Extensomètre à fil avec plaque c) Extensomètre à tige avec tête
plaque de recouvrement de recouvrement encastrés
Légende
1 unité de recouvrement (plaque de recouvrement ou tête encastrée)
2 extrémité de mesure de l'élément de liaison
3 extrémité de mesure de la plaque de recouvrement
4 comparateur (mécanique) à cadran
5 tube de protection
6 élément de liaison (tige ou fil)
7 fixation de l'unité de recouvrement (chevillage; cimentation)
Figure 5 — Extensomètres fixes destinés à mesurer la disposition des têtes
5.3 Extensomètre à sonde
5.3.1 Points de mesure et tube de guidage
5.3.1.1 Il convient de repérer chaque point de mesure au moyen d'une bague intégrée ou fixée au
support. La bague peut faire partie du tube de guidage [voir Figure 6.b)].
5.3.1.2 Le tube de guidage ne doit pas affecter le mouvement des bagues de mesure.
5.3.1.3 Pour les extensomètres à sonde mono-point [voir Figure 2a) et PrEx1 du Tableau 2], les points
de mesure peuvent être définis n'importe où le long de la ligne de mesure.
5.3.1.4 Pour les extensomètres à sonde double-point [voir Figures 2b) ainsi que les PrEx 2-1 et PrEx
2-2 du Tableau 2], des bagues de mesure compatibles avec le type de sonde utilisé doivent être utilisées.
Les points de mesure doivent être équidistants selon la base de mesure (voir 3.11), avec une tolérance en
fonction de la plage de mesure de la sonde (voir Tableau 2).
5.3
...
Questions, Comments and Discussion
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