ISO 18674-3:2017
(Main)Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field instrumentation — Part 3: Measurement of displacements across a line: Inclinometers
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field instrumentation — Part 3: Measurement of displacements across a line: Inclinometers
ISO 18674-3:2017 specifies the measurement of displacements across a line by means of inclinometers 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. ISO 18674-3:2017 also refers to deflectometers (see Annex B) to supplement inclinometers for the determination of horizontal displacements across horizontal measuring lines. NOTE In general, there are two independent displacement components acting across measuring lines. Inclinometers allow the determination of the two components for vertical measuring lines. For horizontal lines, inclinometers are limited to the determination of the vertical component only. If applied in conjunction with ISO 18674‑2, ISO 18674-3:2017 allows the determination of displacements acting in any direction. ISO 18674-3:2017 is applicable to: - checking geotechnical designs in connection with the Observational Design procedure; - monitoring of geotechnical structures prior to, during and after construction (e.g. natural slopes, slope cuts, embankments, excavation walls, foundations, dams, refuse dumps, tunnels); - deriving geotechnical key parameters (e.g. from results of pile load tests or trial tunnelling); - identification and monitoring of active shear planes in the ground. NOTE ISO 18674-3:2017 fulfils the requirements for the performance monitoring of the ground, of structures interacting with the ground and of geotechnical works by the means of inclinometers as part of the geotechnical investigation and testing in accordance with References [1] and [2].
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique par instrumentation in situ — Partie 3: Mesurages des déplacements perpendiculairement à une ligne par inclinomètre
Ce document spécifie la mesure des déplacements perpendiculairement à une ligne au moyen d'inclinomètres réalisés dans un but de surveillance géotechnique. Les règles générales de surveillance des performances du terrain, des structures en interaction avec le terrain, des remblais géotechniques et des travaux géotechniques sont présentées dans l'ISO 18674‑1. Ce document fait également référence aux déflectomètres (voir l'Annexe B) en complément des inclinomètres pour la détermination des déplacements horizontaux perpendiculairement aux lignes de mesures horizontales. NOTE En général, deux composantes de déplacement indépendantes agissent perpendiculairement aux lignes de mesures. Dans le cas des lignes de mesures verticales, les inclinomètres permettent de déterminer ces deux composantes. Pour les lignes horizontales, les inclinomètres sont limités à la détermination de la seule composante verticale. Si elle est appliquée conjointement à la norme ISO 18674‑2 cette norme permet de déterminer les déplacements agissant dans toutes les directions. Ce document s'applique: — au contrôle des calculs géotechniques en lien avec la méthode observationnelle; — à la surveillance des structures géotechniques avant, pendant et après une phase de construction (p. ex. pentes naturelles, déblais, remblais, parois d'excavation, fondations, barrages, terrils, tunnels); — à l'obtention des principaux paramètres géotechniques (p.ex. à partir des résultats des essais de chargement de pieu ou des essais de creusement de tunnel); — à l'identification et à la surveillance des plans de cisaillement actifs du terrain. NOTE Le présent document satisfait aux exigences relatives à la surveillance des performances du terrain, des structures en interaction avec le terrain et des ouvrages géotechniques au moyen d'inclinomètres dans le cadre des études et essais géotechniques conformément aux Références [1] et [2].
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18674-3
First edition
2017-10
Geotechnical investigation and
testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 3:
Measurement of displacements across
a line: Inclinometers
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique
par instrumentation in situ —
Partie 3: Mesurages des déplacements perpendiculairement à une
ligne par inclinomètre
Reference number
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©
ISO 2017
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ISO 18674-3:2017(E)
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ISO 18674-3:2017(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 3
5 Instruments . 4
5.1 General . 4
5.2 Probe inclinometers . 5
5.3 In-place inclinometers . 6
5.4 Inclinometer casing. 8
5.5 Measuring range, accuracy and repeatability . 9
6 Installation and measuring procedure . 9
6.1 General . 9
6.2 Installation of guide tubes at accessible surfaces and in concrete . 9
6.3 Installation of guide tubes in boreholes .10
6.3.1 Drilling of boreholes .10
6.3.2 Installation of guide tubes .10
6.3.3 Securing borehole measuring locations .12
6.4 Installation of in-place inclinometers .12
6.5 Carrying out the measurement .13
6.5.1 Instrumentation check and calibration .13
6.5.2 Measurement .13
7 Data processing and evaluation .14
8 Reporting .15
8.1 Installation report .15
8.2 Monitoring report .15
Annex A (normative) Measuring and evaluation procedure .16
Annex B (normative) Deflectometers .20
Annex C (informative) Backfill materials.24
Annex D (informative) Geo-engineering applications .26
Annex E (informative) Measuring examples .27
Bibliography .38
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ISO 18674-3:2017(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
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
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on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
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constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
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This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 182, Geotechnics.
A list of all parts in the ISO 18674 series can be found on the ISO website.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18674-3:2017(E)
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical
monitoring by field instrumentation —
Part 3:
Measurement of displacements across a line:
Inclinometers
1 Scope
This document specifies the measurement of displacements across a line by means of inclinometers
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.
This document also refers to deflectometers (see Annex B) to supplement inclinometers for the
determination of horizontal displacements across horizontal measuring lines.
NOTE In general, there are two independent displacement components acting across measuring lines.
Inclinometers allow the determination of the two components for vertical measuring lines. For horizontal lines,
inclinometers are limited to the determination of the vertical component only.
If applied in conjunction with ISO 18674-2, this document allows the determination of displacements
acting in any direction.
This document is applicable to:
— checking geotechnical designs in connection with the Observational Design procedure;
— monitoring of geotechnical structures prior to, during and after construction (e.g. natural slopes,
slope cuts, embankments, excavation walls, foundations, dams, refuse dumps, tunnels);
— deriving geotechnical key parameters (e.g. from results of pile load tests or trial tunnelling);
— identification and monitoring of active shear planes in the ground.
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 inclinometers as part of the geotechnical
investigation and testing in accordance with References [1] and [2].
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. 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
ISO 18674-2:2016, Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field
instrumentation — Part 2: Measurement of displacements along a line: Extensometers
ISO 22475-1:2006, Geotechnical investigation and testing — Sampling methods and groundwater
measurements — Part 1: Technical principles for execution
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ISO 18674-3:2017(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 18674-1 and ISO 18674-2 and
the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
inclinometer
system for monitoring displacements across a measuring line by means of inclination measurements in
the field
Note 1 to entry: The system essentially consists of an instrument with one or more tilt sensors (3.2), a guide tube,
a means to measure the position of the instrument in the guide tube and a read-out device.
Note 2 to entry: Data from inclinometers require evaluation, which can be done using proprietary software or
spreadsheets.
3.2
tilt sensor
gravity-activated electric sensor for inclination measurements
3.3
probe inclinometer
system comprising a probe with one or more built-in tilt sensors (3.2) for step-by-step measurements of
the inclination on a measuring line
Note 1 to entry: Also known as a traversing inclinometer.
Note 2 to entry: Vertical probe inclinometers measure displacements in horizontal directions.
Note 3 to entry: Horizontal probe inclinometers measure displacements in vertical directions (settlements
or heave).
Note 4 to entry: An alternative to horizontal probe inclinometers is a hydrostatic probe system.
Note 5 to entry: See also Reference [3].
3.4
in-place inclinometer
IPI
inclinometer system comprising a single element, or a series of elements, with one or more built-in tilt
sensors (3.2) in each element, for measurement of the inclination at specific locations on a measuring
line without removing the instrument
Note 1 to entry: In-place inclinometers exist which can measure at all inclinations, but when in near-horizontal
position, deflections from the azimuth cannot be measured.
3.5
uniaxial inclinometer
system for inclination measurements in a single plane
Note 1 to entry: Common for horizontal measuring lines.
3.6
biaxial inclinometer
system for inclination measurements in two planes 90° to each other
Note 1 to entry: Common for vertical measuring lines.
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ISO 18674-3:2017(E)
3.7
inclinometer casing
guide tube appropriate to the inclinometer system being used
Note 1 to entry: Commonly, the inner side of inclinometer casings have four longitudinal keyways. Commercially
available casings differ with regard to material, dimension, type of coupling, number of keyways etc. (see 5.4).
Note 2 to entry: The corners of casings with square section can be considered as keyways.
3.8
gauge length
L
distance between adjacent contact points of the instrument
Note 1 to entry: For probe inclinometers (3.3), L is commonly 0,5 m or 1,0 m.
3.9
base length
distance between adjacent measuring points used in the evaluation procedure
Note 1 to entry: For probe inclinometers (3.3), the base length is equal to the gauge length (3.8).
4 Symbols
Symbol Name Unit
A measuring plane of the probe which coincides with the plane of the guide wheels —
a lateral displacement component in Plane A m
B measuring plane of the inclinometer probe normal to Plane A —
b lateral displacement component in Plane B m
d depth, distance m
F subscript for follow-up measurement —
h height with respect to sea level m
i number of a measuring point —
L gauge length of an inclinometer or deflectometer probe m
l distance between measuring points m
n total number of measuring points along a measuring line —
R subscript for reference measurement —
t elapsed time s
t date and time of a follow-up measurement —
F
t date and time of a reference measurement —
R
u, v, w displacement component in x-, y- and z-direction, respectively m
x, y, z local coordinates of a guiding tube or borehole m
α tilt angle of the probe axis in Plane A ° (degree)
β tilt angle of the probe axis in Plane B ° (degree)
ψ angle between guide tube coordinate x and plane A of the inclinometer ° (degree)
θ, ρ auxiliary quantities ° (degree)
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ISO 18674-3:2017(E)
5 Instruments
5.1 General
5.1.1 Probe and in-place inclinometers should be distinguished from each other (see Table 1 and
Figures 1, 2 and A.1).
Table 1 — Inclinometer types
Automatic data
No. Type Sub-type Principal measuring procedure
acquisition
Probe moved inside a guide tube from one
Inclinometer
Probe (see measuring point to the next (see Figures 1
1 — Vertical inclinometer Not common
5.2) and A.1). Repeated measurements within
— Horizontal inclinometer
the measuring period.
In-place inclinometer (IPI)
Instrument inserted into a guide tube and
In-place — Vertical inclinometer
2 held in measuring position throughout the Common
(see 5.3) — Horizontal inclinometer
measuring period
— Combined
NOTE A combined IPI is a series of elements in which some elements act as vertical and some act as horizontal
inclinometers.
5.1.2 Changes of tilt shall be measured by comparison of the measured values with those of the
reference measurement. Displacements of the measuring points across the measuring line shall be
deduced in accordance with Annex A.
5.1.3 The point to which the measurements are related shall be denoted the “reference point”.
5.1.4 For absolute displacement measurements, the coordinates of the reference point shall be
independently determined or assumed as fixed and verified.
NOTE If the reference point is assumed to be at the deepest measuring point, surveying of the inclinometer
head can serve as a check.
5.1.5 The sensing element shall consist of a housing with either one (uniaxial configuration) or two
(biaxial configuration) built-in tilt sensors. In the case of a biaxial configuration, the tilt sensors shall be
installed with axes perpendicular (90°) to each other.
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5.1.6 The installation planes of the tilt sensors shall be denoted as the instrument Planes A and B,
whereby Plane A shall coincide with the plane of the guide wheel assemblies (see 5.2.5). The planes shall
+
be durably marked onto the inclinometer housing, e.g. by the mark “A ” showing the positive A direction.
Key
1 undeformed inclinometer casing I top view of inclinometer casing
2 deformed inclinometer casing II side view
3 inclination measuring element III detail of inclinometer element in R- and F- positions
+
4 area of the ground subject to displacements A A direction
+
5 undeformed deeper ground for base fixity B B direction
6 reference point (here, the axis of the bottom wheel L gauge length
is set at the lowest measuring position)
7 depth measuring device R initial position of inclinometer casing at the reference
measurement
Δα change of inclination F position of inclinometer casing at a value change
measurement
Figure 1 — Measuring concept for inclinometers (schematic)
5.2 Probe inclinometers
5.2.1 Inclinometer probes shall be moved incrementally along the measuring line, whereby each
increment shall not exceed the gauge length L of the probe.
5.2.2 The depth measuring device shall have permanent and wear-resistant depth measuring marks.
The spacing of the marks should be equal to the gauge length L of the probe.
5.2.3 The length of the depth measuring device and the spacing between the marks shall be checked
throughout the measuring project. Changes shall be recorded.
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ISO 18674-3:2017(E)
NOTE 1 Monitoring displacements by probe inclinometers requires good repeatability of the probe’s
positioning at the respective measuring points (see 6.5.2.3 and 7.4).
NOTE 2 The use of a cable gate or a suspension pulley can help to ensure good positioning.
5.2.4 Inclinometer casing shall be used as guide tubes (see 5.4).
5.2.5 The inclinometer probe shall be equipped with two spring-loaded guide wheel assemblies. The
width of the guide wheels shall fit the keyways of the inclinometer casings. The force of the springs
should ensure a central positioning of the probe in the casing, even for extended monitoring periods with
repeated measuring runs.
5.3 In-place inclinometers
5.3.1 The principal setup of in-place inclinometers should be as in Figure 2.
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ISO 18674-3:2017(E)
a) IPI with wheel assembly b) IPI with wheel assembly c) IPI without wheel assembly
and continuous string of and discontinuous string of and discontinuous string of
sensors sensors sensors
Key
1 top suspension 7 gauge length, L
2 wheel assembly 8 base length
3 universal joint 9 intermediate suspension
4 guide tube 10 expanding joint or skid
5 connecting element 11 embedment material
6 sensor
Figure 2 — Principal setup and components of in-place inclinometers (IPIs)
5.3.2 It shall be ensured that the lengths of the connecting elements remain constant throughout the
measuring project (no elongation, no shrinkage).
5.3.3 For a continuous string of measuring elements [see Figure 2 a)], the flexibility of the measuring
elements shall be negligible.
NOTE This requirement applies in particular to horizontal strings (see Reference [4]).
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ISO 18674-3:2017(E)
5.3.4 For a discontinuous string of measuring elements [see Figure 2 b) and c)], engineering judgement
shall be used to integrate angular changes into displacements.
5.3.5 Gauge lengths should not exceed 2 m. Within an installation, they can be varied to adjust to local
conditions.
NOTE Shorter lengths will commonly lead to better results.
5.3.6 The long-term reliability of the sensor signals should be considered. Intermittent removal of
the instrument for re-calibration should be avoided and is only permissible if especially justified and
documented.
NOTE An approach to checking the long-term reliability is to make measurements in two adjacent guide tubes;
one for the IPI and one for a probe inclinometer (“diversification”; in accordance with ISO 18674-1:2015, 5.4).
5.4 Inclinometer casing
5.4.1 The section of the casing shall be selected against the background of the specific measurement
requirements and the expected ground movements across the measuring line (see also 6.3.1.1).
5.4.2 The material of the casing shall fulfil the following requirements:
— be neutral to groundwater and other soil components;
— be durable during complete measuring period;
— be robust for installation;
— be flexible for bending.
NOTE 1 Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) is a common inclinometer casing material.
NOTE 2 Metal casings, especially aluminium casings, can corrode, for example, by short-circuiting between
ground layers with different electric potentials or by aggressive groundwater.
5.4.3 If the inclinometer casing has internal keyways, the spiralling of the keyways shall be less than
0,25°/m. The string of casings should be assembled so that the keyways are continued over the joints.
5.4.4 When selecting the casing, the flexibility of the assembled string, including the backfill material
(see 6.3.2.5 and Annex C), should be considered with respect to the site conditions.
5.4.5 If using telescopic couplings, the design of the couplings, their telescopic travel and the method
of fixing should be such as to allow the string of casings to readily compress or extend in the direction of
the measuring line by an amount equal to the ground compression or extension.
NOTE 1 Telescopic couplings can have major detrimental effects on the accuracy of measurements and on the
tracking and depth positioning control of the probe.
NOTE 2 The addition of external corrugated sleeving to flush-coupled casing can eliminate damage caused
by ground settlement. However, there is no need to extend the sleeving into the undeformed deeper ground (see
Figure 1).
5.4.6 Prior to installation, the casings should be stored in a safe and secure place, laid horizontally and
supported to avoid deformations due to self weight. They should also be protected from direct sunlight.
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ISO 18674-3:2017(E)
5.5 Measuring range, accuracy and repeatability
5.5.1 Table 2 provides some order of magnitude information regarding accuracy and repeatability of
inclinometers. Inclinometer measurements shall be in accordance with Table 2.
Table 2 — Requirements of inclinometer measurements
Inclinometer
Type Line Issue
Vertical Horizontal
±0,02 % full scale
1 Accuracy of the instrument (probe or IPI element) (e.g. ±0,1 mm/m
for ±30° range)
Repeatability (precision) of a complete survey along a measuring line:
Probe
Difference between the cumulated displacements of a measuring
2 ±2 mm ±10 mm
point relative to a reference point 30 m apart, when repeatedly
carrying out the survey under repeatability conditions (see 5.5.2)
Repeatability (precision) of a string of IPI elements, measuring
range ±10°, spaced at 2 m:
In-place 3 ±2 mm ±2 mm
Difference between the cumulated displacements of a measuring
point relative to a reference point 30 m apart, when repeatedly
carrying out the survey under repeatability conditions (see 5.5.2)
Stability of sensor signal:
Probe and
4 ±0,1 mm/m
in-place
Difference after a 24 h period under repeatability conditions
5.5.2 The repeatability of a measuring value (see Lines No. 2 and 3 in Table 2) should be established
within the reference measurement (see 6.5.2.5).
NOTE 1 Repeatability conditions comprise, i.e.
— identical observer;
— identical measurement procedure;
— identical instruments;
— identical influencing quantities.
NOTE 2 The values are specified for measurements in the A-axis. The B-axis measurements are commonly
less accurate. Achieving the specified values for the secondary axis (B-axis) requires dedicated measurements
with the wheels in the corresponding keyways.
6 Installation and measuring procedure
6.1 General
Particular attention should be paid to the selection of suitable guide tubes and their installation as they
are critical for the quality of the measurements.
6.2 Installation of guide tubes at accessible surfaces and in concrete
6.2.1 When installing guide tubes at the surface of above-ground engineered structures, attention
should be paid to a durable fixation. An exposure of the tubes to environmental impacts such as direct
sunlight should be avoided, e.g. by protective covers.
6.2.2 When installing guide tubes in reinforced concrete, the tubes can be either placed inside a void
former that is pre-installed before the concreting or fixed directly to the reinforcement. If the guide tubes
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ISO 18674-3:2017(E)
are placed prior to concreting, care should be taken to avoid damage by mechanical effects or by curing
temperatures.
6.2.3 When using a void former, the annulus between the guide tube and the void former shall be
completely filled with a suitable material. The backfill material shall be documented.
NOTE Void formers are commonly used for depths greater than 20 m or if the concrete structure is more
than 1 m thick.
6.2.4 On sheet piles, the installation of the guide tube can be done prior to piling with protection or,
after piling, inside a void former. A pre-installed square steel tube can also be used as a guide tube.
6.3 Installation of guide tubes in boreholes
6.3.1 Drilling of boreholes
6.3.1.1 The diameter of the borehole shall be selected based on the intended measuring system and the
ground conditions. An oversized annulus between the borehole and wall guide tube should be avoided.
NOTE 1 The bigger the borehole and the guide tube diameters, the lower the risk of an early blockage of the
guide tube by ground displacements across the borehole axis.
NOTE 2 Small diameter boreholes and guide tubes, e.g. those with guide tube diameter of 48 mm, are
generally considered inappropriate in soils and rocks; however, not necessarily in cases in which displacements
are expected to be very small and distributed over broad zones, such as in concrete.
NOTE 3 The larger the annulus between guide tube and borehole wall, the more likely the risk that small
lateral displacements are disguised in the inclinometer measurements. See Reference [5].
6.3.1.2 The borehole and its guide tube (see 6.3.2) should extend into that part of the ground or
structure which is expected to remain stable throughout the monitoring project. The extension should be
at least six times the gauge length, L, i.e. at least 3 m for a 0,5 m probe and 6 m for a 1,0 m probe.
NOTE 6.3.1.2 aims to establish a base fixity which assists in the evaluation of the inclinometer measuring
data and serves to detect and quantify systematic errors (see 7.4).
6.3.1.3 The drilling procedure should be specified individually for each measuring location. Drilling
shall be carried out and documented in accordance with ISO 22475-1. For vertical installations the
inclination of the borehole should be kept within ±2° of vertical, at any point along the borehole.
NOTE Drilling with core recovery provides direct information on the groun
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18674-3
Première édition
2017-10
Reconnaissance et essais
géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in
situ —
Partie 3:
Mesurages des déplacements
perpendiculairement à une ligne par
inclinomètre
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 3: Measurement of displacements across a line: Inclinometers
Numéro de référence
ISO 18674-3:2017(F)
©
ISO 2017
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ISO 18674-3:2017(F)
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ISO 18674-3:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 3
5 Instruments . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Inclinomètres à sonde. 5
5.3 Inclinomètres in situ (IPI) . 6
5.4 Tube inclinométrique . 8
5.5 Plage de mesure, précision et répétabilité . 9
6 Mise en place et procédure de mesure .10
6.1 Généralités .10
6.2 Installation des tubes de guidage au niveau de surfaces accessibles et dans le béton .10
6.3 Installation de tubes de guidage dans des forages .10
6.3.1 Réalisation des forages .10
6.3.2 Installation des tubes de guidage .11
6.3.3 Sécurisation des sites forage de mesure .12
6.4 Installation d'inclinomètres in situ (IPI) .13
6.5 Réalisation de la mesure .14
6.5.1 Vérification et étalonnage de l'instrumentation .14
6.5.2 Mesure .14
7 Dépouillement et traitement des données .15
8 Compte rendu .16
8.1 Compte rendu d’installation .16
8.2 Compte rendu de surveillance .16
Annexe A (normative) Procédure de mesure et de dépouillement .17
Annexe B (normative) Déflectomètres .21
Annexe C (informative) Matériaux de remplissage .26
Annexe D (informative) Applications géotechniques .28
Annexe E (informative) Exemples de mesure .29
Bibliographie .42
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ISO 18674-3:2017(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 nature volontaire des normes, 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/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 182, Géotechniques.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 18674 se trouve sur le site web de l’ISO.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 18674-3:2017(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in situ —
Partie 3:
Mesurages des déplacements perpendiculairement à une
ligne par inclinomètre
1 Domaine d'application
Ce document spécifie la mesure des déplacements perpendiculairement à une ligne au moyen
d'inclinomètres réalisés dans un but de surveillance géotechnique. Les règles générales de surveillance
des performances du terrain, des structures en interaction avec le terrain, des remblais géotechniques
et des travaux géotechniques sont présentées dans l'ISO 18674-1.
Ce document fait également référence aux déflectomètres (voir l'Annexe B) en complément des
inclinomètres pour la détermination des déplacements horizontaux perpendiculairement aux lignes de
mesures horizontales.
NOTE En général, deux composantes de déplacement indépendantes agissent perpendiculairement aux
lignes de mesures. Dans le cas des lignes de mesures verticales, les inclinomètres permettent de déterminer
ces deux composantes. Pour les lignes horizontales, les inclinomètres sont limités à la détermination de la seule
composante verticale.
Si elle est appliquée conjointement à la norme ISO 18674-2 cette norme permet de déterminer les
déplacements agissant dans toutes les directions.
Ce document s'applique:
— au contrôle des calculs géotechniques en lien avec la méthode observationnelle;
— à la surveillance des structures géotechniques avant, pendant et après une phase de construction (p.
ex. pentes naturelles, déblais, remblais, parois d'excavation, fondations, barrages, terrils, tunnels);
— à l'obtention des principaux paramètres géotechniques (p.ex. à partir des résultats des essais de
chargement de pieu ou des essais de creusement de tunnel);
— à l'identification et à la surveillance des plans de cisaillement actifs du terrain.
NOTE Le présent document satisfait aux exigences relatives à la surveillance des performances du terrain,
des structures en interaction avec le terrain et des ouvrages géotechniques au moyen d'inclinomètres dans le
cadre des études et essais géotechniques conformément aux Références [1] et [2].
2 Références normatives
Les documents de référence suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le
présent document et sont indispensables à 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
ISO 18674-2:2016, Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique par
instrumentation in situ — Partie 2: Mesurages des déplacements le long d'une ligne: Extensomètres
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ISO 18674-3:2017(F)
ISO 22475-1:2006, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages
piézométriques — Partie 1: Principes techniques des travaux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'ISO 18674-1 et ISO 18674-2 ainsi
que les suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
3.1
inclinomètre
système de surveillance des déplacements perpendiculairement à une ligne de mesures au moyen de
mesures d'inclinaisons sur le terrain
Note 1 à l'article: à l'article Le système est principalement constitué d'un instrument comportant un ou plusieurs
capteurs d'inclinaison (3.2), d'un tube de guidage, d'un moyen de mesurer la position de l'instrument dans le tube
de guidage et d'un dispositif d'affichage.
Note 2 à l'article: à l'article Les données fournies par des inclinomètres doivent être dépouillées, ce qui peut être
réalisé à l'aide d'un logiciel interne ou d'un tableur.
3.2
capteur d'inclinaison
capteur électrique sensible à la force de pesanteur utilisé pour la mesure de l'inclinaison
3.3
Inclinomètre à sonde
système comprenant une sonde intégrant un ou plusieurs capteurs d'inclinaison (3.2), dédiée à la mesure
pas à pas de l'inclinaison le long d'une ligne de mesures
Note 1 à l'article: à l'article Également appelé inclinomètre transverse.
Note 2 à l'article: à l'article Les inclinomètres à sonde verticale mesurent des déplacements dans des directions
horizontales.
Note 3 à l'article: à l'article Les inclinomètres à sonde horizontale mesurent des déplacements dans des directions
verticales (tassements ou soulèvements).
Note 4 à l'article: à l'article En lieu et place des inclinomètres à sonde horizontale, il est possible d'utiliser un
système à sonde hydrostatique.
Note 5 à l'article: à l'article Consulter également la Référence [3].
3.4
inclinomètre in situ
IPI
système d'inclinomètre constitué d'un unique élément, ou une série d'éléments, chaque élément
intégrant un ou plusieurs capteurs d'inclinaison (3.2), destiné à la mesure de l'inclinaison en des lieux
particuliers d'une ligne de mesures, sans déplacement de l'instrument
Note 1 à l'article: Il existe des inclinomètres in situ capables de mesurer dans toutes les inclinaisons, mais,
lorsqu'ils se trouvent dans une position proche de l'horizontale, ils ne permettent pas de mesurer des déviations
par rapport à l'azimut.
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 18674-3:2017(F)
3.5
inclinomètre uniaxial
système destiné à la mesure de l'inclinaison dans un seul plan
Note 1 à l'article: à l'article Courant pour les lignes de mesures horizontales.
3.6
inclinomètre biaxial
système destiné à la mesure de l'inclinaison dans deux plans orthogonaux
Note 1 à l'article: à l'article Courant pour les lignes de mesures verticales.
3.7
tube inclinométrique
tube de guidage dédié au système d'inclinomètre utilisé
Note 1 à l'article: Couramment, la face interne des tubes inclinométriques comporte quatre rainures
longitudinales. Les tubes disponibles dans le commerce diffèrent en termes de matériau, dimension, type de
raccordement, nombre de rainures, etc. (voir 5.4).
Note 2 à l'article: à l'article Les angles des tubes de section carrée peuvent être considérés comme des rainures.
3.8
longueur entre repères
L
distance entre points de contact adjacents de l'instrument
Note 1 à l'article: Dans le cas des inclinomètres à sonde (3.3), L mesure couramment 0,5 m ou 1,0 m.
3.9
longueur de base
distance entre points de mesure adjacents utilisée dans la procédure de dépouillement
Note 1 à l'article: à l'article Dans le cas des inclinomètres à sonde (3.3), la longueur de base est égale à la longueur
entre repères (3.8).
4 Symboles
Symbole Nom Unité
A Plan de mesure de la sonde, qui coïncide avec le plan des roulettes de guidage —
a Composante du déplacement latéral dans le plan A m
B Plan de mesure de la sonde de l'inclinomètre perpendiculaire au plan A —
b Composante du déplacement latéral dans le plan B m
d Profondeur, distance m
F Indice désignant une mesure de suivi —
h Hauteur par rapport au niveau de la mer (altitude) m
i Nombre de points de mesure —
L Longueur entre repères de la sonde d'un inclinomètre ou d'un déflectomètre m
l Distance entre des points de mesure m
n Nombre total de points de mesure le long d'une ligne de mesures —
R Indice désignant une mesure de référence —
t Temps écoulé s
t Date et heure d'une mesure de suivi —
F
t Date et heure d'une mesure de référence —
R
u, v, w Composantes du déplacement dans les directions x, y et z, respectivement m
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ISO 18674-3:2017(F)
Symbole Nom Unité
x, y, z Coordonnées locales d'un tube de guidage ou d'un trou de forage m
α Angle d'inclinaison de l'axe de la sonde dans le plan A ° (degré)
β Angle d'inclinaison de l'axe de la sonde dans le plan B ° (degré)
ψ Angle entre la coordonnée x du tube de guidage et le plan A de l'inclinomètre ° (degré)
θ, ρ Quantités auxiliaires ° (degré)
5 Instruments
5.1 Généralités
5.1.1 Il convient de faire la distinction entre les inclinomètres à sonde et in situ (voir le Tableau 1 et les
Figures 1 et 2 et A.1).
Tableau 1 — Types d'inclinomètre
Acquisition
N° Type Sous-type Procédure de mesure principale automatique des
données
i nc l i nomè t r e
sonde déplacée à l'intérieur d'un tube
de guidage depuis un point de mesure
sonde (voir
— inclinomètre vertical
1 jusqu'au suivant (voir les Figures 1 et A.1). peu courante
5.2)
Mesures répétées au cours de la période
— inclinomètre
de mesure
horizontal
inclinomètre in situ (IPI)
— inclinomètre vertical
instrument inséré dans un tube de guidage
in situ
2 et maintenu en position de mesure pendant courante
(voir 5.3)
— inclinomètre
toute la période de mesure
horizontal
— combiné
NOTE Un IPI combiné est constitué d'une série d'éléments, certains servant d'inclinomètres verticaux et
d'autres d'inclinomètres horizontaux.
5.1.2 Les changements d'inclinaison doivent être mesurés par comparaison des valeurs mesurées
avec les mesures de référence. Les déplacements des points de mesure perpendiculairement à la ligne de
mesures doivent être déduits conformément à l'Annexe A.
5.1.3 Le point auquel se rapportent les mesures doit être appelé «Point de référence».
5.1.4 Pour les mesures absolues de déplacement, les coordonnées du point de référence doivent être
déterminées indépendamment ou supposées comme fixe, et vérifiées.
NOTE Si le point de référence est supposé être le point de mesure le plus profond, un relevé de la tête de
l'inclinomètre peut servir de contrôle.
5.1.5 L'élément du capteur doit comporter un boîtier intégrant un (configuration uniaxiale) ou deux
(configuration biaxiale) capteurs d'inclinaison. Dans le cas d'une configuration biaxiale, les axes des
capteurs d'inclinaison doivent être perpendiculaires (90°) l'un par rapport à l'autre.
5.1.6 Les plans d'installation des capteurs d'inclinaison doivent être indiqués par référence aux plans
A et B de l'instrument, le plan A devant coïncider avec le plan de l'ensemble de roulettes de guidage (voir
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5.2.5). Les plans doivent être marqués de façon durable sur le boîtier de l'inclinomètre; p. ex. le repère
+
«A » désignant la direction positive A.
Légende
I Vue de dessus d'un tube inclinométrique
II Vue latérale
III Détail de l'élément de l'inclinomètre dans les positions R et F
+
A Direction A
+
B Direction B
L Longueur entre repères
R Position initiale du tubage de l'inclinomètre au niveau de la mesure de référence
F Position du tubage de l'inclinomètre au niveau d'une mesure de variation de valeur
1 Tube inclinométrique non déformé
2 Tube inclinométrique déformé
3 Élément de mesure d'inclinaison
4 Zone du terrain soumise à des déplacements
5 Terrain plus profond non déformé servant de base fixe
6 Point de référence (ici, l'axe de la roue inférieure est défini comme la position de mesure la plus basse)
7 Dispositif de mesure de la profondeur
Δα Changement d'inclinaison
Figure 1 — Concept de la mesure à l'aide d'inclinomètres (vue schématique)
5.2 Inclinomètres à sonde
5.2.1 Les sondes d'inclinomètre doivent être déplacées par incrément le long de la ligne de mesures,
chaque incrément ne devant pas excéder la longueur entre repères L de la sonde.
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ISO 18674-3:2017(F)
5.2.2 Le dispositif de mesure de la profondeur doit être pourvu de repères de mesure de profondeur
permanents et résistant à l'usure. L'espacement entre les repères doit être égal à la longueur entre
repères L de la sonde.
5.2.3 La longueur du dispositif de mesure de la profondeur et l'espacement entre les repères doivent
être contrôlés pendant toute la durée du projet de mesure. Les changements doivent être consignés.
NOTE 1 La surveillance des déplacements à l'aide d'inclinomètres à sonde exige une bonne répétabilité du
positionnement de la sonde au niveau des différents points de mesure (voir 6.5.2.3 et 7.4).
NOTE 2 Le bon positionnement du câble peut être facilité en utilisant un passe-câble ou une poulie de
suspension.
5.2.4 Le tube inclinométrique doit être utilisé comme tube de guidage (voir 5.4).
5.2.5 La sonde de l'inclinomètre doit être pourvue de deux ensembles de roulettes de guidage à
ressort. La largeur des roulettes de guidage doit correspondre aux rainures des tubes inclinométriques.
La force des ressorts doit assurer le centrage de la sonde dans le tubage, même pendant des périodes de
surveillance prolongées comportant un grand nombre de phases de mesure.
5.3 Inclinomètres in situ (IPI)
5.3.1 L'agencement principal des inclinomètres in situ doit être conforme à la Figure 2.
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ISO 18674-3:2017(F)
a) IPI avec ensemble de b) IPI avec ensemble c) IPI sans ensemble de roulettes et
roulettes et chaîne continue de roulettes et chaîne chaîne discontinue de capteurs
de capteurs discontinue de capteurs
Légende
1 Suspension par le haut
2 Ensemble à roulettes
3 Joint de cardan
4 Tube de guidage
5 Élément de raccordement
6 Capteur
7 Longueur entre repères L
8 longueur de base
9 Suspension intermédiaire
10 Raccord ou patin d'extension
11 Matériau d'enchâssement
Figure 2 — Agencement principal et composants des inclinomètres in situ (IPI)
5.3.2 Il est impératif de s'assurer que les longueurs des éléments de raccordement restent constantes
pendant toute la durée du projet de mesure (ni allongement, ni contraction).
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ISO 18674-3:2017(F)
5.3.3 Dans le cas d'une chaîne continue d'éléments de mesure [voir Figure 2 a)], la flexibilité des
éléments de mesure doit être négligeable.
NOTE Cette exigence concerne en particulier les chaînes horizontales (voir la Référence [4]).
5.3.4 Dans le cas d'une chaîne discontinue d'éléments de mesure [voir Figure 2 b) et c)], les calculs
doivent prendre en compte les changements angulaires dans la mesure des déplacements.
5.3.5 Les longueurs entre repères ne doivent pas dépasser 2 m. Elles peuvent varier au sein d'une
installation pour s'adapter aux conditions locales.
NOTE Les meilleurs résultats sont généralement obtenus avec des longueurs plus courtes.
5.3.6 La fiabilité à long terme des signaux des capteurs doit être prise en compte. Il est recommandé
d'éviter de retirer l'instrument, de manière intermittente, pour réétalonnage. Le recours à cette solution
doit être justifié et, en tout état de cause, documenté.
NOTE Une approche permettant de contrôler la fiabilité à long terme consiste à réaliser des mesures dans
deux tubes de guidage adjacents, une avec un IPI et l'autre avec un inclinomètre à sonde («diversification»; selon
ISO 18674-1:2015, 5.4).
5.4 Tube inclinométrique
5.4.1 Le diamètre du tubage doit être choisi en fonction du contexte, des exigences de mesure et des
mouvements attendus du terrain perpendiculairement à la ligne de mesures (voir également 6.3.1.1).
5.4.2 Le matériau du tube doit satisfaire aux exigences suivantes:
— être neutre vis-à-vis des nappes d'eau souterraines et des autres constituants du terrain;
— être durable sur toute la durée de la mesure;
— être robuste pour en permettre l'installation;
— être flexible afin de pouvoir se plier.
NOTE 1 On utilise couramment l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) comme matériau de tube.
NOTE 2 Les tubes en métal, en particulier en aluminium, peuvent se corroder, p.ex. par mise en court-circuit
de couches du terrain soumises à des potentiels électriques différents ou par exposition à une eau souterraine
corrosive.
5.4.3 Si le tube de l'inclinomètre comporte des rainures internes, la déviation en spirale des rainures
doit être inférieure à 0,25°/m. Les chaînes de tubes doivent être assemblées de sorte que les rainures
soient continues au niveau des raccords.
5.4.4 Lors du choix du tube, la flexibilité de la chaîne assemblée, avec le matériau de remplissage (voir
6.3.2.5 et l'Annexe C), doit être envisagée au regard des conditions du site.
5.4.5 Dans le cas de l'utilisation de raccordements télescopiques, la conception des raccordements, leur
portée télescopique et la méthode de fixation doivent permettre à la chaîne de tubes de se comprimer ou
de s'étendre facilement dans la direction de la ligne de mesures, d'une quantité égale à la compression ou
à l'expansion du terrain.
NOTE 1 Les raccordements télescopiques peuvent avoir des effets néfastes majeurs sur la précision des
mesures et sur le suivi et le contrôle de la profondeur de la sonde.
8 © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 18674-3:2017(F)
NOTE 2 L'ajout d'un manchon externe ondulé à un tube couplé à raz peut supprimer la détérioration provoquée
par le tassement du terrain. Il n'est toutefois pas nécessaire de prolonger le manchon dans la partie plus profonde
du terrain non déformée (voir la Figure 1).
5.4.6 Avant leur mise en place, les tubes doivent être stockés en lieu sûr, horizontalement, et supportés
pour éviter de se déformer sous leur propre poids. Ils doivent également être protégés contre la lumière
directe du soleil.
5.5 Plage de mesure, précision et répétabilité
5.5.1 Le Tableau 2 donne des ordres de grandeur concernant la précision et la répétabilité des
inclinomètres. Les mesures à l'inclinomètre doivent respecter les valeurs données dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Exigences relatives aux mesures à l'inclinomètre
Inclinomètre
Type Ligne Critère
vertical horizontal
± 0,02 % de la valeur
maximale
1 Précision de l'instrument (à sonde ou élément IPI) (p. ex. ± 0,1 mm/m
pour
à
une plage de ± 30°)
sonde
Répétabilité (précision) de l'ensemble d'un relevé le long d'une ligne de mesures:
Différence entre les déplacements cumulés d'un point de mesure par
2 ± 2 mm ± 10 mm
rapport à un point de référence éloigné de 30 m, lors de la réalisation de
manière répétée d'un relevé, dans des conditions de répétabilité (voir 5.5.2)
Répétabilité (précision) d'une chaîne d'élément IPI, plage de mesure
de ± 10°, espacés de 2 m.
Différence entre les déplacements cumulés d'un point de mesure par
in situ 3 ± 2 mm ± 2 mm
rapport à un point de référence éloigné de 30 m, lors de la réalisation
de manière répétée d'un relevé, dans des conditions de répétabilité
(voir 5.5.2)
sonde Stabilité du signal du capteur:
et in 4 ± 0,1 mm/m
Différence à intervalle de 24 h dans des conditions de répétabilité
situ
5.5.2 La répétabilité d'une valeur de mesure (voir les lignes n° 2 et 3 du Tableau 2) doit être établie
dans le cadre de la mesure de référence (voir 6.5.2.5).
NOTE 1 Les conditions de répétabilité stipulent:
— observateur identique;
— procédure de mesure identique;
— instruments identiques;
— quantité influençant identiques.
NOTE 2 Les valeurs sont spécifiées pour les mesures selon l'axe A. Les mesures selon l'axe B sont en général
moins précises. Obtenir les valeurs spécifiées pour l'axe secondaire (axe B) nécessite des mesures dédiées avec
les roulettes dans les rainures correspondantes.
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ISO 18674-3:2017(F)
6 Mise en place et procédure de mesure
6.1 Généralités
Une attention particulière doit être portée au choix des tubes de guidage et à leur installation car ces
paramètres sont critiques pour la qualité des mesures.
6.2 Instal
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.