ISO 18674-4:2020

NORME ISO
INTERNATIONALE 18674-4
Première édition
2020-06
Reconnaissance et essais
géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in
situ —
Partie 4:
Mesure de la pression interstitielle:
Piézomètres
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 4: Measurement of pore water pressure: Piezometers
Numéro de référence
©
ISO 2020
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et termes abrégés . 7
5 Instruments . 8
5.1 Généralités . 8
5.2 Systèmes de piézomètre ouverts . 9
5.2.1 Généralités . 9
5.2.2 Types de systèmes de piézomètre ouverts .10
5.3 Systèmes de piézomètre fermés .13
5.3.1 Généralités .13
5.3.2 Types de systèmes de piézomètre fermés .16
5.4 Mesures absolues et relatives et compensation de la pression atmosphérique .17
5.5 Exigences relatives aux filtres .19
5.5.1 Filtres des systèmes de piézomètre ouverts .19
5.5.2 Filtres des systèmes de piézomètre fermés.19
5.6 Étendue et exactitude des mesures .20
6 Mise en place et procédure de mesure .20
6.1 Mise en place .20
6.1.1 Généralités .20
6.1.2 Mise en place de systèmes de piézomètre ouverts .22
6.1.3 Mise en place de systèmes de piézomètre fermés .23
6.1.4 Contrôles avant, pendant et après la mise en place .25
6.1.5 Maintenance .26
6.2 Réalisation de la mesure .26
6.2.1 Vérification et étalonnage de l'instrumentation .26
6.2.2 Mesure .26
7 Traitement et évaluation des données .27
8 Compte rendu .27
8.1 Compte rendu d’installation .27
8.2 Compte rendu de surveillance .27
Annexe A (normative) Procédure de mesure et d'évaluation .28
Annexe B (informative) Applications géotechniques .35
Annexe C (informative) Protection des piézomètres au niveau du sol .37
Annexe D (informative) Temps de réponse des mesures de pression interstitielle .40
Annexe E (normative) Mise en place d’un piézomètre entièrement cimenté .43
Annexe F (normative) Mesure d’une pression interstitielle négative (succion du sol) .45
Annexe G (informative) Exemples de mesure .46
Bibliographie .59
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
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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 www .iso .org/ avant -propos.
Ce document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 182, Géotechnique, en collaboration avec
le comité technique CEN/TC 341, Investigations et essais géotechniques, du Comité européen de
normalisation (CEN), conformément à l'accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord
de Vienne).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 18674 est disponible sur le site web de l’ISO.
Tout commentaire ou toute question à propos du présent document doit être adressé à l’organisme de
normalisation national de l’utilisateur. Une liste complète de ces organismes est disponible à l’adresse
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NORME INTERNATIONALE ISO 18674-4:2020(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in situ —
Partie 4:
Mesure de la pression interstitielle: Piézomètres
IMPORTANT — Le présent document spécifie la mesure des pressions interstitielles et des
niveaux piézométriques dans un sol saturé, au moyen de piézomètres installés dans le cadre
d’une surveillance géotechnique. Les règles générales de surveillance des performances du
terrain, des structures en interaction avec le terrain, des remblais et des travaux géotechniques
sont présentées dans l'ISO 18674-1.
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie la mesure des pressions interstitielles et des niveaux piézométriques
dans un sol saturé, au moyen de piézomètres installés dans le cadre d’une surveillance géotechnique.
Les règles générales de surveillance des performances du terrain, des structures en interaction avec le
terrain, des remblais et des travaux géotechniques sont présentées dans l'ISO 18674-1.
Si elles sont appliquées conjointement à la norme ISO 18674-5, les procédures décrites dans le présent
document permettent de déterminer les contraintes effectives qui agissent dans le sol.
Le présent document s’applique:
— au suivi des pressions d'eau qui agissent sur et dans les structures géotechniques (par ex. parois de
quais, digues, parois d’excavation, fondations, barrages, tunnels, talus, levées de terre, etc.);
— au suivi des processus de consolidation du terrain et des remblais (par ex. sous des fondations et
dans des levées de terre);
— à l’évaluation de la stabilité et de l’aptitude à l'entretien des structures géotechniques;
— au contrôle des calculs géotechniques en lien avec la procédure observationnelle.
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 de piézomètres mis en
œuvre dans le cadre des études et essais géotechniques conformément aux Références [4] et [5]. Le présent
document se rapporte à des dispositifs de mesure, lesquels sont installés dans le sol. Pour les mesures de pression
interstitielle réalisées en lien avec des essais de pénétration au cône, voir l’ISO 22476-1.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. 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
EN ISO 22475-1, 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 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:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
piézomètre
système d'instrument de terrain destiné à mesurer la pression interstitielle (3.2) ou le niveau
piézométrique (3.4) à l'endroit où le point de mesure (3.15) est confiné dans le sol ou le remblai de telle
sorte que la mesure répond à la pression du fluide autour de la zone ou du point de mesure et non aux
pressions du fluide à d'autres élévations
Note 1 à l'article: Le système consiste en un réservoir (3.1.2) étanche rempli de fluide, un filtre (3.1.3) et un
dispositif de mesure (3.1.7).
Note 2 à l'article: Le système est soit un système de piézomètre ouvert (3.6), soit un système de piézomètre fermé (3.7).
3.1.1
zone de prise
zone confinée par des bouchons (3.1.6), entre lesquels l’eau dans le sol peut s’écouler vers le dispositif de
mesure (3.1.7), délimitant ainsi le point de mesure (3.1.5)
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
Note 2 à l'article: On suppose qu’une distribution de pression interstitielle (3.2) hydrostatique est établie le long
de la zone de prise.
Note 3 à l'article: La constante de proportionnalité entre le débit entrant ou sortant d’un piézomètre (3.1) et le
changement de pression interstitielle (3.2) est appelé facteur de prise F.
3.1.2
réservoir
espace entre le terrain et le dispositif de mesure (3.1.7), occupé par un fluide, qui permet à la pression
interstitielle (3.2) d’agir sur l’élément de détection du dispositif de mesure
Note 1 à l'article: Les pores du filtre (3.1.3) font partie intégrante du réservoir.
Note 2 à l'article: Dans les systèmes de piézomètre ouverts (3.6), la partie remplie d’eau du tube piézométrique fait
partie du réservoir.
3.1.3
filtre
section perméable d’un piézomètre (3.1) délimitant la zone de prise (3.1.1), qui permet l’entrée de l’eau,
et dans le même temps empêche l’entrée des particules du sol dans le tube piézométrique ou le dispositif
de mesure (3.1.7)
Note 1 à l'article: Le filtre peut être constitué d’une combinaison d’éléments, tels qu’une poche de sable, un tube
crépiné, un manchon de géotextile, une pointe filtrante (3.1.4) et un remplissage de coulis dans certains cas
particuliers.
3.1.4
pointe filtrante
élément filtrant ( filtre (3.1.4)) qui est une partie commune d’un système de piézomètre fermé (3.1.7)
Note 1 à l'article: Les pointes filtrantes sont formées d’un matériau dont la porosité est choisie en fonction des
besoins, i.e. filtre HCEA (3.1.4.1) ou filtre BCEA (3.1.4.2).
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3.1.4.1
filtre à haut coefficient d’entrée d’air
filtre HCEA
pointe filtrante (3.1.4) dont la taille des pores est comparativement petite, ce qui lui confère une
résistance élevée au passage de l’air par rapport au passage de l’eau
Note 1 à l'article: Couramment, les pointes filtrantes à haut coefficient d’entrée d’air ont des diamètres de pores
situés entre 1 µm et 3 µm.
Note 2 à l'article: Les pointes filtrantes HCEA sont utilisées lorsqu’on souhaite maintenir le gaz à l’extérieur du
dispositif de mesure (3.1.7).
Note 3 à l'article: Dans un sol non-saturé ou lorsqu’on doit mesurer des pressions interstitielles (3.2) négatives
(c.-à-d. une succion, voir l’Annexe F), la pression de la phase gazeuse est toujours supérieure à celle de l’eau
interstitielle. Le diamètre de pore requis pour une pointe filtrante HCEA dépend de la différence entre la pression
de l’air interstitiel et la pression interstitielle.
3.1.4.2
filtre à bas coefficient d’entrée d’air
filtre BCEA
pointe filtrante (3.1.4) dont la taille des pores est comparativement grande, ce qui lui confère une
résistance moindre et permet facilement le passage de l’air et de l’eau
Note 1 à l'article: Couramment, les pointes filtrantes à bas coefficient d’entrée d’air ont des diamètres de pores
situés entre 20 µm et 50 µm.
3.1.5
massif filtrant
matériau perméable, placé autour d’une section crépinée (fentes ou trous) d’un piézomètre (3.1) ouvert,
ou autour de la pointe filtrante (3.1.4), permettant à l’eau d’atteindre le dispositif de mesure (3.1.7)
3.1.6
bouchon
couche dans un trou de forage, constituée d'un matériau de perméabilité appropriée et permettant une
séparation hydraulique de deux aquifères (3.10)
Note 1 à l'article: Les bouchons servent généralement à confiner une zone de prise (3.1.1).
3.1.7
dispositif de mesure
partie du système de piézomètre (3.1) utilisée pour mesurer le niveau piézométrique (3.4) dans un
système ouvert (3.6), ou la pression interstitielle (3.2) dans un système fermé (3.7)
Note 1 à l'article: Pour un système ouvert (3.6), le dispositif de mesure est couramment un dispositif de mesure
de niveau d’eau (3.1.7.1) dans le cas de mesures manuelles, ou un capteur de pression dans le cas de mesures
automatiques.
Note 2 à l'article: Pour un système fermé (3.7), le dispositif de mesure est généralement un capteur de pression à
membrane (voir 7b à la Figure 1.b). La membrane sépare un réservoir (3.1.2) et une chambre interne située dans
le capteur. La déflexion de la membrane dépend de la pression interstitielle (3.2) (voir la Figure 3).
Note 3 à l'article: Pour les systèmes fermés, le dispositif de mesure est souvent appelé piézomètre, au sens strict
du terme.
3.1.7.1
dispositif de mesure de niveau d’eau
dispositif de mesure comportant un ruban de mesure dont la longueur est graduée et une extrémité qui
active un signal (lumineux ou sonore) lorsqu’elle entre en contact avec l’eau
Note 1 à l'article: On utilise couramment un dispositif de mesure de niveau d’eau pour les mesures manuelles
dans les systèmes ouverts (3.6) ou lors de la procédure d'installation des piézomètres (3.1).
3.1.7.2
piézomètre électrique
piézomètre (3.1) dans lequel le dispositif de mesure (3.1.7)comporte une membrane dont la déformation
sous l’effet de la pression interstitielle (3.2) est mesurée par un capteur électrique
Note 1 à l'article: Les piézomètres électriques reposent couramment sur des capteurs à jauge de contrainte,
piézo-électriques, à corde vibrante ou capacitifs. Certains dispositifs d’acquisition des données prennent en
charge tous les types de piézomètre électrique.
Note 2 à l'article: Voir la Figure 3.
3.1.7.3
piézomètre à fibre optique
piézomètre (3.1) dans lequel le dispositif de mesure (3.1.7) de la pression comporte une membrane dont
la déformation est mesurée par un capteur optique
Note 1 à l'article: Les piézomètres à fibre optique ne nécessitent pas de liaison électrique entre le dispositif
d’affichage et le capteur.
Note 2 à l'article: Les piézomètres à fibre optique nécessitent un dispositif d’affichage dédié.
3.1.7.4
piézomètre pneumatique
piézomètre (3.1) dans lequel le dispositif de mesure (3.1.7) comporte une vanne qui est ouverte de
manière pneumatique par la pression d'un gaz, laquelle est exercée depuis l’extérieur par l’intermédiaire
de tubes remplis de gaz, et fermée par la pression interstitielle (3.2)
Note 1 à l'article: Voir la Figure 4.
3.2
pression interstitielle
u
pression de l’eau dans les vides du terrain ou d’un remblai, par rapport à la pression atmosphérique
Note 1 à l'article: La pression interstitielle est la différence entre la contrainte totale et la contrainte effective
dans un terrain saturé (voir les Références [6] et [7]).
Note 2 à l'article: Dans le cas des roches, le terme associé est pression de l’eau des fissures.
Note 3 à l'article: Un sol ou un remblai dont les pores sont entièrement remplis d’eau est dit «saturé».
Note 4 à l'article: Les mesures de pression interstitielle peuvent donner des valeurs positives ou négatives (voir
la Référence [8] et l’Annexe F). Les instruments qui mesurent directement des pressions interstitielles négatives
sont parfois appelés «tensiomètres», mais ils n’entrent pas dans le champ d’application du présent document
(voir ISO 11276).
Note 5 à l'article: Les mesures de la pression interstitielle peuvent être affectés par les changements de la
pression atmosphérique (voir 5.4.1 et Annexe A).
3.3
hauteur de charge
ψ
rapport u/γ de la pression interstitielle u (3.2) et du poids spécifique de l’eau γ , au-dessus d’un point
e e
Note 1 à l'article: Pour un système ouvert (3.6), elle est proportionnelle à la différence de hauteur entre le niveau
piézométrique (3.4) et le niveau du point de mesure (3.15) (voir Figure 1).
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3.4
niveau piézométrique
z
e
hauteur à laquelle l’eau s’élèvera dans un piézomètre à tube ouvert (3.6.1) et à laquelle la pression de
l’eau dans le terrain est égale à celle de l’atmosphère ambiante
Note 1 à l'article: Le niveau piézométrique z est la somme de la hauteur géométrique z et de la hauteur de charge
e
ψ (3.3): z = z + u/γ .
e e
Note 2 à l'article: Voir la Figure 1.
3.5
surface de la nappe phréatique
hauteur à laquelle la pression interstitielle u (3.2) est nulle
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
Note 2 à l'article: On parle également de «surface phréatique».
Note 3 à l'article: Le niveau de la nappe phréatique est le niveau de la surface de la nappe phréatique à la
coordonnée géographique considérée.
3.6
système ouvert
système de piézomètre ouvert
système d’instrument de terrain dans lequel le fluide est en contact direct avec l’atmosphère et dans
lequel est mesuré le niveau piézométrique (3.4) au niveau du point de mesure (3.15)
3.6.1
piézomètre à tube ouvert
système de piézomètre ouvert (3.6), consistant en un tube (installé dans le terrain) qui, au niveau de son
extrémité supérieure, est ouvert à l’atmosphère et comporte une section crépinée, située dans la zone
de prise (3.1.1)
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1 a)
Note 2 à l'article: Le diamètre interne du tube est généralement compris entre 19 mm et 60 mm.
3.6.2
piézomètre Casagrande
piézomètre à tube ouvert (3.6.1) comportant un ou deux tubes de diamètre interne comparativement
plus petit et une pointe filtrante (3.1.4) poreuse au niveau du point de mesure (3.15)
Note 1 à l'article: Voir 5.2.2.4, la Figure 2 et la Référence [9].
3.6.3
puits de contrôle
piézomètre à tube ouvert (3.6.1) comportant un tube de grand diamètre interne (généralement
≥ 100 mm)
Note 1 à l'article: Sous réserve que le temps de réponse (3.9) soit satisfaisant, un puits de contrôle peut être utilisé
comme piézomètre (3.1) à tube ouvert (voir l'Annexe D)
Note 2 à l'article: Un puits de contrôle est souvent utilisé pour prélever des échantillons d’eau souterraine ou
pour effectuer des essais de pompage.
3.6.4
puits d’observation
tube ouvert à l’intérieur d'un trou de forage, dans lequel la zone de prise (3.1.1) n’est pas confinée
Note 1 à l'article: Les puits d’observation sont souvent incorrectement appelés piézomètres à tube ouvert (3.6.1). Ne
comportant pas de bouchon (3.1.6), les puits d'observation ne peuvent pas être classés comme des piézomètres (3.1).
Note 2 à l'article: Voir 5.2.2.3.2.
3.7
système fermé
système de piézomètre fermé
système de mesure dans lequel le réservoir (3.1.2) n’est pas en contact direct avec l’atmosphère et dans
lequel la pression au sein du fluide est mesurée à l’aide d'un dispositif de mesure (3.1.7) de la pression
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1 b)
Note 2 à l'article: Exemples de dispositif de mesure de la pression, utilisés dans des systèmes fermés: capteurs
électriques, capteurs à fibre optique et à vanne à membrane.
3.7.1
piézomètre à membrane
système fermé (3.7) pourvu d'une pointe filtrante (3.1.4), d'un petit réservoir (3.1.2) et d’une membrane
qui sépare l’eau interstitielle du système de mesure
Note 1 à l'article: La déformation de la membrane est mesurée et le signal est conduit par un câble jusqu’à un
endroit accessible
Note 2 à l'article: Les piézomètres à membrane peuvent être des piézomètres électriques (3.1.7.2) ou des
piézomètres à fibre optique (3.1.7.3).
Note 3 à l'article: La pression est mesurée à proximité de la pointe filtrante.
3.7.2
piézomètre à tubes hydrauliques jumelés fermés
système fermé (3.7) comportant une pointe filtrante (3.1.4) en céramique poreuse située dans une zone
de prise (3.1.1) et reliée à un site distant par l’intermédiaire de tubes jumelés remplis de fluide
Note 1 à l'article: La mesure de pression a lieu au niveau du site distant, pas au niveau de la pointe filtrante. Les
mesures doivent être ajustées pour tenir compte des différences d’élévation entre la pointe filtrante et le site
distant.
3.7.3
piézomètre à sonde
système fermé (3.7) dans lequel un dispositif de mesure (3.1.7) amovible est inséré dans un tube, lequel
est équipé d’un ou plusieurs orifices de mesure, chacun étant situé au niveau d'une zone de prise (3.1.1)
3.8
piézomètre multi-niveau
système comportant plusieurs points de mesure (3.15) placés de manière permanente à différentes
hauteurs dans le sol, chaque point de mesure ayant sa propre zone de prise (3.1.1)
3.9
retard hydrodynamique
temps de réponse
durée qui s’écoule entre un changement de la pression interstitielle (3.2) dans le sol et le changement
correspondant de la mesure
Note 1 à l'article: Le retard dépend en premier lieu du type et des dimensions du piézomètre (3.1) (en particulier
de la taille du réservoir (3.1.2)), de la perméabilité du sol et de la procédure d’installation (voir l'Annexe D).
Note 2 à l'article: L’expression «temps de réponse lent» associé à un piézomètre, est synonyme d’un retard
hydrodynamique long.
3.10
aquifère
masse de roche ou de sol perméable apte à contenir et à transmettre les eaux souterraines
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3.11
aquifère non confiné
aquifère (3.10) dans lequel la surface de l'eau souterraine correspond à sa limite supérieure
3.12
aquifère confiné
aquifère (3.10) qui est délimité au-dessus et au-dessous par des aquicludes (3.14)
3.13
couche de confinement
couche de roche ou de sol peu perméable qui restreint l'écoulement des eaux souterraines et sépare les
aquifères (3.10)
3.14
aquiclude
masse de sol ou de roche de très faible transmissivité, qui empêche efficacement l'eau de s'écouler dans
le terrain
3.15
point de mesure
point dans le sol auquel fait référence la pression interstitielle (3.2)
4 Symboles et termes abrégés
Symbole Nom Unité
A est l’aire de la section du tube piézométrique m
d diamètre du trou de forage / diamètre de la zone de prise m
D diamètre d’un tube piézométrique m
F facteur de prise —
PE Pleine échelle
SNP surface de la nappe phréatique m
HCEA haut coefficient d’entrée d’air —
k conductivité hydraulique du sol m/s
s
k conductivité hydraulique du coulis m/s
g
L longueur de la zone de prise m
BCEA bas coefficient d’entrée d’air —
P pression kPa
q résistance à la compression non confinée Pa
u
NR niveau de référence —
t temps s
u pression interstitielle kPa
z hauteur géométrique m
z hauteur géométrique du point de mesure m
pm
z niveau piézométrique m
e
γ poids spécifique de l’eau kN/m
e
ψ hauteur de charge m
5 Instruments
5.1 Généralités
5.1.1 Il convient de faire la distinction entre les systèmes de piézomètre ouverts et fermés (voir le
Tableau 1 et la Figure 1).
Tableau 1 — Types de piézomètre
N° Type Sous-type Caractéristiques
Un filtre et un réservoir sont installés dans le sol et
ouverts à l’atmosphère.
Le dispositif de mesure peut être récupéré. Les valeurs
— piézomètre à tube ouvert
Système de
peuvent être relevées manuellement ou automatiquement.
piézomètre
1 — puits de contrôle
Un avantage des systèmes ouverts est la possibilité
ouvert (voir
de comparer les mesures automatiques aux mesures
5.2)
— piézomètre Casagrande
manuelles.
Dans les sols à faible perméabilité, le temps de réponse
des piézomètres ouverts peut ne pas être approprié.
Un filtre, un réservoir et un capteur de pression sont
— piézomètre électrique, à
installés dans le sol et isolés de l’atmosphère.
fibre optique ou à sonde
Système de
piézomètre Possibilité d’utiliser des capteurs de pression récupé-
2 — piézomètre pneumatique
fermé (voir rables avec certains systèmes spéciaux.
5.3)
— piézomètre à tubes
Les systèmes fermés ont en général un retard plus court
jumelés
que les systèmes ouverts.
5.1.2 Il est recommandé que le choix entre les systèmes ouverts ou fermés s’appuie sur le plan de
surveillance (voir l’ISO 18674-1:2015, 4.3) et en tenant compte des conditions de charge et du retard
hydrodynamique du système.
NOTE 1 Le choix entre un système ouvert ou fermé est crucial et peut être un facteur décisif de succès
ou d'échec de la mesure. Par exemple, dans des conditions non drainées, un système ouvert ne suivra pas
correctement les véritables changements de pression d'eau interstitielle (voir Annexe D).
NOTE 2 Les conditions climatiques jouent également un rôle important lors du choix entre un système ouvert
ou fermé. Par exemple, lorsqu’il existe un risque de gel, il est préférable de choisir un système fermé.
5.1.3 Il est recommandé que la zone de prise du filtre se limite à une section verticale courte appropriée
de l’aquifère.
NOTE Les pressions de l’eau interstitielle peuvent varier avec la profondeur ou dans les aquifères stratifiés
ou lorsqu'il existe une circulation verticale de l’eau souterraine.
5.1.4 Tous les composants et l’équipement destiné à être installé dans le sol doivent avoir une
résistance suffisante aux charges mécaniques et aux attaques chimiques par les constituants de l’eau
souterraine. Toute réaction entre les matériaux utilisés et le terrain, en particulier les conséquences des
divers potentiels électrochimiques, par exemple les effets galvaniques, doit être évitée.
NOTE Les différences de potentiel électrochimique peuvent entraîner une modification de la pression
interstitielle. Cet effet émane des gaz générés par les courants électriques créés par l'utilisation de différents
métaux ou alliages dans la pointe du piézomètre et/ou le matériau du filtre.
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a)  Système ouvert b)  Système fermé
Légende
NS niveau du terrain A zone non saturée SNP B zone saturée SNP
I aquifère non confiné II Aquiclude ou aquitard III aquifère confiné
z niveau piézométrique dans III SNP surface de la nappe phréatique NR niveau de référence (par ex.
e
dans I niveau de la mer)
1a dispositif de mesure de niveau d’eau1b unité de lecture avec baromètre2a couvercle supérieur avec
évent et embase
2b embase 3a tube piézométrique 3b câble de signal
4 remblai 5 paroi du trou de forage 6 bouchon
7a section crépinée (fentes ou trous) 7b dispositif de mesure de la 7b1 réservoir avec pointe filtrante
pression
7b2 chambre interne du capteur 7e bouchon inférieur 8 massif filtrant
9 zone de prise 10 hauteur de charge 11 élévation du point de mesure
par rapport au NR
Figure 1 — Types de systèmes de piézomètre
5.2 Systèmes de piézomètre ouverts
5.2.1 Généralités
5.2.1.1 Un système de piézomètre ouvert doit comprendre les composants suivants: un filtre autour du
point de mesure, un bouchon au-dessus du filtre et un tube crépiné qui s’étend depuis le filtre à travers le
bouchon jusqu'à la surface du sol.
EXEMPLE Voir la Figure 1 a).
NOTE 1 La pression de l’eau au niveau piézométrique est en équilibre avec la pression atmosphérique.
NOTE 2 Si le trou de forage s’étend plus profond que la zone de prise, un bouchon est placé sous le filtre. Les
bonnes pratiques préconisent également de placer un bouchon sous le filtre lorsqu’un écoulement horizontal est
nécessaire (par ex. pour effectuer des essais sous charge variable croissante ou décroissante).
5.2.1.2 Le point de mesure d’un piézomètre ouvert est défini comme le point médian de la zone de prise.
NOTE 1 Le niveau piézométrique, mesuré au niveau du point de mesure d’un piézomètre ouvert est influencé
par la zone de prise. On suppose une distribution de la pression hydrostatique sur la hauteur de la zone de prise.
NOTE 2 Pour un piézomètre ouvert, le point de mesure n’est pas lié à la position du dispositif de mesure. Par
exemple, lorsqu'un capteur de pression est utilisé avec un piézomètre ouvert, le point de mesure reste le centre
de la zone de prise, qui n’est généralement pas la position du capteur de pression.
5.2.1.3 Afin que le niveau de l’eau à l’intérieur du tube puisse varier sans restriction, le couvercle
supérieur du tube piézométrique doit être équipé d’un évent.
5.2.1.4 Les mesures peuvent être conduites soit en déterminant le niveau piézométrique (par ex.
à l’aide d’un dispositif de mesure de niveau d’eau) soit en mesurant la pression de l’eau dans le tube
piézométrique à une profondeur spécifiée sous le niveau piézométrique (par ex. à l’aide d’un capteur de
pression). Lorsque le niveau piézométrique est déterminé à l’aide d’un capteur de pression, il convient
d’envisager une compensation des variations de la pression atmosphérique (voir 5.4).
5.2.1.5 En cas de conditions artésiennes et de débordement du piézomètre, celui-ci peut être prolongé
à un niveau supérieur au niveau piézométrique le plus élevé ou le système ouvert peut être converti
en système fermé (voir 5.3), par exemple en scellant un manomètre sur l'extrémité supérieure du
piézomètre.
5.2.2 Types de systèmes de piézomètre ouverts
5.2.2.1 Généralité
Les systèmes de piézomètre ouverts peuvent répondre aux types suivants:
— Piézomètre à tube ouvert
— Puits de contrôle
— Piézomètre Casagrande
5.2.2.2 Piézomètre à tube ouvert
Un piézomètre à tube ouvert doit comporter les éléments suivants:
— un tube rectiligne d’un diamètre interne d’au moins 12 mm;
NOTE 1 Ce diamètre interne minimum est généralement nécessaire pour les systèmes à tube
piézométrique ouvert à évacuation d’air spontanée.
NOTE 2 Les principaux éléments à prendre en compte lors du choix du diamètre interne sont les conditions
du sol et le retard hydrodynamique. Les tubes de plus grand diamètre ont des retards hydrodynamiques
plus longs.
— une section crépinée (fentes ou trous) dans la partie inférieure du tube piézométrique;
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NOTE 3 Dans le cas d'une utilisation dans un sol très perméable présentant des variations hydrauliques
de grande ampleur et rapides, les ouvertures du tube crépiné (fentes ou trous) doivent être suffisamment
grandes pour réduire au minimum la résistance à l'écoulement.
— un massif filtrant autour de la section crépinée (fentes ou trous) du tube piézométrique, conformément
à 5.5.1.1 et 5.5.1.2;
— un bouchon d'étanchéité d'au moins 1 m au-dessus du massif filtrant pour confiner la zone de prise
et éviter que l'eau de pluie ne pénètre directement dans le système piézométrique;
NOTE 4 Lorsque des billes d'argile sont utilisés pour former un joint d'étanchéité, il est de bonne pratique
d'avoir au moins 1 m de bouchon en dessous du niveau de la nappe phréatique afin de permettre aux billes de
gonfler. Lorsque cela n'est pas possible, il est conseillé d'utiliser un mélange de coulis comme bouchon.
— un bouchon d’étanchéité d’au moins un mètre de long dans une couche de confinement. Il est
recommandé d’ajuster l’emplacement et la longueur du bouchon aux conditions locales du sol.
5.2.2.3 Puits de contrôle
5.2.2.3.1 Un puits de contrôle (voir 3.6.3) comportant les bouchons appropriés peut être utilisé comme
piézomètres à tube ouvert (voir 5.2.2.2), sous réserve que le temps de réponse soit acceptable.
5.2.2.3.2 Il convient de distinguer clairement les puits de contrôle des puits d'observation. Comme
il n’est a priori pas possible de connaître le régime phréatique, l’utilisation de puits d'observation est
fortement découragée.
NOTE Les puits d’observation (voir 3.6.4) ne sont pas classés parmi les piézomètres car ils ne comportent
pas de bouchons et peuvent donc établir une connexion entre différents aquifères et ainsi perturber le régime
phréatique. Le recours à des puits d’observation est limité à la mesure du niveau de la nappe phréatique dans la
couche supérieure du sol dans laquelle, à partir du niveau de la nappe phréatique, la pression de l’eau augmente
uniformément avec la profondeur.
5.2.2.4 Piézomètre Casagrande
5.2.2.4.1 Un piézomètre Casagrande doit comporter les composants suivants:
— un filtre à bas coefficient d’entrée d’air constitué d’un matériau approprié tel que du sable de quartz,
un matériau céramique, un métal fritté ou un plastique poreux, placé dans un trou de forage;
— un ou deux tubes piézométriques de diamètre interne comparativement petit, reliés au filtre et
rejoignant la surface.
NOTE 1 Voir la Figure 2.
NOTE 2 Le diamètre des tubes piézométriques est en général de 12 mm. Des diamètres internes plus petits
peuvent être utilisés, mais il est possible que cela empêche la désaération spontanée.
5.2.2.4.2 Avec les tubes doubles, le piézomètre peut être rincé afin d’éliminer du système l’air et/ou les
particules de sol.
NOTE 1 Avec les tubes doubles (voir la Figure 2 b)), le diamètre des tubes peut être inférieur à 12 mm.
NOTE 2 L’utilisation d'un tube de plus grand diamètre (voir la Figure 2 c)) permet l’installation d’un dispositif
de mesure de la pression à l’intérieur du tube piézométrique. Le dispositif peut être récupéré et remis en place ou
remplacé.
NOTE 3 L'utilisation d’un raccord d’extrémité spécial (voir 9 à la Figure 2 c)), permet de convertir un
piézomètre Casagrande en système de piézomètre fermé. Le ou les tube(s) peuvent être fermés par un dispositif
qui comprend un capteur de pression et une solution appropriée pour sceller le ou les boîtier(s).
a)  Tube piézométrique simple b)  Tube piézométrique double c)  Tube piézométrique simple
(avec D courant) (avec petit D ) (avec grand D )
i i i
Légende
1 filtre poreux 4 bouchon 7 second tube permettant le rinçage
2 massif filtrant (filtre à sable) 5 remblaiement 8 tube de plus grand diamètre
3 paroi de forage 6 tube de petit diamètre permettant l'installation d'un capteur
de pression
9 connexion de la pointe filtrante
(facultatif)
Figure 2 — Piézomètre Casagrande, présentant différents raccordements à la surface
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5.3 Systèmes de piézomètre fermés
5.3.1 Généralités
5.3.1.1 Les systèmes de piézomètre fermés doivent comporter les composants présentés dans le
Tableau 2. Les composants du système dépendent de la méthode d’installation.
Tableau 2 — Composants des piézomètres en fonction de la méthode d’installation
Composant du piézomètre
Méthode
Pointe filtrante au Massif filtrant
Bouchon au-dessus
d’installation
niveau du point de autour de la pointe Dispositif de mesure
du massif filtrant
mesure filtrante
traditionnelle + + + +
scellement
a
+ + +
intégral
b
foncée + - + +
enfoui + + - +
Légende
+ indispensable
-  absent
a
Le coulis tient lieu de massif filtrant et de bouchon, voir 6.1.3.
b
La pointe filtrante est enfoncée dans le terrain et est en contact direct avec le terrain, voir 6.1.3.
EXEMPLE  Pour les systèmes fermés installés de manière traditionnelle, voir la Figure 1 b).
NOTE  La pression de l'eau au niveau du dispositif de mesure de la pression n'est pas nécessairement en équilibre avec la
pression atmosphérique
5.3.1.2 Le point de mesure correspond à l’emplacement de la membrane, qui est adjacente à la pointe
filtrante.
NOTE Lorsqu’un massif filtrant est présent autour de la pointe filtrante, la pression mesurée au niveau de la
membrane est influencée par la zone de prise et ne représente pas nécessairement la pression au niveau du point
de mesure dans le sol.
5.3.1.3 Les dispositifs de mesure de la pression, ou certains de leurs composants, doivent être placés
directement à proximité de la pointe filtrante ou au niveau de la surface du sol. Le dispositif placé à
proximité de la pointe filtrante peut être soit un capteur de pression à membrane (voir la Figure 3), soit
une vanne à membrane (voir la Figure 4). Les dispositifs de mesure situés au niveau de la surface du sol
peuvent être des manomètres (voir la Figure 5), des unités d’affichage et/ou des panneaux de commande.

a) Capteur de piézomètre à membrane (schéma) b) Types de capteurs à membrane possible
Légende
u pression interstitielle 5 câble de signal
1 pointe filtrante 5a câble électrique
2 réservoir rempli d'eau 5b fibre optique
3 membrane 6 chambre interne
4 capteur
4a corde vibrante
4b jauge de contrainte
4c jauge à fibre optique qui mesure la distance
au diaphragme
Figure 3 — Capteurs de pression à membrane des différents types de systèmes de
piézomètre fermés
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Légende
1 alimentation en gaz
2 manomètre
3 tube d’entrée
4 tube d’évacuation
4a  évent à l’atmosphère
5 paroi du trou de forage
6 bouchon
7 corps du dispositif de mesure de pression
7a  valve de pression (membrane flexible)
7b  réservoir rempli d’eau
7c  pointe filtrante (BCEA)
8 massif filtrant
NOTE Cette figure est issue de la Référence [10].
Figure 4 — Piézomètre pneumatique (schéma)
Légende
ze niveau piézométrique
1 terrain
2 poi
...