ISO 22476-4:2021
(Main)Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 4: Prebored pressuremeter test by Ménard procedure
Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 4: Prebored pressuremeter test by Ménard procedure
This document specifies equipment requirements, the execution of and reporting on the Ménard pressuremeter test. This document describes the procedure for conducting a Ménard pressuremeter test in natural grounds, treated or untreated fills, either on land or off-shore. The pressuremeter tests results of this document are suited to a quantitative determination of ground strength and deformation parameters. They can yield lithological information in conjunction with measuring while drilling performed when creating the borehole (according to ISO 22476-15). They can also be combined with direct investigation (e.g. sampling according to ISO 22475-1) or compared with other in situ tests (see EN 1997-2).
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place — Partie 4: Essai pressiométrique dans un forage préalable selon la procédure Ménard
Le présent document spécifie des exigences relatives à l’appareillage, à l’exécution et aux rapports pour un essai pressiométrique Ménard. Le présent document décrit le mode opératoire pour conduire un essai au pressiomètre Ménard dans des terrains naturels, dans des couches traitées ou non traitées, sur terre ou en milieu maritime. Les résultats des essais pressiométriques du présent document permettent une détermination quantitative de la résistance du terrain et des paramètres de déformation. Ils peuvent fournir des informations lithologiques en conjonction avec les mesures effectuées au cours du forage (selon l'ISO 22476-15). Ils peuvent aussi être combinés avec des investigations directes (par exemple des essais conformes à l’ISO 22475-1) ou comparés à d’autres essais in situ (voir l’EN 1997-2).
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22476-4
Second edition
2021-09
Geotechnical investigation and
testing — Field testing —
Part 4:
Prebored pressuremeter test by
Ménard procedure
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place —
Partie 4: Essai pressiomètrique dans un forage préalable selon la
procédure Ménard
Reference number
©
ISO 2021
© ISO 2021
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Published in Switzerland
ii © ISO 2021 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols . 3
4 Equipment . 6
4.1 General description . 6
4.2 Pressuremeter probe . 6
4.2.1 General. 6
4.2.2 Probe with flexible cover . 8
4.2.3 Probe with flexible cover and an additional more rigid protection . 8
4.2.4 Probe with flexible cover and slotted tube. 9
4.3 Connecting lines and injected fluid .10
4.4 Pressure and volume control unit .11
4.4.1 General.11
4.4.2 Measurement and control .11
4.4.3 Data logger .12
5 Test procedure .12
5.1 Assembling the parts .12
5.2 Calibration and corrections .13
5.3 Pressuremeter test pocket and probe placing .13
5.4 Preparation for testing .13
5.5 Establishing the loading programme .14
5.6 Establishing the pressure of the guard cells for tri-cell probes .15
5.7 Expansion .15
5.7.1 General.15
5.7.2 Readings and recordings .15
5.7.3 End of test .16
5.8 Back-filling of the pockets .16
5.9 Safety requirements .16
6 Test results .16
6.1 Data sheet and field print-out or display .16
6.1.1 Data sheet for type A control unit .16
6.1.2 Site print-out for type B and C control units .17
6.1.3 Raw pressuremeter curve .17
6.2 Corrected pressuremeter curve .17
6.3 Calculated results.18
7 Reporting .19
7.1 General .19
7.2 Field report .19
7.3 Test report .19
7.3.1 General.19
7.3.2 Ménard pressuremeter test report .19
7.3.3 Pressuremeter tests log .20
Annex A (normative) Geometrical features of pressuremeter probes .22
Annex B (normative) Calibration and corrections .24
Annex C (normative) Placing the pressuremeter probe in the ground .33
Annex D (normative) Obtaining pressuremeter parameters .41
Annex E (normative) Uncertainties .51
Annex F (informative) Pressuremeter test records .53
Bibliography .60
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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
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of 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
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 182, Geotechnics, in collaboration with
the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 341, Geotechnical
Investigation and Testing, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and
CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 22476-4:2012), which has been
technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— types of probes;
— correction procedures;
— probe placing techniques in Annex C;
— clarification of D;
— harmonization of terms and symbols.
A list of all parts in the ISO 22476 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
Introduction
The Ménard pressuremeter test is performed by the radial expansion of a cylindrical probe of a
minimum slenderness of 6, placed in the ground (see Figure 1). During the injection of the fluid volume
in the probe, the inflation of the measuring cell first brings the outer cover of the probe into contact
with the pocket wall and then producing ground displacement. Pressure applied to and the associated
radial expansion of the probe are measured either by volume or radial transducers and recorded so as
to obtain the stress-strain relationship of ground as tested.
Key
1 ground surface p applied pressure
2 ground A-A axial section
3 pressuremeter test pocket B-B cross section
4 expanding pressuremeter probe
Figure 1 — Principle of a Ménard pressuremeter test
Together with results of investigations with ISO 22475-1 being available or at least with identification and
description of the ground according to ISO 14688-1 and ISO 14689 obtained during the pressuremeter
vi © ISO 2021 – All rights reserved
test operations, the tests are performed in order to obtain the quantitative determination of a ground
profile, including
— the Ménard pressuremeter modulus E ,
M
— the Ménard pressuremeter limit pressure p , and
lM
— the Ménard creep pressure p .
f
NOTE 1 This document fulfils the requirement for the Ménard pressuremeter test, as part of geotechnical
investigation and testing according to EN 1997-1 and EN 1997-2.
NOTE 2 This document refers to a probe historically described as the “60 mm (also called BX) G type probe”,
that corresponds to a 58 mm diameter probe with a drilling diameter between 60 mm and 66 mm with a pressure
limitation of 5 MPa. If specified by the relevant authority or agreed for a specific project by the relevant parties, a
different pressure, not higher than 8 MPa, can be set.
NOTE 3 G type probe refers to probes with an external cover creating guard cells (see 4.2).
NOTE 4 Ménard pressuremeter tests can be carried out with other diameter probes such as 32 mm, 44 mm and
76 mm probes.
NOTE 5 Examples of other probe and pocket drilling dimensions are indicated in Table 1.
Table 1 — Probe and pocket drilling dimensions
Probe Probe Drilling diameter
(mm)
Designation Diameter Min Max
mm
AX 44 46 52
NX 70/74 74 80
NOTE 6 Tests with maximum pressures higher than 8 MPa are dealt by ISO 22476-5.
NOTE 7 For the scope of this document (and the associated measuring device and maximum uncertainties
given in Table E.1), E values up to 500 MPa (that can be determined by calculation) can be commonly obtained.
M
Enhancement of equipment to reduce uncertainties can be implemented to increase the range of measurements.
For example, use of GA type equipment and of a shunt for volume measurement can allow measuring E values
M
up to 10 000 MPa. Uncertainty calculation can be used to confirm the relevance of these pressuremeter moduli.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 22476-4:2021(E)
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 4:
Prebored pressuremeter test by Ménard procedure
1 Scope
This document specifies equipment requirements, the execution of and reporting on the Ménard
pressuremeter test.
This document describes the procedure for conducting a Ménard pressuremeter test in natural grounds,
treated or untreated fills, either on land or off-shore.
The pressuremeter tests results of this document are suited to a quantitative determination of ground
strength and deformation parameters. They can yield lithological information in conjunction with
measuring while drilling performed when creating the borehole (according to ISO 22476-15). They can
also be combined with direct investigation (e.g. sampling according to ISO 22475-1) or compared with
other in situ tests (see EN 1997-2).
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 14688-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of soil — Part 1:
Identification and description
ISO 14689, Geotechnical investigation and testing — Identification, description and classification of rock
ISO 22475-1, Geotechnical investigation and testing – Sampling by drilling and excavation and ground
water measurements – Part 1: Technical principles for execution
ISO 22476-15, Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 15: Measuring while drilling
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply:
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1.1
pressuremeter probe
cylindrical flexible probe which can be expanded by the application of hydraulic pressure and/or
pressurised gas
3.1.2
pressuremeter control unit
set of suitable devices capable of supplying fluid and/or gas pressure to the probe, to adjust pressure
steps and take readings of the probe’s pressure and the volume or radius of the measuring cell
3.1.3
connecting line
cable that connects the control unit to the probe, delivers fluid and/or gas pressure in the measuring
and guard cells
3.1.4
pressuremeter test pocket
circular cylindrical cavity formed in the ground to receive a pressuremeter probe (3.1.1)
Note 1 to entry: See Annex C.
3.1.5
pressuremeter borehole
borehole in which pressuremeter test pockets (3.1.4) with circular cross sections are made in the ground,
and into which the pressuremeter probe (3.1.1) is to be placed
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.1.6
Ménard pressuremeter test
process during which a pressuremeter probe (3.1.1) is inflated in the pressuremeter test pocket (3.1.4) and
the resulting pocket expansion is measured as a function of time and pressure increments according to
a defined programme
Note 1 to entry: See Figure 4.
3.1.7
pressuremeter sounding
sequence of Ménard pressuremeter tests (3.1.6) executed from the same station in the pressuremeter
borehole (3.1.5)
3.1.8
pressure reading
pressure as read at the control unit (CU) elevation in the fluid and/or gas circuit supplying the
measuring cell
3.1.9
pressure loss
difference between the pressure inside the probe and the pressure applied to the pressuremeter test
pocket (3.1.4) wall
3.1.10
volume loss
volume readings on the control unit while probe is kept at constant external diameter
Note 1 to entry: They are due to system compressibility (including membrane, probe, tubing, fluid and control
unit).
3.1.11
raw pressuremeter curve
graphical plot of the injected volumes recorded at time 60 s, noted V , versus the applied pressure at
each pressure step, p
r
2 © ISO 2021 – All rights reserved
3.1.12
corrected pressuremeter curve
graphical plot of the corrected volumes V or radial displacements versus the corrected pressure p
i
Note 1 to entry: See Figure 5.
3.1.13
pressuremeter creep
difference in volumes recorded at 60 s and at 30 s at each pressure step: V – V = V
60 30 60/30
3.1.14
corrected pressuremeter creep curve
graphical plot of the corrected pressuremeter creep versus the corrected applied pressure at each
,
pressure step
Note 1 to entry: See Figure 5.
3.1.15
pressuremeter log
graphical report of the results of the pressuremeter sounding (3.1.7), together with all the information
gathered during the drilling
Note 1 to entry: See F.3.
3.1.16
Ménard pressuremeter modulus
modulus obtained from the section between (p V ) and (p V ) of the pressuremeter curve
1, 1 2, 2
Note 1 to entry: See Figure D.6.
3.1.17
Ménard pressuremeter limit pressure
pressure at which the volume of the pressuremeter test pocket (3.1.4) at the depth of the measuring cell
has doubled its original volume
Note 1 to entry: See Figure D.5.
3.1.18
pressuremeter creep pressure
pressure defined as the intersection of two straight lines fitted on the creep curve
Note 1 to entry: See Figure D.4.
3.1.19
operator
person who carries out the test
3.1.20
casing
lengths of tubing inserted into a borehole to prevent the hole caving in or to prevent the loss of flushing
medium to the surrounding formation, above pocket location
3.2 Symbols
For the purposes of this document, the symbols in Table 2 apply:
Table 2 — Symbols
Symbol Description Unit
3 3
A, B Parameters for reciprocal curve fitting method cm , cm /MPa
Table 2 (continued)
Symbol Description Unit
A to A Parameters for hyperbolic curve fitting methods variable
1 6
a Apparatus volume loss coefficient cm /MPa
Parameters of power law type interpolation for the probe pressure loss correc-
b, c variable
tion
d, e Parameters of linear type interpolation for the probe volume loss correction variable
Outside diameter of the central measuring cell, including any additional protec-
d mm
c
tion such as a slotted tube
d Outside diameter of the inner part of the probe with slotted tube mm
ci
d Outside diameter of the guard cells mm
g
d Inside diameter of the calibration cylinder used for the volume loss calibration mm
i
Outside diameter of the central measuring cell during expansion as read on the
d cm
r
CU, before data correction
d Drilling tool diameter mm
t
E Ménard pressuremeter modulus MPa
M
K Factor to determine the differential pressure for tri-cell probes -
Length of the central measuring cell of the probe, when the cell membrane is
l mm
c
fixed on the probe steel core
l Length of each guard cell mm
g
l Length along the tube axis of the slotted section of the slotted tube mm
m
l Length of the calibration cylinder used for the volume loss calibration mm
p
l Length of the cover mm
t
m Parameter of power law type interpolation for the probe pressure loss correction -
m Minimum value, strictly positive, of the m slopes cm /MPa
E i
Slope of the corrected pressuremeter curve between the two points with coordi-
m cm /MPa
i
nates (p , V ) and (p , V )
i-1 i-1 i i
p Pressure applied to the ground after correction MPa
p Fluid or gas pressure in the measuring cell of the pressuremeter probe. MPa
c
p Correction for probe pressure loss MPa
e
p Pressure at the origin of the segment exhibiting the slope m MPa
E E
p' Pressure at the end of the segment exhibiting the slope m MPa
E E
p Ultimate pressure loss of the probe MPa
el
p Pressuremeter creep pressure MPa
f
p Pressure in the guard cells, read at the CU transducer elevation -
g
Hydrostatic pressure between the control unit indicator and the central measur-
p MPa
h
ing cell of the pressuremeter probe
p Pressuremeter corrected pressure MPa
i
p Ménard pressuremeter limit pressure of the ground MPa
lM
Ménard pressuremeter limit pressure as extrapolated by the double hyperbolic
p MPa
lMDH
method
p Ménard pressuremeter limit pressure as extrapolated by the hyperbolic method MPa
lMH
Ménard pressuremeter limit pressure as extrapolated by the reciprocal curve
p MPa
lMR
method
p Pressure loss of the central measuring cell membrane for a specific expansion MPa
m
Pressure in the measuring cell fluid or gas circuit, read at the CU transducer
p MPa
r
elevation
p Target pressure for each pressure step according to loading program MPa
t
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Table 2 (continued)
Symbol Description Unit
p Pressuremeter horizontal at rest pressure MPa
p Corrected pressure at the origin of the pressuremeter modulus pressure range MPa
p Corrected pressure at the end of the pressuremeter modulus pressure range MPa
t Time s
t Time the loading pressure level is held s
h
u Pore water pressure in the ground at the depth of the test MPa
s
Value, after zeroing and data correction, of the volume injected in the central
V cm
measuring cell and measured 60 s after starting a pressure step
Original volume of the central measuring cell, including the slotted tube, if appli-
V cm
c
cable
Value, after data correction, of the volume injected in the central measuring cell
V cm
E
for pressure p
E
Value, after data correction, of the volume injected in the central measuring cell
V’ cm
E
for pressure p’
E
V Correction for volume loss of the whole equipment
e
V Corrected volume cm
i
Value, after data correction, of the volume injected in the central measuring cell
V cm
L
when the original volume of the pressuremeter cavity has doubled
V The average corrected volume between V and V cm
m 1 2
Volume corresponding is the intercept on the volume axis of the straight line best
V fitting the data points on the p-V curve obtained in the volume loss calibration cm
p
test (see Figure B.2)
V Volume injected in the probe as read on the CU, before data correction cm
r
V Volume of the central measuring cell including the slotted tube cm
t
V Corrected volume at the origin of the pressuremeter modulus pressure range cm
V Corrected volume at the end of the pressuremeter modulus pressure range cm
Volume injected in the central measuring cell as read 30 s after the beginning of
V cm
the pressure step
Volume injected in the central measuring cell as read 60 s after the beginning of
V cm
the pressure step
Injected volume change from 30 s to 60 s after reaching the pressure step, also
V cm
60/30
called pressuremeter creep
V 60 s injected volume change between two successive pressure steps cm
60/60
z Elevation, positively counted above datum m
Elevation of the pressure measuring device for the fluid and/or gas injected in
z m
CU
the probe
z Elevation of the ground surface at the location of the pressuremeter sounding m
N
z Elevation of the measuring cell centre during testing m
p
Elevation of the ground water table (or free water surface in a marine or river
z m
w
environment)
β Coefficient used to determine the pressuremeter modulus pressure range ---
γ Unit weight of ground at the time of testing kN/m
γ Unit weight of the liquid injected in the central measuring cell kN/m
i
γ Unit weight of water kN/m
w
Δp Loading pressure increment MPa
Δp Initial pressure increment MPa
r Radius of the measuring cell for transducer i m
i
Table 2 (continued)
Symbol Description Unit
Δt Duration to achieve pressure step i s
i
δV Tolerance for volume measurement cm
-1
λ Rate of change of pressure head of gas at p per metre depth m
g k
ν Poisson’s ratio -
σ Total horizontal stress in the ground at test elevation kPa
hs
σ Total vertical stress in the ground at test depth kPa
vs
4 Equipment
4.1 General description
The pressuremeter shown schematically in Figure 2 shall include:
— the pressuremeter probe;
— the string of rods to handle the probe;
— the control unit (CU);
— the connecting lines between the control unit and the probe.
Some means of measuring the depth of the test with appropriate measurement error shall be provided
(see also Annex E).
4.2 Pressuremeter probe
4.2.1 General
The probe shall be made up of cylindrical cells of circular cross-section along the same axis (see
Figure 2). The probe shall consist of a hollow steel core with passages to inject the proper fluids to
inflate the cells. The steel core, on its outside curved surface, shall usually bear a network of grooves
which uniformly distribute the liquid (if relevant) in the measuring cell under the membrane, applying
a uniform pressure on the pressuremeter test pocket wall. The top of the core shall be threaded and
coupled to the string of rods handling the probe from ground level.
If the measuring cell has slenderness at least equal to 6, the probe may be mono-cell. Conversely the
probe may be tri-cell to respect this criterion. A central measuring cell membrane shall isolate the fluid
in the central measuring cell from the gas of the guard cells.
NOTE 1 Compliance with this criterion ensures that the stress field is two-dimensional.
The central measuring cell may be:
— covered by the cover creating guard cell (tri-cell G type probe);
— covered by the cover with specific membranes for guard cells (tri-cell E type probe);
— covered by the cover without guard cells (mono-cell type).
All probes can be equipped for volumetric measurement or by radial transducer or any device providing
a reliable measure of either probe volume or radius. Pressure can be measured at control unit level or
at probe level.
6 © ISO 2021 – All rights reserved
a) Tri-cell probe, G type, with measurement of b) Tri-cell probe, E type, with measurement of
volume of the measuring cell volume of the measuring cell
c) Mono-cell probe, with measurement of radial d) Tri-cell probe, with measurement of radial
displacement (optional) displacement
Key
1a pressurization, differential pressurization and injection devices
1b pressure and volume measuring devices
1c acquisition, storage and printing out of the data (required for CU type B and C)
2 connecting lines: 2a line for liquid injection
2b line for gas injection
3 depth measurement system 6 ground
4 rods 7 pressuremeter test pocket
5 pressuremeter probe 8 hollow probe body
5a upper guard cell 9 probe rod coupling
5b central measuring cell 10 transducers
5c lower guard cell
Figure 2 — Diagram of a Ménard pressuremeter
If expansion is followed by the volume of the measuring cell, the measuring cell shall be inflated by
injecting a liquid of low compressibility.
NOTE 2 Alternatively air can be used to inflate the measuring cell and the expansion followed by displacement
transducers.
Three types of pressuremeter probes shall be used depending of ground type and conditions according
to Annex C:
— hollow probe body with a flexible cover;
— hollow probe body with a flexible cover and an additional more rigid protection;
— hollow probe body with a flexible cover and a slotted steel tube.
These probes are respectively described in Figure 3 a) and Figure 3 b) and their geometrical features
are given in Table A.1.
The pressuremeter probe shall be capable of a volumetric expansion such as to enable assessing the
Ménard pressuremeter limit pressure within its pressure capabilities.
NOTE 3 For 60 mm probes and probes in 60 mm slotted tubes, 200 + V can be used, where 200 and V are in
c c
cm .
NOTE 4 For other dimensions of tri-cell probes and for mono-cell probes, a specific assessment can be made.
4.2.2 Probe with flexible cover
The probe includes:
— one measuring cell, with an outside diameter d and a minimum length l , which shall expand radially
c c
in a pocket and shall apply a uniform pressure to the pocket wall;
— two guard cells if applicable with an outside diameter d and a length l located above and below
g g
the central measuring cell. These cells shall be designed to apply to the pocket wall a pressure close
to, but not greater than, the pressure induced by the central measuring cell. These cells should be
inflated by gas pressure.
The tri-cell probe should be fitted with a central measuring cell membrane and a flexible cover sleeve.
The membrane and the flexible cover shall be fixed to the steel core with sealing system in order to
avoid any leakage or pressure loss.
The flexible cover can be reinforced by textile or metallic canvas.
4.2.3 Probe with flexible cover and an additional more rigid protection
A flexible protection made of thin plastic or steel strips, either overlapping (up to half-way) or isolated,
running between fixing rings may be added over the cover.
NOTE The flexible protection can be added to reduce damage to the cover from sharp fragments protruding
from the pocket wall.
8 © ISO 2021 – All rights reserved
4.2.4 Probe with flexible cover and slotted tube
This probe shall consist of two parts:
— an inner part corresponding to previously described probes, and
— an outer part which shall be made of a slotted steel tube (see Figure 3). When this slotted tube
is pushed or driven into the soil it shall be fitted with an extension pipe ending with a point or a
cutting shoe.
The outside steel tube shall carry at least 6 axial slots, evenly distributed round the circumference
[Figure 3 b)].
The diameter of the slotted tube shall be verified at intervals appropriate to the use the probe has
received, so that it remains compliant with tool diameter (see C.2.2).
The slotted tube should be kept clean, so that it is able to recover its original shape and size.
The assembly within the slotted tube shall be located so as to allow the probe to expand radially with
a minimum of resistance. The mid plane of the measuring cell shall correspond to the mid plane of the
slots.
a) pressuremeter probe with flexible cover b) pressuremeter probe with slotted tube
Key
1 hollow probe body 6 measuring cell drain outlet
2 measuring cell membrane 7 slotted tube
3 external sleeve or flexible cover 8 rods
4 liquid inlet to the measuring cell 9 probe-rod coupling
5 gas inlet to the guard cell
Figure 3 — Description of the pressuremeter probe
4.3 Connecting lines and injected fluid
The flexible lines shall connect the pressure and volume control unit to the probe. They shall convey the
liquid to the measuring cell and the gas to the guard cells. They may be parallel or coaxial. When the
lines are coaxial the central line shall convey the liquid and the outer line the gas.
10 © ISO 2021 – All rights reserved
The liquid injected into the measuring cell is either water or a liquid of similar viscosity and shall not
freeze under the conditions of use.
The injected fluid and inner diameter of the connecting lines shall be selected in order to transmit
the fluid from the CU to the probe in a time acceptable for pressure step to apply to the ground. The
increment of volume V should be lower than 30 cm at the ultimate pressure loss of the probe p
60/30 el
during central membrane pressure loss test.
NOTE Additives such as ethylene glycol increase notably the viscosity of the fluid and therefore the time to
transmit the fluid from the CU to the probe is increased. Alternative fluid like oil can also be chosen.
4.4 Pressure and volume control unit
4.4.1 General
The control unit shall include:
— equipment to pressurize, and so to inflate the probe, and to maintain constant pressures as required
during the test;
— equipment to maintain an appropriate pressure difference between the central measuring cell and
the guard cells, if relevant;
— device which permits, according to the type defined in Table 1, the reading and recording of the
parameters to be measured: time, pressure and volume.
Table 3 — Types of pressuremeter control unit
Type of control unit Type of test regulation Type of reading and recording
A manual manual
B manual automatic
C automatic automatic
The control unit shall control the probe cell expansion and permit the simultaneous reading of liquid
and/or gas pressures and injected liquid volume or radius of the measuring cell as a function of time.
The pressurizing device shall allow:
— reaching the pressuremeter limit pressure or a pressure p at least equal to the maximum pressure
r
defined for the test;
— holding constant each loading pressure level in the measuring cell and in the guard cells during the
set time;
— implementing a pressure increment of 0,5 MPa in less than 20 s as measured on the control unit;
— controlling the pressure difference between the measuring cell and the guard cells;
— injecting a volume of liquid in the measuring cell larger than at least its volume at rest V , i.e. 700 cm
c
for a 60 mm pressuremeter probe.
If volumetric measurement is used, a valve between the volumeter and the pressure measuring device
shall allow stopping the injection.
4.4.2 Measurement and control
4.4.2.1 Time
The accuracy of the device used to measure time shall be in accordance with Annex E.
4.4.2.2 Pressure and volume
The pressure measuring devices for the fluid in the central measuring cell and for the gas in the guard
cells shall be located:
— either in the control unit;
— or inside the probe, less than 1 m above the centre of the central measuring cell.
The resolution of measurement of the devices measuring pressure and volume shall be in accordance
with Annex E.
4.4.2.3 Display of readings
At the site the pressure and volume control unit shall give a simultaneous and instantaneous display of
the following readings: time, pressure of the liquid injected into the measuring cell, volume of the liquid
injected or radius of the measuring cell and pressure of the gas in the guard cell circuit when relevant.
4.4.2.4 Volume loss calibration cylinder
The main features of this steel cylinder (Figure B.1) shall be as follows:
— measured inside diameter d not more than 10 % of over the probe diameter d ;
i c
— wall thickness not less than 8 mm;
— length l more than 1 m or the slot length l , whichever is greater.
p m
4.4.3 Data logger
The data logger, the device to acquire and record the data with type B or C control units, shall be
designed to record time, the raw data from the transducers, the zeros, calibration coefficients and
identification of each probe and the resulting calibrated data of pressure and volume.
The data logger B or C records p and V , and in case of radius measurements by transducers, p and r .
r r r i
The data logger shall permit the display or the printing of the raw data of pressure and volume (p , V )
r r
at the time interval defined by loading program, and the raw pressuremeter curve.
The data logger shall not interfere with the conduct of a test as specified in 5.7 and it shall not obscure
any other measuring devices. It shall be designed so as to automatically:
— record its own identification parameters: control unit number, data logger number;
— require the input of the information necessary to the test, as described in 5.4;
— prevent the input of pressure and volume data or other information not obtained during the testing
process.
5 Test procedure
5.1 Assembling the parts
The cover, the membrane and possibly the rigid protection or the slotted tube if required shall be
selected according to the expected stress-strain parameters and type of the ground in which the probe
is to be used. They shall each fulfil the specifications given in Annex A. Then the probe shall be linked to
the control unit through the connecting lines.
The whole system shall be filled with liquid and purged to remove air bubbles.
12 © ISO 2021 – All rights reserved
The whole probe shall be inflated three times to the maximum volume defined in 4.2.
5.2 Calibration and corrections
Calibration and correction shall be performed according to Annex B. Copies or display of the calibration
results shall be available at the testing location and later provided with raw data.
5.3 Pressuremeter test pocket and probe placing
In pressuremeter testing, it shall be paramount to achieve a high-quality pocket wall. The procedures
and requirements in Annex C shall be followed.
The position of the test should be defined prior to the test and may exceptionally be modified to avoid
placing the probe on clear geological localized mechanical transitions (very soft soil on stiff ground).
The preparation of satisfactory pockets shall be the most important step in obtaining acceptable
pressuremeter test results.
Three conditions shall be fulfilled to obtain a satisfactory pressuremeter test pocket:
— the equipment and method used to prepare the pressuremeter test pocket shall cause the least
possible disturbance to the soil at the cavity wall (see C.1);
— the diameter of the cutting tool shall meet the specified tolerances (see C.2.2);
— the pressuremeter test shall be performed immediately after the pocket is formed (see Table C.1 and
C.1.3 and C.1.4)
NOTE An indication of the quality of the pressuremeter test pocket is given by the shape of the pressuremeter
curve and the magnitude of scatter of the resulting parameters in one geotechnical unit (see D.2).
5.4 Preparation for testing
The pressure and volume control unit and the data logger shall be protected from direct sunlight.
The position of the pressuremeter sounding shall be marked on a drawing and identified by its location
details.
If the sounding is inclined, its slope and direction shall be recorded (see Annex F).
As a next step, for each sounding:
— the acquisition and recording device, i.e. the data logger, shall be initialised (type B and C);
— the initial reading of each transducer shall be checked and, if appropriate, recorded (type A, type B
and type C).
The identification parameters of the test are recorded, either in the memory device or on the data sheet
with a carbon copy (see Annex F):
— date (year, month, daye, hour and minute) of the test;
— test operator identification;
— report number;
— sounding number;
— type of probe;
— technique of pocket drilling (see Annex C);
— ground identification and description according to ISO 14688-1 and ISO 14689;
— method of probe setting;
— calibration test references (see Annex B);
— elevation z of the pressure transducer or value of z − z for this transducer (see Figure D.1);
c c N
— elevation z of the test location or depth
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 22476-4
Deuxième édition
2021-09
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais en place —
Partie 4:
Essai pressiométrique dans un forage
préalable selon la procédure Ménard
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 4: Prebored pressuremeter test by Ménard procedure
Numéro de référence
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 3
4 Appareillage . 6
4.1 Description générale . 6
4.2 Sonde pressiométrique . 6
4.2.1 Généralités . 6
4.2.2 Sonde à gaine souple . 8
4.2.3 Sonde à gaine souple avec protection additionnelle plus rigide . 9
4.2.4 Sonde à gaine souple et tube fendu . 9
4.3 Tubulure et fluide injecté . 10
4.4 Contrôleur pression-volume . 11
4.4.1 Généralités . 11
4.4.2 Moyens de mesure et de contrôle .12
4.4.3 Enregistreur de données .12
5 Mode opératoire d’essai .13
5.1 Assemblage . 13
5.2 Étalonnage et corrections. 13
5.3 Réalisation de la cavité pressiométrique et introduction de la sonde .13
5.4 Préparation d’un essai . 13
5.5 Établissement du programme de chargement . 14
5.6 Établissement de la pression des cellules de garde pour les sondes tricellulaires .15
5.7 Dilatation . 15
5.7.1 Généralités .15
5.7.2 Relevés et enregistrements . 15
5.7.3 Fin de l’essai . 16
5.8 Remblaiement du forage . 16
5.9 Exigences de sécurité . 16
6 Résultats des essais .17
6.1 Fiche de données et imprimé sur le terrain . 17
6.1.1 Fiche de données pour le CPV de type A . . 17
6.1.2 Imprimé sur le terrain pour les CPV de types B et C . 17
6.1.3 Courbe pressiométrique brute. 17
6.2 Courbe pressiométrique corrigée . 18
6.3 Résultats calculés. 19
7 Consignation dans un rapport .19
7.1 Généralités . 19
7.2 Rapport de terrain . 19
7.3 Rapport d’essai . 20
7.3.1 Généralités .20
7.3.2 Rapport d’essai au pressiomètre Ménard . 20
7.3.3 Registre d’essai pressiométrique . 21
Annexe A (normative) Caractéristiques géométriques des sondes pressiométriques .22
Annexe B (normative) Étalonnage et correction .24
Annexe C (normative) Introduction de la sonde pressiométrique dans le sol .33
Annexe D (normative) Détermination des paramètres pressiométriques.43
iii
Annexe E (normative) Incertitudes .53
Annexe F (informative) Rapport d’essai pressiométrique .55
Bibliographie .62
iv
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 www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 182, Géotechnique, en collaboration
avec le comité technique CEN/TC 341, Recherches 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).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 22476-4:2012), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principaux changements par rapport à l’édition précédente sont les suivants:
— types de sondes;
— procédures de correction;
— techniques de mise en place des sondes en Annexe C;
— clarification de l’Annexe D;
— harmonisation des termes et symboles.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 22476 est disponible sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
L’essai au pressiomètre Ménard est réalisé par la dilatation radiale d’une sonde cylindrique, d’un
élancement minimal de 6, introduite dans le sol (voir Figure 1). Au cours de l’injection de fluide dans la
sonde, la dilatation de la cellule de mesure provoque d’abord la mise en contact de la partie externe de
la sonde avec la paroi de la cavité, puis un refoulement du terrain. La pression appliquée à la sonde et la
dilatation radiale associée de cette dernière sont mesurées par des capteurs volumiques ou radiaux et
enregistrées de manière à déterminer la relation contrainte-déformation du sol lors de l’essai.
Légende
1 surface du terrain p pression appliquée
2 sol A-A section axiale
3 cavité pressiométrique B-B section transverse
4 sonde pressiométrique en dilatation
Figure 1 — Principe d’un essai pressiométrique Ménard
Conjointement avec les résultats des investigations conformes à l’ISO 22475-1 disponibles, ou au moins
avec l’identification et la description du sol conformément à l’ISO 14688-1 et à l’ISO 14689 obtenues lors
vi
des opérations d’essai pressiométrique, les essais sont réalisés de manière à obtenir la caractérisation
quantitative du profil de sol, qui inclut:
— le module pressiométrique Ménard E ,
M
— la pression limite pressiométrique Ménard p , et
lM
— la pression de fluage Ménard p .
fM
NOTE 1 Le présent document répond aux exigences d’un essai au pressiomètre Ménard, en tant que partie de
la reconnaissance et des essais géotechniques conformément à l’EN 1997-1 et à l’EN 1997-2.
NOTE 2 Le présent document fait référence à une sonde décrite historiquement comme la sonde de type G de
60 mm (également appelée BX), qui correspond à une sonde de 58 mm de diamètre dont le diamètre de forage
est compris entre 60 mm et 66 mm, avec une pression limitée à 5 MPa. Si l’autorité compétente le précise ou si
les parties concernées en conviennent d’un commun accord pour un projet spécifique, une pression différente ne
dépassant pas 8 MPa peut être définie.
NOTE 3 Les sondes de type G sont dotées d’une gaine externe créant des cellules de garde (voir 4.2).
NOTE 4 Les essais au pressiomètre Ménard peuvent être réalisés avec d’autres diamètres de sonde, notamment
32 mm, 44 mm et 76 mm.
NOTE 5 Des exemples d’autres dimensions de sonde et de cavités sont indiqués dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Dimensions de sonde et de cavités
Sonde Sonde Diamètre de forage
(mm)
Désignation Diamètre en Min. Max.
mm
AX 44 46 52
NX 70/74 74 80
NOTE 6 Les essais réalisés à des pressions maximales supérieures à 8 MPa sont traités dans la norme
ISO 22476-5.
NOTE 7 Pour le domaine d’application du présent document (et le dispositif de mesure associé ainsi que les
incertitudes maximales données dans le Tableau E.1), les valeurs de E jusqu’à 500 MPa (qu’il est possible de
M
déterminer par le calcul) peuvent être obtenues par une méthode courante. Une amélioration de l’appareillage
visant à réduire les incertitudes peut être mise en œuvre afin d’accroître la plage de mesures. Par exemple,
l’utilisation d’un appareillage de type GA et d’un shunt pour la mesure du volume peut permettre de mesurer des
valeurs de E allant jusqu’à 10 000 MPa. Le calcul de l’incertitude peut être utilisé pour confirmer la pertinence
M
de ces modules pressiométriques.
vii
NORME INTERNATIONALE ISO 22476-4:2021(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en
place —
Partie 4:
Essai pressiométrique dans un forage préalable selon la
procédure Ménard
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des exigences relatives à l’appareillage, à l’exécution et aux rapports pour
un essai pressiométrique Ménard.
Le présent document décrit le mode opératoire pour conduire un essai au pressiomètre Ménard dans
des terrains naturels, dans des couches traitées ou non traitées, sur terre ou en milieu maritime.
Les résultats des essais pressiométriques du présent document permettent une détermination
quantitative de la résistance du terrain et des paramètres de déformation. Ils peuvent fournir des
informations lithologiques en conjonction avec les mesures effectuées au cours du forage (selon
l'ISO 22476-15). Ils peuvent aussi être combinés avec des investigations directes (par exemple des
essais conformes à l’ISO 22475-1) ou comparés à d’autres essais in situ (voir l’EN 1997-2).
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 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des
sols — Partie 1: identification et description
ISO 14689, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des
roches
ISO 22475-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages
piézométriques — Partie 1: principes techniques des travaux
ISO 22476-15, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de sol — Partie 15: enregistrement des
paramètres de forages
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions 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 https:// www .electropedia .org/
3.1.1
sonde pressiométrique
sonde cylindrique flexible qui peut être dilatée par l’application d’une pression hydraulique et/ou d’un
gaz pressurisé
3.1.2
contrôleur pression-volume
ensemble de dispositifs appropriés capables d’appliquer une pression de fluide et/ou de gaz à la sonde,
de régler les paliers de pression et de mesurer la pression de la sonde et le volume ou le rayon de la
cellule de mesure
3.1.3
tubulure
tube flexible qui relie le contrôleur pression-volume à la sonde et achemine le fluide et/ou le gaz sous
pression dans les cellules de mesure et de garde
3.1.4
cavité d’essai pressiométrique
cavité cylindrique de section circulaire formée dans le terrain pour y recevoir une sonde pressiométrique
(3.1.1)
Note 1 à l'article: Voir l’Annexe C.
3.1.5
forage pressiométrique
forage dans lequel est réalisée une série de cavités pressiométriques (3.1.4) de section circulaire et à
l’intérieur desquelles est placée la sonde pressiométrique (3.1.1)
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.1.6
essai pressiométrique Ménard
processus qui consiste à gonfler une sonde pressiométrique (3.1.1) dans la cavité pressiométrique (3.1.4)
et à mesurer l’expansion en résultant en fonction du temps et des paliers de pression conformément à
un programme défini
Note 1 à l'article: Voir Figure 4.
3.1.7
sondage pressiométrique
séquence d’essais au pressiomètre Ménard (3.1.6) exécutés au même emplacement dans le forage
pressiométrique (3.1.5)
3.1.8
pression lue
pression dans le circuit d’injection du fluide et/ou gaz alimentant la cellule de mesure, lue au niveau du
contrôleur pression-volume (CPV)
3.1.9
perte de pression
différence entre la pression dans la sonde et la pression appliquée à la paroi de la cavité pressiométrique
(3.1.4)
3.1.10
perte de volume
différence entre le volume de la sonde mesuré au CPV et le volume de la cavité pressiométrique
Note 1 à l'article: Elles sont dues à la compressibilité du système (notamment la membrane, la sonde, la tubulure,
le fluide et le contrôleur pression-volume).
3.1.11
courbe pressiométrique brute
représentation graphique des valeurs du volume injecté V dans la sonde, en fonction de la pression
appliquée, notée 60 s après le début de chaque palier de pression, p
r
3.1.12
courbe pressiométrique corrigée
représentation graphique des volumes corrigés V ou des déplacements radiaux en fonction de la
i
pression corrigée p
Note 1 à l'article: Voir Figure 5.
3.1.13
fluage pressiométrique
différence des volumes enregistrés à 60 s et à 30 s lors de chaque palier de pression: V – V = V
60 30 60/30
3.1.14
courbe de fluage pressiométrique corrigée
représentation graphique du fluage pressiométrique corrigé en fonction de la pression appliquée
corrigée à chaque palier de pression
Note 1 à l'article: Voir Figure 5.
3.1.15
procès-verbal de sondage pressiométrique
rapport graphique des résultats du sondage pressiométrique (3.1.7), ainsi que toutes les informations
recueillies pendant le forage
Note 1 à l'article: Voir F.3.
3.1.16
module pressiométrique Ménard
module déterminé sur le segment entre (p V ) et (p V ) de la courbe pressiométrique
1, 1 2, 2
Note 1 à l'article: Voir Figure D.6.
3.1.17
pression limite pressiométrique Ménard
pression correspondant au doublement du volume initial de la cavité pressiométrique (3.1.4) à la
profondeur de la cellule de mesure
Note 1 à l'article: Voir Figure D.5.
3.1.18
pression de fluage pressiométrique
pression définie comme l’abscisse l’intersection de deux droites ajustées sur la courbe de fluage
Note 1 à l'article: Voir Figure D.4.
3.1.19
opérateur
personne qualifiée réalisant l’essai
3.1.20
tubage
longueurs de tube introduites dans un forage pour empêcher le trou de s’ébouler ou pour éviter la
perte de fluide de forage vers la formation environnante, au-dessus de la cavité pressiométrique
3.2 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles du Tableau 2 s’appliquent:
Tableau 2 — Symboles
Symbole Description Unité
3 3
A, B Paramètres de la méthode d’ajustement avec une courbe inverse cm , cm /MPa
A à A Paramètres des méthodes d’ajustement avec une courbe hyperbolique variable
1 6
a Coefficient de dilatation propre de l’appareillage cm /MPa
Paramètres de l’interpolation de type « loi de puissance » pour la correction due à
b, c variable
la résistance propre de la sonde
Paramètres de l’interpolation linéaire pour la correction due à la dilatation
d, e variable
propre de la sonde
Diamètre extérieur de la cellule de mesure centrale, y compris toute protection
d mm
c
additionnelle tel qu’un tube fendu
d Diamètre extérieur de la partie interne de la sonde avec tube fendu mm
ci
d Diamètre extérieur des cellules de garde mm
g
Diamètre intérieur du cylindre utilisé pour l’étalonnage lors de l’essai de dilata-
d mm
i
tion propre de l’appareillage
Diamètre extérieur de la cellule de mesure centrale pendant l’expansion, indiqué
d cm
r
par le CPV avant correction des données
d Diamètre de l’outil de forage mm
t
E Module pressiométrique Ménard MPa
M
Coefficient pour la détermination de la pression différentielle des sondes tricellu-
K -
laires
Longueur de la cellule centrale de mesure de la sonde, quand la membrane de la
l mm
c
cellule est fixée sur l’âme métallique de la sonde
l Longueur de chaque cellule de garde mm
g
l Longueur projetée sur l’axe longitudinal de la partie fendue du tube fendu mm
m
Longueur du cylindre d’étalonnage utilisé pour l’étalonnage de dilatation propre
l mm
p
de l’appareillage
l Longueur de la gaine mm
t
Paramètre de l’interpolation de type « loi de puissance » pour la correction due à
m -
la résistance propre de la sonde
m Valeur minimale, strictement positive, des pentes m cm /MPa
E i
Pente de la courbe pressiométrique corrigée délimitée par les points de coordon-
m cm /MPa
i
nées (p , V ) et (p , V )
i-1 i-1 i i
p Pression appliquée au terrain après correction MPa
Pression du fluide ou du gaz dans la cellule de mesure de la sonde pressiomé-
p MPa
c
trique.
p Correction due à la résistance propre de la sonde MPa
e
p Pression à l’origine du segment de pente m MPa
E E
p' Pression à l’extrémité du segment de pente m MPa
E E
p Pression limite propre de la sonde MPa
el
p Pression de fluage pressiométrique MPa
f
p Pression dans les cellules de garde, lue à la cote altimétrique du capteur du CPV -
g
Pression hydrostatique entre le contrôleur pression-volume (CPV) et la cellule
p MPa
h
centrale de la sonde pressiométrique
p Pression pressiométrique corrigée MPa
i
p Pression limite pressiométrique Ménard du terrain MPa
lM
Pression limite pressiométrique Ménard extrapolée selon la méthode de la
p MPa
lMDH
double-hyperbole
Pression limite pressiométrique Ménard extrapolée selon la méthode de la simple
p MPa
lMH
hyperbole
Tableau 2 (suite)
Symbole Description Unité
Pression limite pressiométrique Ménard extrapolée selon la méthode de la courbe
p MPa
lMR
inverse
Pression due à la résistance propre de la membrane de la cellule centrale pour
p MPa
m
une expansion spécifique
Pression dans le circuit de fluide ou de gaz de la cellule de mesure, lue à la cote
p MPa
r
altimétrique du capteur du CPV
Pression à atteindre pour chaque palier de pression d’après le programme de
p MPa
t
chargement
p Pression pressiométrique horizontale au repos MPa
Pression corrigée correspondant à l’origine de la plage sur laquelle est déterminé
p MPa
le module pressiométrique
Pression corrigée correspondant à la fin de la plage sur laquelle est déterminé le
p MPa
module pressiométrique
t Temps s
t Temps pendant lequel le palier pression est maintenu s
h
u Pression de l’eau interstitielle dans le terrain au niveau d’essai MPa
s
Valeur, après remise à zéro et correction des données, du volume injecté dans la
V cm
cellule centrale et mesuré 60 s après le début d’un palier de pression
Volume initial conventionnel de la cellule de mesure centrale y compris son éven-
V cm
c
tuel tube fendu
Valeur, après corrections, du volume injecté dans la cellule de mesure centrale
V cm
E
correspondant à la pression p
E
Valeur, après corrections, du volume injecté dans la cellule de mesure centrale
V’ cm
E
correspondant à la pression p’
E
V Correction due à la dilatation propre de l’appareillage complet cm
e
V Volume corrigé cm
i
Valeur, après corrections, du volume injecté dans la cellule de mesure centrale
V cm
L
correspondant au doublement du volume initial de la cavité pressiométrique
V Volume moyen corrigé entre V et V cm
m 1 2
Le volume correspondant est l’ordonnée à l’origine sur l’axe des volumes de la
V droite calée sur les points représentatifs de la courbe p-V obtenue lors de l’essai cm
p
d’étalonnage de la dilatation propre de l’appareillage (voir Figure B.2)
V Volume injecté dans la sonde (avant correction des données) lu sur le CPV cm
r
V Volume de la cellule de mesure centrale incluant le tube fendu cm
t
Volume corrigé correspondant à l’origine de la plage sur laquelle est déterminé le
V cm
module pressiométrique
Volume corrigé correspondant à l’extrémité de la plage sur laquelle est déterminé
V cm
le module pressiométrique
Volume injecté dans la cellule de mesure centrale, lu 30 s après le début du palier
V cm
de pression
Volume injecté dans la cellule de mesure centrale, lu 60 s après le début du palier
V cm
de pression
Variation du volume injecté entre 30 s et 60 s au cours d’un même palier de pres-
V cm
60/30
sion, également appelée fluage pressiométrique
V Variation du volume injecté à 60 s entre deux paliers de pression consécutifs cm
60/60
z Cote altimétrique, comptée positivement vers le haut m
Cote altimétrique du dispositif de mesure de la pression du fluide et/ou du gaz
z m
CU
injecté dans la sonde
z Cote altimétrique du terrain naturel à l’emplacement du sondage pressiométrique m
N
Tableau 2 (suite)
Symbole Description Unité
z Cote altimétrique du milieu de la cellule de mesure lors de l’essai m
p
Cote altimétrique du niveau de la nappe phréatique (ou du plan d’eau en site
z m
w
aquatique)
Coefficient servant au calcul de la plage de pression sur laquelle est déterminé le
β ---
module pressiométrique
γ Poids volumique du terrain au moment de l’essai kN/m
γ Poids volumique du liquide injecté dans la cellule de mesure centrale kN/m
i
γ Poids volumique de l’eau kN/m
w
Δp Pas de pression MPa
Δp Pas de pression initial MPa
r Rayon de la cellule de mesure du capteur i m
i
Δt Durée du palier de pression i s
i
δV Tolérance pour la mesure du volume cm
-1
λ Coefficient de compressibilité par mètre de profondeur du gaz à la pression p m
g k
ν Coefficient de Poisson -
σ Contrainte totale horizontale du terrain à la cote altimétrique de l’essai kPa
hs
σ Contrainte totale verticale du terrain à la profondeur de l’essai kPa
vs
4 Appareillage
4.1 Description générale
Le pressiomètre représenté schématiquement à la Figure 2 doit comprendre les éléments suivants:
— la sonde pressiométrique;
— le train de tiges de manœuvre de la sonde;
— le contrôleur pression-volume (CPV);
— la tubulure entre le contrôleur pression-volume et la sonde.
Il faut, en outre, disposer de moyens permettant de déterminer la profondeur de l’essai avec la tolérance
de mesure appropriée (voir également l’Annexe E).
4.2 Sonde pressiométrique
4.2.1 Généralités
La sonde doit comprendre des cellules cylindriques de section circulaire et de même axe (voir Figure 2).
La sonde doit être constituée d’une âme métallique creuse pour le passage des tubes d’injection des
fluides servant à gonfler les cellules. L’âme métallique doit porter généralement, sur sa surface
extérieure cylindrique, un système de rainures répartissant uniformément le liquide (le cas échéant)
dans la cellule de mesure entre la membrane et l’âme métallique, en appliquant une pression uniforme
à la paroi de la cavité pressiométrique. La partie supérieure de l’âme doit être terminée par un raccord
destiné à assurer la liaison avec le train de tiges manœuvrant la sonde depuis la surface du terrain
Si la cellule de mesure présente un élancement au moins égal à 6, la sonde peut être monocellulaire.
Inversement, la sonde peut être tricellulaire pour respecter ce critère. La membrane de la cellule de
mesure centrale doit isoler le fluide présent dans la cellule du gaz des cellules de garde.
NOTE 1 Le respect de ce critère garantit que le champ de contrainte est bidimensionnel.
La cellule de mesure centrale peut être:
— recouverte par la gaine formant la cellule de garde (sonde tricellulaire de type G);
— recouverte par la gaine avec des membranes spécifiques pour les cellules de garde (sonde tricellulaire
de type E);
— recouverte par la gaine sans cellules de garde (type monocellulaire).
Toutes les sondes peuvent être équipées pour une mesure volumétrique ou par un capteur radial ou
tout autre dispositif fournissant une mesure fiable soit du volume, soit du rayon de la sonde. La pression
peut être mesurée au niveau du contrôleur pression-volume ou au niveau de la sonde.
a) Sonde tricellulaire de type G, avec mesure du b) Sonde tricellulaire de type E, avec mesure du
volume de la cellule de mesure volume de la cellule de mesure
c) Sonde monocellulaire, avec mesure du dépla- d) Sonde tricellulaire, avec mesure du déplace-
cement radial (en option) ment radial
Légende
1a appareillage de pressurisation, de pressurisation différentielle et d’injection
1b dispositifs de mesure de pression et de volume
1c acquisition, stockage et impression des données (requis pour les CPV de types B et C)
2 tubulure: 2a tube pour injection de liquide
2b tube pour injection de gaz
3 système de mesure de la profondeur 6 sol
4 tiges de manœuvre 7 cavité pressiométrique
5 sonde pressiométrique 8 âme creuse de la sonde
5a cellule de garde supérieure 9 raccord sonde-tige de manœuvre
5b cellule de mesure centrale 10 capteurs
5c cellule de garde inférieure
Figure 2 — Schéma d’un pressiomètre Ménard
Si l’expansion est suivie par le volume de la cellule de mesure, la cellule de mesure doit être gonflée en y
injectant un liquide de faible compressibilité.
NOTE 2 Il est également possible d’utiliser de l’air pour gonfler la cellule de mesure et l’expansion est suivie
par les capteurs de déplacement.
Trois types de sondes pressiométriques doivent être utilisés selon la nature et l’état du terrain,
conformément à l’Annexe C:
— sonde à âme creuse avec gaine souple;
— sonde à âme creuse avec gaine souple et protection supplémentaire plus rigide;
— sonde à âme creuse avec gaine souple et tube fendu en acier.
Ces sondes sont respectivement décrites à la Figure 3 a) et à la Figure 3 b) et leurs caractéristiques
géométriques sont données au Tableau A.1.
La sonde pressiométrique doit être capable d’une expansion volumétrique permettant d’évaluer la
pression limite pressiométrique Ménard, dans la limite de ses capacités en termes de pression.
NOTE 3 Pour les sondes de 60 mm et les sondes à tube fendu de 60 mm, la somme 200 + V peut être utilisée, où
c
200 et V sont en cm .
c
NOTE 4 Pour les sondes tricellulaires de dimensions différentes et pour les sondes monocellulaires, une
évaluation spécifique peut être réalisée.
4.2.2 Sonde à gaine souple
La sonde comprend:
— une cellule de mesure, de diamètre extérieur d et de longueur minimale l , qui doit pouvoir se
c c
déformer radialement dans un forage et appliquer une pression uniforme à la paroi de la cavité;
— deux cellules de garde le cas échéant de diamètre extérieur d et de longueur l situées de part et
g g
d’autre de la cellule de mesure centrale et destinées à appliquer à la paroi de la cavité une pression
voisine, mais pas supérieure à celle de la cellule centrale. Il convient qu’elles soient gonflées par un
gaz sous pression.
Il y a lieu d’équiper la sonde tricellulaire d’une membrane pour la cellule centrale et d’une gaine souple.
La membrane et la gaine souple doivent être fixées à l’âme métallique avec un dispositif assurant
l’étanchéité afin d’éviter toute fuite ou perte de pression.
La gaine souple peut être renforcée par une toile textile ou métallique.
4.2.3 Sonde à gaine souple avec protection additionnelle plus rigide
Une protection souple supplémentaire faite de fines lamelles d’acier ou de plastique, soit se chevauchant
(jusqu’à mi-course), soit isolées, et passant entre les anneaux de fixation, peut être ajoutée par-dessus
la gaine.
NOTE La protection souple peut être ajoutée pour réduire les dommages à la gaine dus aux éléments aigus
saillants de la paroi de la cavité.
4.2.4 Sonde à gaine souple et tube fendu
Cette sonde doit comprendre deux parties:
— une partie interne correspondant aux sondes précédemment décrites, et
— une partie externe, qui doit être constituée d’un tube en acier fendu (voir Figure 3). Lorsque ce tube
est foncé dans le sol, il doit être équipé à sa base avec un tube se terminant par une pointe ou une
trousse coupante.
Le tube fendu doit comprendre a minima 6 fentes parallèles à l’axe du tube équidistantes sur la
circonférence [Figure 3 b)].
Le diamètre du tube fendu doit être vérifié à des intervalles adaptés à l’usage de la sonde, de sorte qu’il
demeure conforme au diamètre de l’outil (voir C.2.2).
Le tube fendu doit être maintenu propre de sorte qu’il puisse retrouver sa forme et ses dimensions
d’origine.
L’élément de la sonde à l’intérieur du tube fendu doit être positionné de sorte à permettre à la sonde de
se déformer radialement en offrant une résistance minimale. Le plan médian de la cellule de mesure
doit correspondre au plan médian des fentes.
a) sonde pressiométrique à gaine souple b) sonde pressiométrique à tube fendu
Légende
1 âme creuse de la sonde 6 robinet de purge de la cellule de mesure
2 membrane de la cellule de mesure 7 tube fendu
3 manchon externe ou gaine souple 8 tiges de manœuvre
4 prise pour l’injection d’eau dans la cellule de mesure 9 raccord sonde-tige de manœuvre
5 prise pour l’injection de gaz dans la cellule de garde
Figure 3 — Description de la sonde pressiométrique
4.3 Tubulure et fluide injecté
Les tubulures souples doivent relier le contrôleur pression-volume à la sonde. Elles doivent permettre
le passage du liquide vers la cellule de mesure et du gaz vers les cellules de garde. Elles peuvent être
parallèles ou coaxiales. Lorsque les tubulures sont coaxiales, le tube central doit permettre le passage
du liquide, tandis que le tube extérieur doit acheminer le gaz.
Le liquide injecté dans la cellule de mesure est soit de l’eau, soit un liquide de viscosité équivalente à
celle de l’eau et insensible au gel dans les conditions d’utilisation.
Le fluide injecté et le diamètre intérieur de la tubulure doivent être choisis de manière à transmettre
le fluide du CPV à la sonde dans un délai acceptable pour que le palier de pression s’applique au sol. Il
convient qu’un incrément de volume V soit inférieur à 30 cm au volume de la sonde à sa pression
60/30
limite propre p lors de l’essai de résistance propre de la membrane centrale.
el
NOTE Les additifs tels que l’éthylène glycol augmentent notablement la viscosité du fluide, ce qui augmente
le temps d’acheminement du fluide du CPV à la sonde. Un autre fluide, tel que l’huile, peut également être choisi.
4.4 Contrôleur pression-volume
4.4.1 Généralités
Le contrôleur pression-volume doit comprendre les éléments suivants:
— équipement permettant de pressuriser, et donc de gonfler la sonde, et permettant de maintenir des
pressions constantes comme spécifié pendant l’essai;
— équipement permettant de maintenir une différence de pression appropriée entre la cellule de
mesure centrale et les cellules de garde, le cas échéant;
— dispositif permettant, selon le type défini au Tableau 3, le relevé et l’enregistrement des paramètres
à mesurer: temps, pression et volume.
Tableau 3 — Types de contrôleurs pression-volume
Type de contrôleur pression-
Type de régulation d’essai Type de relevé et d’enregistrement
volume
A manuel manuel
B manuel automatique
C automatique automatique
Le contrôleur pression-volume doit contrôler la dilatation des cellules de la sonde et permettre de
mesurer simultanément, en fonction du temps, les pressions du liquide et/ou du gaz ainsi que le volume
de liquide injecté ou le rayon de la cellule de mesure.
Le système de mise en pression doit permettre:
— d’atteindre la pression limite pressiométrique ou une pression p au moins égale à la pression
r
maximale définie pour l’essai;
— de maintenir constant chaque palier de pression de chargement dans la cellule de mesure et dans les
cellules de garde pendant la durée définie;
— d’appliquer un pas de pression de 0,5 MPa, mesuré sur le contrôleur pression-volume, en moins de
20 s;
— de réguler la différence de pression entre la cellule de mesure et les cellules de garde;
— d’injecter un volume de liquide dans la cellule de mesure au moins supérieur à son volume au repos
V , c’est-à-dire 700 cm pour une sonde pressiométrique de 60 mm.
c
Si une mesure volumétrique est utilisée, un robinet d’arrêt entre le volumètre et le dispositif de mesure
de la pression doit permettre l’arrêt de l’injection.
4.4.2 Moyens de mesure et de contrôle
4.4.2.1 Temps
L’exactitude du dispositif utilisé pour mesurer le temps doit se conformer à la spécification de l’Annexe E.
4.4.2.2 Pression et volume
Les dispositifs de mesure de la pression du fluide dans la cellule centrale et du gaz dans les cellules de
garde sont situés:
— soit dans le contrôleur pression-volume;
— soit à l’intérieur de la sonde, à moins de 1 m du milieu de la cellule de mesure centrale.
L’incertitude maximale des dispositifs de mesurage de la pression et du volume doit être telle que
spécifiée à l’Annexe E.
4.4.2.3 Affichage des mesures
Sur site, le contrôleur pression-volume doit permettre une visualisation simultanée et instantanée
des mesures suivantes: temps, pression du liquide injecté dans la cellule de mesure, volume du liquide
injecté ou rayon de la cellule de mesure, et pression du gaz dans le circuit des cellules de garde, le cas
échéant.
4.4.2.4 Cylindre d’étalonnage de la dilatation propre
Les principales caractéristiques du cylindre en acier (voir Figure B.1) doivent être les suivantes:
— diamètre intérieur d ne dépassant pas de plus de 10 % le diamètre de la sonde d ;
i c
— une épaisseur de paroi d’au moins 8 mm;
— une longueur, l , supérieure à 1 m ou la longueur des fentes, l , la plus grande des deux valeurs étant
p m
retenue.
4.4.3 Enregistreur de données
L’enregistreur de données, dispositif permettant l’acquisition et l’enregistrement des données avec les
contrôleurs pression-volume de type B ou C, doit être conçu pour permettre d’enregistrer le temps, les
données brutes des capteurs, les zéros, les coefficients d’étalonnage et l’identification de chaque sonde
ainsi que les données étalonnées des pressions et des volumes en résultant.
L’enregistreur de données des CPV de type B ou C enregistre les valeurs p et V , et dans le cas de
r r
mesures de rayon par des capteurs, p et r .
r i
L’enregistreur de données doit permettre l’affichage ou l’impression des données brutes de pression
et de volume (p , V ) à l’intervalle de temps défini par le programme de chargement, et de la courbe
r r
pressiométrique brute.
L’enregistreur de données ne doit imposer
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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