ISO 22282-1:2012

NORME ISO
INTERNATIONALE 22282-1
Première édition
2012-06-01
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais
géohydrauliques —
Partie 1:
Règles générales
Geotechnical investigation and testing — Geohydraulic testing —
Part 1: General rules
Numéro de référence
©
ISO 2012
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Symboles . 3
4 Équipement . 4
4.1 Généralités . 4
4.2 Système de support de la section d’essai . 4
4.3 Tube de mesure . 5
4.4 Isolement de la section d’essai . 5
4.5 Dispositifs de mesure et d’enregistrement . 5
4.6 Équipement supplémentaire . 6
4.7 Étalonnage . 6
5 Élaboration des reconnaissances et des essais géohydrauliques . 6
5.1 Généralités . 6
5.2 Choix des emplacements d’essai . 7
5.3 Choix d’un mode opératoire d’essai . 7
6 Préparation de la section d’essai et installation de l’équipement .14
6.1 Exigences relatives au forage et aux sections d’essai .14
6.2 Installation du filtre .14
6.3 Vérification de l’installation .14
6.4 Exigences de sécurité .14
6.5 Démantèlement .15
6.6 Facteurs ayant une influence sur les résultats d’essai .15
Annexe A (informative) Exemples de méthodes possibles d’isolement et de maintien des parois de la
section d’essai .17
Annexe B (informative) Exemples de facteurs de forme.23
Bibliographie .25
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée 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.
L’ISO 22282-1 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 341, Enquête géotechnique et test, du Comité
européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le comité technique ISO/TC 182, Géotechnique,
sous-comité SC 1, Recherches et essais géotechniques, conformément à l’Accord de coopération technique
entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
L’ISO 22282 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais géohydrauliques:
— Partie 1: Règles générales
— Partie 2: Essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube ouvert
— Partie 3: Essais de pression d’eau dans des roches
— Partie 4: Essais de pompage
— Partie 5: Essais d’infiltration
— Partie 6: Essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube fermé
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Introduction
La directive-cadre sur l’eau de l’UE demande aux États membres d’accroître les activités visant à protéger les
[11]
eaux souterraines et les eaux douces de surface, tant au point de vue quantitatif que qualitatif . Dans le même
temps, les besoins de la société en eau et le nombre de constructions profondes au-dessous du niveau des
nappes souterraines ne cessent d’augmenter. De plus, le niveau de la mer peut s’élever du fait du changement
climatique. Cette contradiction impose aux ingénieurs travaillant sur des projets de construction au-dessous
du niveau des nappes souterraines de prédire avec une plus grande fiabilité les effets de ces structures sur les
conditions des nappes souterraines. Pour cela, il est notamment possible de réaliser une meilleure évaluation
de la perméabilité du sol par des essais en place, tels que prescrits dans l’EN 1997-1:2004, 3.3.9.1. L’EN 1997-
2:2007 contient les stipulations, exigences et recommandations suivantes:
« 2.1.4 Eau souterraine
(1) Les reconnaissances piézométriques doivent fournir toutes les informations pertinentes sur l’eau souterraine
nécessaires pour le calcul géotechnique et l’exécution des travaux.
(2) Il convient que les reconnaissances piézométriques fournissent, lorsqu’il y a lieu, les informations suivantes:
— la profondeur, l’épaisseur, l’étendue et la perméabilité des couches de terrain aquifères et des réseaux de
joints dans la roche;
— l’élévation de la surface de la nappe souterraine ou de la surface piézométrique des formations aquifères
et leur variation au cours du temps et les niveaux réels de la nappe souterraine incluant les niveaux
extrêmes possibles et leurs périodes de récurrence;
— répartition de la pression d’eau dans les pores;
— la composition chimique de l’eau interstitielle et sa température.
(3) Il convient que les informations obtenues soient suffisantes pour évaluer les aspects suivants, le cas échéant:
— la possibilité et la nature des travaux de rabattement de la nappe;
— les éventuels effets préjudiciables de l’eau interstitielle sur les excavations et les talus (par exemple, le
risque de rupture d’origine hydraulique, de pression d’écoulement excessive ou d’érosion);
— toute mesure nécessaire à la protection de la structure (par exemple, imperméabilisation, drainage et
dispositions contre l’agressivité de l’eau);
— les effets du rabattement de la nappe, de la dessiccation, de barrage, etc. sur les environs;
— la capacité du terrain à absorber l’eau injectée pendant les travaux de construction;
— la possibilité d’utiliser l’eau de la nappe locale, en fonction de sa composition chimique, à des fins de
construction. »
NORME INTERNATIONALE ISO 22282-1:2012(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais
géohydrauliques —
Partie 1:
Règles générales
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 22282 établit les règles et principes généraux relatifs aux essais géohydrauliques
réalisés dans les sols et les roches dans le cadre de missions de reconnaissance géotechnique conformément
à l’EN 1997-1 et à l’EN 1997-2. Elle définit les concepts et spécifie les exigences relatives au mesurage de la
perméabilité dans le sol et la roche.
Les différents objectifs des essais géohydrauliques sont d’obtenir des informations sur la perméabilité du sol
ou de la roche à l’état naturel ou traité, la transmissivité et le coefficient d’emmagasinement ainsi que sur les
paramètres hydrodynamiques des formations aquifères.
Les essais géohydrauliques sont utilisés à différentes fins, telles que:
a) la capacité d’absorption et l’efficacité d’une injection de coulis dans un massif rocheux;
b) l’évaluation de l’écoulement et du drainage;
c) l’évaluation des travaux de rabattement de la nappe;
d) l’effet des parafouilles pour digues;
e) l’effet des tunnels et du fonçage;
f) la vérification de l’étanchéité des remblais;
g) l’évaluation de l’écoulement des fluides et des suspensions dans le sol;
h) la planification de mesures correctives.
NOTE 1 Les essais géohydrauliques relatifs à l’alimentation en eau sont traités dans l’ISO 14686.
NOTE 2 Pour la plupart des types de sol, les essais de perméabilité en place donnent des résultats plus fiables que
les essais réalisés en laboratoire parce qu’un plus grand volume de matériau est soumis à l’essai et l’essai inclut ainsi les
effets dus à la structure globale du sous-sol et évite les perturbations associées au prélèvement.
La présente partie de l’ISO 22282 traite de la réalisation d’essais avec des eaux souterraines et ne tient pas
compte de façon explicite des autres fluides et suspensions. L’écoulement des autres fluides et suspensions
peut être pris en compte en appliquant les différentes viscosités et les relations entre la transmissivité, le
coefficient de perméabilité et la perméabilité intrinsèque.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application 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: Dénomination et description
ISO 14689-1, Recherches et essais géotechniques — Dénomination et classification des roches — Partie 1:
Dénomination et description
ISO 22282-2, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 2: Essais de
perméabilité à l’eau dans un forage en tube ouvert
ISO 22282-3, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 3: Essais de
pression d’eau dans des roches
ISO 22282-4, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 4: Essais de pompage
ISO 22282-5, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 5: Essais
d’infiltration
ISO 22282-6, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 6: Essais de
perméabilité à l’eau dans un forage en tube fermé
ISO 22475-1:2006, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages
piézométriques — Partie 1: Principes techniques des travaux
EN 1990, Eurocode: Bases de calcul des structures
EN 1997-1:2004, Eurocode 7: Calcul géotechnique — Partie 1: Règles générales
EN 1997-2:2007, Eurocode 7: Calcul géotechnique — Partie 2: Reconnaissance des terrains et essais
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’EN 1990, l’EN 1997-1, l’EN 1997-
2 et l’ISO 22475-1 ainsi que les suivants s’appliquent.
3.1.1
débit
volume d’eau introduit dans, ou évacué de, la section d’essai par unité de temps
3.1.2
charge hydraulique
somme de la cote du point considéré et de la hauteur piézométrique
3.1.3
section d’essai
section d’un forage dans laquelle est réalisé l’essai
3.1.4
effet pariétal
effet de la paroi de la section d’essai sur l’essai
3.1.5
coefficient de perméabilité
débit divisé par la surface
3.1.6
transmissivité
produit du coefficient de perméabilité et de l’épaisseur d’une formation aquifère saturée
3.1.7
coefficient d’emmagasinement
volume d’eau emmagasiné ou libéré par une colonne de formation aquifère ayant une section unitaire sous
l’effet d’une variation unitaire de la charge hydraulique
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3.1.8
régime permanent
régime lorsque la charge hydraulique et/ou le débit sont constants dans le temps
3.1.9
régime transitoire
avant le régime permanent, lorsque le débit ou la charge hydraulique n’est pas constant dans le temps
3.1.10
état saturé
état du sol soumis à essai lorsque tous les vides sont remplis d’eau
3.1.11
état non saturé
état du sol soumis à essai lorsque les vides sont partiellement remplis d’eau et partiellement remplis d’air ou
d’un autre gaz
3.1.12
essai à charge croissante
essai au cours duquel la pression ou la charge dans la section d’essai est initialement diminuée et dont la
remontée est enregistrée
3.1.13
essai à charge décroissante
essai au cours duquel la pression ou la charge dans la section d’essai est initialement augmentée et dont la
redescente est enregistrée
3.1.14
essai à charge variable
essai à charge croissante ou décroissante
3.1.15
essai à charge constante
essai au cours duquel la pression ou la charge dans la section d’essai est maintenue constante et la variation
du débit entrant ou sortant est enregistrée
3.1.16
essai à débit constant
essai au cours duquel le débit dans la section d’essai est maintenu constant et la variation de pression ou de
charge est enregistrée
3.1.17
mud cake
solides déposés sur le matériau filtrant ou la paroi du forage
3.1.18
colmatage
diminution du débit par obstruction de voies d’écoulement due à la sédimentation
3.1.19
débourrage
augmentation du débit par élargissement ou ouverture de voies d’écoulement due à l’érosion
3.1.20
facteur de forme
facteur utilisé pour l’interprétation des résultats d’essai
3.2 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans le Tableau 1 s’appliquent.
Tableau 1 — Symboles
Symbole Désignation Unité
A aire de la section intérieure du tubage m
c
A aire de la section intérieure du tube de mesure m
m
A aire de la surface de l’eau dans le réservoir m
r
D diamètre du forage, diamètre de la section d’essai m
d épaisseur de la formation aquifère m
F facteur de forme m
H charge hydraulique m
h distance entre la surface de l’eau et le niveau du sol m
o
h ,h , h charges hydrauliques appliquées m
1 2 3
Δh
variation de la charge hydraulique m
k
coefficient de perméabilité m/s
K
perméabilité intrinsèque m
L
longueur (hauteur) de la section d’essai m
p
pression kPa
Q débit m /s
Q Q Q débit lors des essais 1, 2 et 3 m /s
1, 2, 3
S coefficient d’emmagasinement 1
T transmissivité m /s
t temps s
t temps nécessaire pour atteindre l’équilibre s
i
t temps au début de l’essai s
o
V volume m
η viscosité dynamique du fluide Pa⋅s
γ masse volumique kg/m
4 Équipement
4.1 Généralités
Selon les différentes méthodes d’essai, l’équipement peut comprendre les éléments suivants:
— système de support des parois de la section d’essai;
— tube de mesure;
— isolement de la section d’essai;
— dispositifs de mesure et d’enregistrement;
— équipement supplémentaire.
4.2 Système de support de la section d’essai
Un système de support de la section d’essai doit être utilisé pour les essais réalisés dans un sol ou une roche
ne permettant pas de conserver la géométrie de la section d’essai pendant toute la durée de l’essai.
Un matériau filtrant ou un filtre à gravier peut être utilisé pour supporter la section d’essai. Le matériau filtrant
doit être stable vis-à-vis du terrain environnant et du scellement.
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Le matériau filtrant doit être un matériau granulaire choisi de manière à éviter la formation d’un bouchon et/ou
une érosion des particules de sol par ou dans le terrain environnant. La perméabilité du matériau filtrant doit
être notablement plus élevée que la valeur attendue de perméabilité du sol et ne doit pas avoir d’incidence sur
les résultats d’essai.
Toute réaction chimique entre le matériau filtrant et l’eau doit être évitée.
4.3 Tube de mesure
Il convient d’utiliser un tube de mesure de section connue pour relier la section d’essai à la surface du terrain.
Le tube ne doit pas être déformé en raison de la charge hydraulique appliquée. Les éléments du tube de
mesure doivent être choisis de manière à obtenir un nombre minimal de joints afin de réduire au minimum les
fuites. Leur diamètre doit être adapté à la vitesse de variation du niveau d’eau.
Un robinet peut être installé sur ce tube de mesure pour isoler la section d’essai ou établir le contact avec
l’atmosphère. La fermeture ou l’ouverture de ce robinet ne doit pas induire de variation de volume pouvant
conduire à une variation de la pression de l’eau. De telles variations peuvent influer sur la qualité de l’essai.
4.4 Isolement de la section d’essai
La section d’essai peut être isolée par:
— le tubage;
— un bouchon mâle;
— un obturateur simple;
— des obturateurs doubles ou multiples.
NOTE Voir l’Annexe A.
Un obturateur est un élément dilatable à haute pression qui est gonflé, par exemple à l’air comprimé, et appuyé
fermement contre la paroi du forage pour former un joint d’étanchéité. La longueur étanche doit dépendre de
la régularité de la paroi du forage et du type de sol et de roche pour éviter les fuites autour de l’obturateur.
Lorsqu’il est gonflé, la longueur d’un obturateur doit être au moins égale à cinq fois le diamètre du forage, avec
un minimum de 0,5 m. La pression effective exercée par l’obturateur sur la paroi du forage doit être supérieure
d’au moins 30 % à la pression maximale d’essai.
Les obturateurs simples n’assurent l’étanchéité qu’en partie supérieure de la section d’essai alors que les
obturateurs doubles ou multiples peuvent également assurer l’étanchéité au niveau de la partie inférieure. Une
attention particulière doit être portée à la détection des fuites des obturateurs, notamment à la fuite éventuelle
de la conduite de gonflage de l’obturateur inférieur dans la section d’essai.
L’obturateur doit être suffisamment résistant pour supporter la pression de gonflage sans fluage et suffisamment
homogène pour éviter toute perforation de la membrane.
4.5 Dispositifs de mesure et d’enregistrement
4.5.1 Dispositifs de mesure du niveau d’eau
Les variations des niveaux d’eau peuvent être mesurés en utilisant:
— un ruban de mesure mécanique muni d’un dispositif de détection sonore ou un ruban de mesure électrique
(indicateur de niveau d’eau);
— un système à flotteur;
— un système à capteur de pression.
NOTE Les variations rapides de profondeur sont mesurées avec une plus grande exactitude par les capteurs de
pression car ces derniers sont en mesure de détecter les variations plus rapidement qu’un flotteur. Les flotteurs perdent
en grande partie leur exactitude en raison du frottement du câble le long des parois du puits.
4.5.2 Dispositifs de mesure du débit
Les variations de débit doivent être mesurées en utilisant:
— un débitmètre;
— un récipient étalonné.
4.5.3 Dispositifs d’enregistrement
L’enregistrement doit être effectué:
— manuellement;
— par un dispositif analogique;
— par un dispositif numérique.
4.6 Équipement supplémentaire
Selon la nature de l’essai et l’impact éventuel des conditions locales, un équipement supplémentaire doit être
utilisé afin de pouvoir effectuer des corrections en fonction des variations de la température de l’eau et de la
pression atmosphérique.
4.7 Étalonnage
Les instruments et les dispositifs utilisés pour les essais géohydrauliques doivent être étalonnés régulièrement
conformément aux manuels des fabricants et aux normes pertinentes. Avant de commencer l’essai, il doit être
vérifié que les instruments et dispositifs devant être utilisés ont été étalonnés. L’étalonnage doit être enregistré
et documenté et les résultats ajoutés au rapport d’essai tel que spécifié dans l’ISO 22475-1:2006, 10.1.
5 Élaboration des reconnaissances et des essais géohydrauliques
5.1 Généralités
Les reconnaissances géohydrauliques doivent être programmées de manière à disposer des informations et
des données géologiques et hydrogéologiques appropriées aux différentes étapes du projet. Ces informations
doivent être adaptées à la gestion des risques encourus et identifiés du projet. Pour les étapes intermédiaires
et finale du projet, les informations et les données doivent être fournies pour prévenir les risques d’accidents,
de retards, de dommages et de pollution.
Les objectifs des reconnaissances géohydrauliques sont d’établir la nature des nappes souterraines, de déterminer
les propriétés hydrauliques du terrain et de recueillir des informations pertinentes complémentaires sur le site.
Avant de lancer une reconnaissance géohydraulique, la géologie et l’hydrogéologie de la zone à étudier doivent
être caractérisées sous forme d’informations préliminaires telles que:
— la dénomination et la description des sols et des roches conformément à l’ISO 14688-1 et à l’ISO 14689-1;
— l’identification des formations aquifères et des types de formations aquifères (par exemple captives ou libres);
— la perméabilité estimée;
— le(s) niveau(x) de la (des) nappe(s)
...