ISO 22476-2:2005
(Main)Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 2: Dynamic probing
Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 2: Dynamic probing
ISO 22476-2:2005 specifies requirements for indirect investigations of soil by dynamic probing within the scope of the geotechnical investigations according to prEN 1997.
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place — Partie 2: Essais de pénétration dynamique
L'ISO 22476-2:2005 spécifie les exigences pour les reconnaissances indirectes du terrain par essais de pénétration dynamique dans le domaine des reconnaissances géotechniques conformes au prEN 1997.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22476-2
First edition
2005-01-15
Geotechnical investigation and testing —
Field testing —
Part 2:
Dynamic probing
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place —
Partie 2: Essai de pénétration dynamique
Reference number
ISO 22476-2:2005(E)
©
ISO 2005
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ISO 22476-2:2005(E)
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ISO 22476-2:2005(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 22476-2 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) in collaboration with
Technical Committee ISO/TC 182, Geotechnics, Subcommittee SC 1, Geotechnical investigation and testing,
in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
ISO 22476 consists of the following parts, under the general title Geotechnical investigation and testing —
Field testing:
— Part 1: Electrical cone and piezocone penetration tests
— Part 2: Dynamic probing
— Part 3: Standard penetration test
— Part 4: Menard pressuremeter test
— Part 5: Flexible dilatometer test
— Part 6: Self-boring pressuremeter test
— Part 7: Borehole jack test
— Part 8: Full displacement pressuremeter test
— Part 9: Field vane test
— Part 10: Weight sounding test
— Part 11: Flat dilatometer test
— Part 12: Lefranc permeability test
— Part 13: Water pressure test in rock
— Part 14: Pumping tests
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ISO 22476-2:2005(E)
Contents
page
Foreword.v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Equipment .3
5 Test procedure.6
6 Test results.8
7 Reporting .8
Annex A (informative) Summary log for dynamic probing.11
Annex B (informative) Record of measured values and test results for dynamic probing .12
Annex C (informative) Recommended method to measure the actual energy .13
Annex D (informative) Geotechnical and equipment influences on the dynamic probing results.16
Annex E (informative) Interpretation of test results by using the dynamic point resistance.26
Bibliography .30
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ISO 22476-2:2005(E)
Foreword
This document (EN ISO 22476-2:2005) has been prepared by Technical Committee CEN/TC 341 “Geotechnical
investigation and testing”, the secretariat of which is held by DIN, in collaboration with Technical Committee
ISO/TC 182 “Geotechnics”.
This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an identical text or
by endorsement, at the latest by July 2005, and conflicting national standards shall be withdrawn at the latest by
July 2005.
EN ISO 22476 Geotechnical investigation and testing - Field testing has the following parts:
Part 1: Electrical cone and piezocone penetration tests
Part 2: Dynamic probing
Part 3: Standard penetration test
Part 4: Ménard pressuremeter test
Part 5: Flexible dilatometer test
Part 6: Self-boring pressuremeter test
Part 7: Borehole jack test
Part 8: Full displacement pressuremeter test
Part 9: Field vane test
Part 10: Weight sounding test
Part 11: Flat dilatometer test
Part 12: Mechanical cone penetration test
Part 13: Plate loading test
According to the CEN/CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the following
countries are bound to implement this European Standard : Austria, Belgium, Cyprus, Czech Republic, Denmark,
Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta,
Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom.
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ISO 22476-2:2005(E)
1 Scope
This document specifies requirements for indirect investigations of soil by dynamic probing as part of geotechnical
investigation and testing according to EN 1997-1 and EN 1997-2.
This document covers the determination of the resistance of soils and soft rocks in situ to the dynamic penetration
of a cone. A hammer of a given mass and given height of fall is used to drive the cone. The penetration resistance
is defined as the number of blows required to drive the cone over a defined distance. A continuous record is
provided with respect to depth but no samples are recovered.
Four procedures are included, covering a wide range of specific work per blow:
dynamic probing light (DPL): test representing the lower end of the mass range of dynamic equipment;
dynamic probing medium (DPM): test representing the medium mass range of dynamic equipment;
dynamic probing heavy (DPH): test representing the medium to very heavy mass range of dynamic equipment;
dynamic probing super heavy (DPSH): test representing the upper end of the mass range of dynamic
equipment.
The test results of this document are specially suited for the qualitative determination of a soil profile together with
direct investigations (e.g. sampling according to prEN ISO 22475-1) or as a relative comparison of other in situ tests.
They may also be used for the determination of the strength and deformation properties of soils, generally of the
cohesionless type but also possibly in fine-grained soils, through appropriate correlations. The results can also be
used to determine the depth to very dense ground layers e.g. to determine the length of end bearing piles, and to
detect very loose, voided, back-filled or infilled ground.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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.
EN 10204, Metallic products — Types of inspection documents
prEN ISO 22475-1, Geotechnical investigation and testing — Sampling by drilling and excavation methods and
groundwater measurements — Part 1: Technical principles for execution (ISO/DIS 22475-1:2004)
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
dynamic penetrometer
cone and drive rods
3.2
dynamic probing equipment
penetrometer and all equipment necessary to drive the penetrometer
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ISO 22476-2:2005(E)
3.3
anvil or drive head
portion of the drive-weight assembly that the hammer strikes and through which the hammer energy passes into the
drive rods
3.4
cushion; damper
placed upon the anvil to minimise damage to the equipment
3.5
hammer
portion of the drive-weight assembly which is successively lifted and dropped to provide the energy that accomplishes
the penetration of the cone
3.6
height of fall
free fall of the hammer after being released
3.7
drive-weight assembly
device consisting of the hammer, the hammer fall guide, the anvil and the drop system
3.8
drive rods
rods that connect the drive-weight assembly to the cone
3.9
cone
pointed probe of standard dimensions used to measure the resistance to penetration (see Figure 1)
3.10
actual energy; driving energy
E
meas
energy delivered by the drive-weight assembly into the drive rod immediately below the anvil, as measured
3.11
theoretical energy
E
theor
energy as calculated for the drive weight assembly,
E = m × g × h
theor
where
m is the mass of the hammer;
g is the acceleration due to gravity;
h is the falling height of the hammer.
3.12
energy ratio
E
r
ratio of the actual energy E and the theoretical energy E of the hammer expressed in percentage
meas theor
3.13
N -value
xy
number of blows required to drive the penetrometer over a defined distance x (expressed in centimetres) by the
penetrometer y
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ISO 22476-2:2005(E)
3.14
specific work per blow
E
n
value calculated by
E = m × g × h/A = E /A
n theor
where
m is the mass of the hammer;
g is the acceleration due to gravity;
h is the falling height of the hammer;
A is the nominal base area (calculated using the base diameter D);
E is the theoretical energy.
theor
4 Equipment
4.1 Driving device
Dimensions and masses of the components of the driving device are given in Table 1. The following requirements
shall be fulfilled:
a) hammer shall be conveniently guided to ensure minimal resistance during the fall;
b) automatic release mechanism shall ensure a constant free fall, with a negligible speed of the hammer when
released and no induced parasitic movements in the drive rods;
c) steel drive head or anvil should be rigidly connected to the top of the drive rods. A loose connection can be
chosen;
d) guide to provide verticality and lateral support for that part of the string of rods protruding above the ground
should be part of the driving device.
If a pneumatic system for lifting a hammer is used, it shall be supplied with inspection documents as stipulated by
EN 10204 because the driving energy is not always ensured.
4.2 Anvil
The anvil shall be made of high strength steel. A damper or cushion may be fitted between the hammer and anvil.
4.3 Cone
The cone of steel shall have an apex angle of 90° and an upper cylindrical extension mantle and transition to the
extension rods as shown in Figure 1 and with the dimensions and tolerances given in Table 1. The cone may be
either retained (fixed) for recovery or disposable (lost). When using a disposable cone the end of the drive rod shall
fit tightly into the cone. Alternative specifications for the cones are given in Figure 1.
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ISO 22476-2:2005(E)
Key
1 Extension rod
2 Injection hole (optional)
3 Thread mounting
4 Cone tip
5 Cone
6 Mantle
7 Point mounting
L Mantle length
D Base diameter
d Rod diameter
r
a) Cone Type 1 shown as retained b) Cone Type 2 shown as disposable
(fixed) (lost)
Figure 1 – Alternative forms of cones for dynamic probing (for L, D and d see Table 1)
r
4.4 Drive rods
The rod material shall be of a high-strength steel with the appropriate characteristics for the work to be performed
without excessive deformations and wear. The rods shall be flush jointed, shall be straight and may have spanner
flats. Deformations shall be capable of being corrected. The deflection at the mid point of an extension rod measured
from a straight line through the ends shall not exceed 1 in 1 000, i.e. 1 mm in 1 m. Dimensions and masses of the
drive rods are given in Table 1.
Hollow rods should be used.
4.5 Torque measuring device
The torque necessary to turn the driving rods is measured by means of a torque wrench or similar measuring
device. The apparatus shall be able to measure a torque of at least 200 Nm and be graduated to read at least in
5 Nm increments.
A sensor for recording the torque may be used.
The spanner flat in the drive rods can be used to fix the torque wrench or measuring device.
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ISO 22476-2:2005(E)
4.6 Optional equipment
4.6.1 Blow counter
A device to count the number of blows of the hammer by measuring mechanical or electric impulses can be placed
on the system.
4.6.2 Penetration length measuring device
The penetration length is measured either by counting on a scale on the rods or by recording sensors. In this latter
case, resolution shall be better than 1/100 of the measure length.
4.6.3 Injection system
The injection system includes:
hollow rods;
solid end of the lowest when using disposable (lost) cone;
pump with mud connected to a device fixed under the anvil and intended to ensure the filling of the annular
space between the ground and the drive rods created by the enlarged cone.
The flow of the pump is such that it will always ensure that the annular space between the ground and the drive
rods is filled.
NOTE 1 Mud, for example, can be a mixture of bentonite and water with a mass ratio of dry particles and water of 5 % to
10 %.
NOTE 2 The mud circulation towards the surface is not obligatory. The pressure of injection is that corresponding, after
deduction of the head losses, to the hydrostatic pressure due to mud on the level of the cone.
A manual pump may be used.
4.6.4 Apparatus for measuring the dimensions of the cone
The measurement of the diameter and length of the cone is made by means of a slide calliper to the 1/10 of mm or
by an equivalent system.
4.6.5 Device to control rod string deviation from the vertical
A system or guide for supporting the protruding part of the rods should be in place to ensure and check that the
drive rods are maintained in a vertical alignment.
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ISO 22476-2:2005(E)
Table 1 — Dimensions and masses for the four types of dynamic probing apparatus
Dynamic Probing Sym-Unit DPL DPM DPH DPSH
Apparatus bol (light) (medium) (heavy) (super heavy)
DPSH-A DPSH-B
Driving device
hammer mass, new m kg
10 ± 0,1 30 ± 0,3 50 ± 0,5 63,5 ± 0,5 63,5 ± 0,5
h
height of fall mm
500 ± 10 500 ± 10 500 ± 10 500 ± 10 750 ± 20
Anvil
a a a a
d 50
diameter mm h h h h h
mass (max.) m kg 6 18 18 18 30
(guide rod included)
90° Cone
2
A cm 10 15 15 16 20
nominal base area
base diameter, new D mm 35,7 ± 0,3 43,7 ± 0,3 43,7 ± 0,3 45,0± 0,3 50,5 ± 0,5
mm
base diameter, 34 42 42 43 49
worn (min.)
b
L mm
mantle length (mm) 35,7 ± 1 43,7 ± 1 43,7 ± 1 90,0 ± 2 51 ± 2
length of cone tip mm
17,9 ± 0,1 21,9 ± 0,1 21,9 ± 0,1 22,5 ± 0,1 25,3 ± 0,4
mm
tip max. permissible
3 4 4 5 5
wear
c
Drive rods
mass (max) m kg/m 3 6 6 6 8
d
diameter OD (max) r mm 22 32 32 32 35
d
rod deviation :
lowermost 5 m % 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
remainder % 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
2
Specific work per blow mgh/A kJ/m 50 100 167 194 238
E
n
a
D diameter of the hammer, in case of rectangular shape, the smaller dimension is assumed to be equivalent to the diameter.
h
b
disposable cone only
c
maximum rod length shall not exceed 2 m
d
rod deviation from the vertical
NOTE Tolerances given are manufacturing tolerances.
5 Test procedure
5.1 Equipment checks and calibrations
Prior to each test, a check of dimensions shall be made to ensure that they are within the values given in Table 1.
The straightness of the rods shall be checked once on each new site and at least every 20 penetration tests at that
site. After each test, a visual check of the straightness of the rods shall be made.
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ISO 22476-2:2005(E)
At the test site, the rate of blows, the height of fall, the friction free fall of the hammer, the proper condition of the
anvil and the mechanical release devices shall be checked for satisfactory operation which is to be ensured for the
whole test series. In addition, the proper functioning of the recording device has to be checked in case automatic
recording equipment is used.
The precision of the measuring instruments – if applicable – shall be checked after any damage, overloading or
repair and at least once every six months, unless the manufacturer's manual requires shorter inspection intervals.
Faulty parts shall be replaced. Calibration records shall be kept together with the equipment.
To check pneumatic dynamic penetrometers, the driving energy per impact (actual energy E ) shall be measured
meas
directly. When divided by the area of the cone then this shall not deviate from the theoretical value of specific work
per blow as specified in Table 1 by more than 3 %. The driving energy per impact shall be checked every six
months.
Energy losses occur e.g. due to friction at the hammer (velocity loss compared to the free fall) or due to energy
losses during the hammer impact on the anvil. Therefore, for each new driving device the actual energy transmitted
to the drive rods should be determined.
NOTE A recommended method to determine the actual energy is given in Annex C.
5.2 Test preparation
In general, dynamic probing is performed from the ground surface.
Dynamic probing test equipment shall be set up with the penetrometer vertical, and in such a way that there will be
no displacement during testing. The inclination of the driving mechanism and the driving rod projecting from the
ground shall not deviate by more than 2 % from the vertical. If this is not the case, the dynamic probing test shall be
stopped. In difficult ground conditions deviations up to 5 % may be allowed and shall be reported.
Trailer-mounted dynamic probing test equipment shall be supported in such a way that the suspension travel of the
support trailer cannot influence the test.
The equipment shall be set up with appropriate clearance from structures, piles, boreholes etc., in order to be
certain that they will not influence the result of the dynamic probing test.
When carrying out dynamic probing in situations where the rods are free to move laterally, for instance over water
or in boreholes, the rods shall be restrained by low-friction supports spaced not greater than 2,0 m apart in order to
prevent bending during driving.
5.3 Test execution
The drive rods and the cone shall be driven vertically and without undue bending of the protruding part of the
extension rods above the ground.
No load shall be applied to anvil and rods during lifting of the hammer.
The penetrometer shall be continuously driven into the ground. The driving rate shall be kept between 15 and
30 blows per minute. All interruptions longer than 5 minutes shall be recorded.
The rods shall be rotated 1½ turns or until maximum torque is reached at least every 1,0 m penetration. The
maximum torque required to turn the rods shall be measured using a torque measuring wrench or an equivalent
device and shall be recorded.
During heavy driving, the rods shall be rotated 1½ turns after every 50 blows to tighten the rod connections.
To decrease skin friction, drilling mud or water may be injected through horizontal or upwards holes in the hollow rods
near the cone. A casing may be sometimes used with the same purpose.
The number of blows shall be recorded every 100 mm penetration for the DPL, DPM and DPH and every 100 mm or
200 mm penetration for the DPSH-A and DPSH-B.
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ISO 22476-2:2005(E)
The normal operating range of blows should be between N = 3 and 50 for DPL, DPM and DPH and between
10
N = 5 and 100 for DPSH-A and DPSH-B. For specific purposes, these ranges may be exceeded. In cases beyond
20
these ranges, when the penetration resistance is low, e.g. in soft clays, the penetration depth per blow may be
recorded. In hard soils or soft rocks, where the penetration resistance is very high or exceeding the normal range of
blows, the penetration for a certain number of blows may be recorded as an alternative to the N -values.
In general, the test should be stopped, if either the number of blows exceeds twice the maximum values given above
or the maximum value is exceeded continuously for 1 m penetration.
5.4 Influencing factors
Geotechnical or equipment related factors can influence the selection and operation of the equipment and the
results of the tests.
NOTE Examples are given in Annex D.
5.5 Safety requirements
National safety regulations shall be followed; e.g. regulations for:
personal health- and safety equipment;
clean air, if working in confined spaces;
ensuring the safety of the equipment.
6 Test results
The test results shall be reported and interpreted based on values of N for DPL, DPM, DPH and N or N for
10 10 20
DPSH-A and DPSH-B.
Another possibility for the interpretation of test results is the use of the dynamic point resistance (see Annex E).
Consideration shall be given to the influence on recorded N -values such as rod friction due to soil adhesion or
xy
bending (see e.g. Annex D).
Because of hammer fall energy losses, it is recommended to know by calibration the actual energy E transmitted
meas
to the drive rods when this test is used for quantitative evaluation purposes.
7 Reporting
7.1 Field report
7.1.1 General
At the project site, a field report shall be completed. This field report shall consist of the following, if applicable:
a) summary log, e.g. according to Annex A;
b) record of measured values and test results.
All field investigations shall be reported such that third persons are able to check and understand the results.
7.1.2 Record of measured values and test results
At the project site, the following information shall be recorded for each test:
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ISO 22476-2:2005(E)
a) general information:
1) name of the client;
2) name of the contractor;
3) job or project number;
4) name and location of the project;
5) name and signature of the test equipment operator in charge;
b) information on the location of the test:
1) date and number of test;
2) field sketch (to scale or not to scale) including direct investigations (e.g. boreholes);
3) place within or which is nearest to the location of the penetration test;
4) ground elevation referred to a fixed point;
5) x, y, z co-ordinates of the location of the penetration test;
6) operation on land or water;
c) information on the used test equipment:
1) type of dynamic probing (DPL, DPM, DPH, DPSH-A or DPSH-B);
2) manufacturer, model and number of the test equipment;
3) type of cone (disposable or fixed);
4) type of anvil (fixed or loose);
5) use of dampers or cushions;
d) information on the test procedure:
1) weather condition;
2) documentation of the equipment check and calibration conducted in accordance with 5.1;
3) test record with:
N /N -values at each measured depth of the tip of the cone;
10 20
maximum torque at each measured depth;
4) separate precautions against rod friction (e.g. use of casing, drilling mud or water);
5) pre-drilling, if used;
6) blow count frequency when operating the equipment;
7) groundwater level, artesian conditions, if known;
8) all unusual events or observations during the operation (e.g. low blow count, penetration without blows,
temporary obstructions, malfunction of the equipment);
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ISO 22476-2:2005(E)
9) observations on the recovered cone and/or rods;
10) all interruptions during the work, with time duration and change of rod;
11) reasons for early end of the test;
12) back-filling of penetration hole, if required.
NOTE Annexes A and B give examples of field report documents.
7.2 Test report
For checking the quality of the data, the test report shall include the following in addition to the information given
in 7.1:
a) field report (in original and/or computerised form);
b) graphical representation with respect to depth of the following data:
recorded number of blows to drive the cone 100 mm for the DPL, DPM and DPH or 100 mm or
200 mm for the DPSH-A and DPSH-B, as step diagram with the number of blows on the horizontal axis
and the depth on the vertical axis;
maximum torque required to rotate the penetrometer at each test level (in Nm);
all interruptions during the work, longer than 5 minutes;
c) any corrections in the presented data;
d) any limitations of the data (e.g. irrelevant, insufficient, inaccurate or adverse test results);
e) name and signature of the field manager.
The test results shall be reported about in such a fashion that third persons are able to check and understand the
results.
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ISO 22476-2:2005(E)
Annex A
(informative)
Summary log for dynamic probing
Place within which or which is nearest to*) location of penetration test: ____________________________________
x, y, z-coordinates: ____________________________________________________________________________
Client/job number: _____________________________________________________________________________
Name and location of project: ____________________________________________________________________
Contractor: ______________________________ Equipment operator: __________________________________
Date of test: __________________________________________________________________________________
Type of dynamic probing *): DPL, DPM, DPH, DPSH-A, DPSH-B: _______________________________________
Equipment checked and in accordance with EN ISO 22476-2, 5.1; Yes/No*) on: ____________________________
Field sketch (scale 1 :_______/not to scale) *)
with direct geotechnical investigations (e.g. boreholes) entered:
Other relevant data: ___________________________________________________________________________
Signature: __________________________________________
Name of the operator in charge:
___________________________________________________
*) Delete as applicable.
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ISO 22476-2:2005(E)
Annex B
(informative
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 22476-2
Première édition
2005-01-15
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais en place —
Partie 2:
Essai de pénétration dynamique
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 2: Dynamic probing
Numéro de référence
ISO 22476-2:2005(F)
©
ISO 2005
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ISO 22476-2:2005(F)
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Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
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Publié en Suisse
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ISO 22476-2:2005(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (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 22476-2 a été élaborée par le 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 22476 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais en place:
— Partie 1: Essais électriques de pénétration au cône et au piézocone
— Partie 2: Essais de pénétration dynamique
— Partie 3: Essai de pénétration au carottier
— Partie 4: Essai pressiométrique Ménard
— Partie 5: Essai avec dilatomètre flexible
— Partie 6: Essai pressiométrique autoforcé
— Partie 7: Essai de pression latérale dans les forages
— Partie 8: Essai pressiométrique à refoulement
— Partie 9: Essai au scissomètre de chantier
— Partie 10: Sondage par poids
— Partie 11: Essai au dilatomètre plat
— Partie 12: Essai de perméabilité Lefranc
— Partie 13: Essai de pression d'eau en roche
— Partie 14: Essais de pompage
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ISO 22476-2:2005(F)
Sommaire Page
Avant-propos.v
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Appareillage .3
5 Procédure d’essai.8
6 Résultats d’essais.9
7 Rapport .10
Annexe A (informative) Feuille d’essai récapitulative pour les essais de pénétration dynamique.13
Annexe B (informative) Procès - verbal des valeurs mesurées et des résultats d’essai de pénétration
dynamique .14
Annexe C (informative) Méthode recommandée pour mesurer l’énergie réelle .15
Annexe D (informative) Influences de l’appareillage et des conditions géotechniques sur les résultats
d’essai de pénétration dynamique.18
Annexe E (informative) Exploitation des résultats d’essai avec utilisation de la résistance dynamique
en pointe .29
Bibliographie .33
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ISO 22476-2:2005(F)
Avant-propos
Le présent document (EN ISO 22476-2:2005) a été élaboré par le Comité Technique CEN/TC 341
“Reconnaissance et essais géotechniques”, dont le secrétariat est tenu par DIN, en collaboration avec le Comité
Technique ISO/TC 182 “Géotechnique”.
Cette Norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d'un texte identique, soit
par entérinement, au plus tard en Juillet 2005, et toutes les normes nationales en contradiction devront être retirées
au plus tard en Juillet 2005.
EN ISO 22476, Reconnaissance et essais géotechniques – Essais en place comprend les parties suivantes :
Partie 1 : Essais de pénétration statique à pointe électrique et essai au piezocône (ISO/WD 22476-1)
Partie 2 : Essais de pénétration dynamique (ISO 22476-2 : 2004)
Partie 3 : Essai de pénétration au carottier (ISO 22476-3 : 2004)
Partie 4 : Essai pressiométrique Ménard (ISO/WD 22476-4)
Partie 5 : Essai au dilatomètre flexible (ISO/WD 22476-5)
Partie 6 : Essai au pressiomètre autoforeur (ISO/PDTS 22476-6)
Partie 7 : Essai au vérin dans un forage (ISO/WD 22476-7 : 2003)
Partie 8 : Essai de déplacement pressiométrique dans un forage (ISO/PDTS 22476-8)
Partie 9 : Essai au scissomètre de chantier (ISO/WD 22476-9)
Partie 10 : Essai de sondage par poids (ISO/DTS 22476-10 : 2004)
Partie 11 : Essai au dilatomètre plat (ISO/DTS 22476-11 : 2004)
Partie 12 : Essai de pénétration statique à pointe mécanique (ISO/WD 22476-12)
Partie 13 : Essai de chargement à la plaque (ISO/WD 22476-13)
Selon le Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants sont
tenus de mettre cette Norme européenne en application : Allemagne, Autriche, Belgique, Chypre, Danemark,
Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Lettonie, Lituanie, Luxembourg, Malte,
Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République Tchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie, Suède et Suisse.
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1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les exigences pour les reconnaissances indirectes du terrain par essais de
pénétration dynamique dans le domaine des reconnaissances géotechniques conformes à EN 1997-1 et
EN 1997-2.
Le présent document concerne la détermination in situ de la résistance des sols et des roches tendres à la
pénétration dynamique d’une pointe conique. La pointe est battue au moyen d’un mouton de masse donnée
tombant d’une hauteur donnée. La résistance à la pénétration est caractérisée par le nombre de coups nécessaires
pour enfoncer la pointe conique à une profondeur fixée. Le nombre de coups, lors d’un battage de manière
continue, est noté en fonction de la profondeur atteinte par la pointe, mais aucun échantillon n’est prélevé.
Quatre procédures couvrent un large éventail d’énergie spécifique de battage par coup :
essai au pénétromètre dynamique léger (DPL) : Essai effectué avec la masse la plus faible de la gamme des
pénétromètres dynamiques ;
essai au pénétromètre dynamique moyen (DPM) : Essai effectué avec la masse moyenne de la gamme des
pénétromètres dynamiques ;
essai au pénétromètre dynamique lourd (DPH) : Essai effectué avec la masse moyenne à très lourde de la
gamme des pénétromètres dynamiques ;
essai au pénétromètre dynamique ultra lourd (DPSH) : Essai effectué avec la masse la plus élevée de la
gamme des pénétromètres dynamiques.
Les résultats des essais du présent document conviennent particulièrement à la détermination qualitative d’un profil
de terrain, couplée à des investigations directes (par exemple au prélèvement d’échantillons selon
prEN ISO 22475-1) ou comme comparaison relative à d’autres essais in situ. Ils peuvent également être utilisés
pour déterminer des propriétés de résistance et de déformation des sols généralement sans cohésion, mais aussi
des sols fins, et ce par des corrélations appropriées. Les résultats peuvent être également utilisés pour déterminer
la profondeur des couches de terrain très denses, par exemple pour déterminer la longueur des pieux portant en
pointe et pour détecter des terrains très lâches, remblayés présentant des cavités, ou des vides comblés.
2 Références normatives
Les documents suivants sont nécessaires pour l’application de ce document. Pour les références datées, seule
l’édition de la publication à laquelle il est fait référence s’applique. Pour les références non datées, la dernière
édition de la publication à laquelle il est fait référence s’applique (y compris les amendements).
EN 10204, Produits métalliques – Types de documents d’inspection.
prEN ISO 22475-1, Reconnaissance et essais géotechniques – Méthodes de prélèvement par forage ou
excavation et mesurages piézométriques. Partie 1 : Principes techniques d’éxécution (ISO/DIS 22475-1 : 2004).
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3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
sonde pénétrométrique
pointe conique et tiges de battage
3.2
pénétromètre
sonde pénétrométrique et tout l’appareillage nécessaire pour enfoncer la sonde
3.3
enclume ou tête de battage
partie du dispositif de battage frappée par le mouton et grâce à laquelle l’énergie provenant de la frappe du mouton
est transmise aux tiges de battage
3.4
martyre ; amortisseur
pièce placée au-dessus de l’enclume destinée à minimiser l’endommagement de l’appareillage
3.5
mouton
partie du dispositif de battage qui est successivement soulevée et relâchée pour produire l’énergie nécessaire à la
pénétration de la pointe
3.6
hauteur de chute
chute libre du mouton après avoir été libéré
3.7
dispositif de battage
ensemble constitué du mouton, de la tige-guide du mouton, de l’enclume et du système de relevage
3.8
tiges de battage
tiges qui relient le dispositif de battage à la pointe conique
3.9
pointe
sonde conique de dimensions normalisées utilisée pour mesurer la résistance à la pénétration (voir Figure 1)
3.10
énergie réelle ; énergie de battage
E
meas
énergie résultant d’une mesure, transmise par le dispositif de battage à la tige de battage située sous l’enclume
3.11
énergie théorique
E
theor
énergie du dispositif de battage obtenue par calcul :
E = m × g × h
theor
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où
m est la masse du mouton ;
g est l’accélération due à la pesanteur ;
h est la hauteur de chute du mouton.
3.12
rapport d’énergie
E
r
rapport entre l’énergie réelle E et l’énergie théorique E du mouton, exprimée en pourcentage
meas theor
3.13
valeurs N
xy
nombre de coups nécessaires pour enfoncer la pointe pénétrométrique sur une longueur fixée x, (exprimée en
centimètres) par le pénétromètre dynamique de type y
3.14
énergie nominale spécifique par coup
E
n
valeur calculée par la formule :
E = m × g × h/A = E /A
n theor
où
m est la masse du mouton ;
g est l’accélération due à la pesanteur ;
h est la hauteur de chute du mouton ;
A est l’aire nominale de la base de la partie conique (calculée en utilisant le diamètre D de la base du
cône) ;
E est l’énergie théorique.
theor
4 Appareillage
4.1 Dispositif de battage
Les dimensions et les masses des composants du dispositif de battage sont données dans le Tableau 1. Les
exigences suivantes doivent être satisfaites :
a) le mouton doit être convenablement guidé pour mobiliser une résistance minimale pendant sa chute ;
b) le mécanisme de déclenchement automatique de la chute du mouton doit garantir une hauteur de chute libre
constante, après que le mouton ait été libéré avec une vitesse initiale nulle, et il ne doit pas induire des
mouvements parasites dans les tiges de battage ;
c) il est recommandé que la tête de battage en acier ou l’enclume soit fixée de manière rigide au sommet des
tiges de battage. Une connexion lâche peut être adoptée ;
d) il est recommandé qu’un guide destiné à fournir un soutien vertical et latéral à la partie du train de tiges hors
du sol fasse partie du dispositif de battage.
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Si un système pneumatique pour remonter le mouton est utilisé il doit être accompagné des documents
d’inspection comme indiqué dans la norme EN 10204 car l’énergie de battage n’est pas toujours garantie.
4.2 Enclume
L’enclume doit être en acier à haute résistance. Un amortisseur ou un martyre peut être placé entre le mouton et
l’enclume.
4.3 Pointe
La pointe en acier doit avoir une partie terminale conique d’angle au sommet de 90°, prolongée par une partie
cylindrique se raccordant aux tiges de battage comme représenté sur la Figure 1, avec les dimensions et
tolérances précisées dans le Tableau 1. La pointe peut être perdue ou récupérée (fixe). Lorsqu’une pointe perdue
est utilisée, l’extrémité de la tige de battage doit être ajustée sans jeu dans la pointe. Des spécifications
alternatives pour la pointe sont données Figure 1.
Légende
1 tige de battage
2 orifice d’injection
(éventuellement)
3 assemblage fileté
4 partie conique de l’extrémité
de la pointe
5 pointe pénétrométrique
6 partie cylindrique de la pointe
7 porte pointe
L longueur de la partie
cylindrique
D diamètre de la base du cône
d diamètre de la tige
r
a) pointe type 1 récupérable (fixe) b) pointe type 2 perdue
Figure 1 — Formes alternatives de pointe pour essais de pénétration dynamique (pour L, D et d voir
r
Tableau 1)
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4.4 Tiges de battage
Les tiges doivent être en acier à haute résistance avec des caractéristiques appropriées de telle sorte qu’elles ne
présentent ni déformation ni usure excessive à l’usage. Les tiges qui doivent être raccordées entre elles sans
affleurement et qui doivent être rectilignes, peuvent présenter des méplats. Les déformations doivent pouvoir être
corrigées. La flèche au milieu de chaque tige mesurée par rapport à une ligne droite passant par les extrémités de
la tige ne doit pas dépasser 1 sur 1 000, soit 1 mm par mètre. Les dimensions et la masse des tiges de battage
sont données dans le Tableau 1.
Des tiges creuses sont recommandées.
4.5 Dispositif de mesure du couple
Le couple nécessaire pour tourner les tiges de battage est mesuré au moyen d’une clé dynamométrique ou d’un
dispositif équivalent. L’appareil doit être capable de mesurer un couple d’au moins 200 Nm et être gradué avec des
intervalles de 5 Nm au plus.
Un capteur pour enregistrer le couple peut être utilisé.
Les tiges de battage peuvent présenter des méplats destinés à la clé dynamométrique ou au dispositif de mesure.
4.6 Appareillage optionnel
4.6.1 Compteur du nombre de coups
Un dispositif destiné à compter le nombre de coups du mouton en mesurant les impulsions mécaniques ou
électriques peut être ajouté à l’ensemble de l’appareillage.
4.6.2 Dispositif de mesure de la profondeur de pénétration
La profondeur de pénétration est mesurée soit en comptant des graduations sur les tiges, soit par des capteurs
enregistreurs. Dans ce cas, la résolution doit être inférieure à 1/100 de la longueur mesurée.
4.6.3 Système d’injection
Le système d’injection comprend :
des tiges creuses ;
une extrémité pleine sur la tige inférieure lorsqu’une pointe perdue est utilisée ;
une pompe à boue reliée à un dispositif fixé sous l’enclume et destinée à assurer le remplissage de l’espace
annulaire situé entre le terrain et les tiges de battage et créé par la pointe de diamètre supérieur à celui des
tiges de battage.
Le débit de la pompe doit être tel que l’espace annulaire entre le terrain et les tiges de battage soit toujours rempli.
NOTE 1 Par exemple, la boue peut être un mélange de bentonite et d’eau dans un rapport massique entre les particules
sèches et l’eau de 5 % à 10 %.
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NOTE 2 L’écoulement de la boue vers la surface n’est pas obligatoire. La pression d’injection correspond à la pression
hydrostatique due à la boue au niveau de la pointe après déduction des pertes de charge.
Une pompe manuelle peut être utilisée.
4.6.4 Appareil pour mesurer les dimensions de la pointe
La mesure du diamètre et de la longueur de la pointe est effectuée au moyen d’un pied à coulisse au 1/10 de mm
ou par un système équivalent.
4.6.5 Dispositif de contrôle de la déviation du train de tiges par rapport à la verticale
Un système ou un guide de la partie des tiges hors sol est recommandé pour s’assurer et contrôler que les tiges de
battage s’alignent verticalement.
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Tableau 1 — Dimensions et masses pour les quatre types d’appareillage d’essai de pénétration dynamique
DPSH
Appareillage de
DPL DPM DPH
(très lourd)
pénétration Unité
Symbole
(léger) (moyen) (lourd)
dynamique
DPSH-A DPSH-B
Dispositif de battage
masse du mouton neuf m kg 10 ± 0,1 30 ± 0,3 50 ± 0,5 63,5 ± 0,5 63,5 ± 0,5
hauteur de chute h mm 500 ± 10 500 ± 10 500 ± 10 500 ± 10 750 ± 20
Enclume
a a a a
diamètre d mm
50 < d < D 50 < d < D 50 < d < 0,5 D 50 < d < 0,5 D 50 < d < 0,5 D
h h h h h
m
masse (max.) kg 6 18 18 18 30
(tige de guidage
incluse)
Angle au sommet du
cône 90°
2
aire nominale de la A 10 15 15 16 20
cm
base du cône
diamètre de la base du D mm
35,7 ± 0,3 43,7 ± 0,3 43,7 ± 0,3 45,0 ± 0,3 50,5 ± 0,5
cône neuf
diamètre de la base du mm 34 42 42 43 49
cône usagé (mini.)
b
longueur de la partie L mm
35,7 ± 1 43,7 ± 1 43,7 ± 1 90,0 ± 2 51 ± 2
cylindrique
longueur de la partie mm
17,9 ± 0,1 21,9 ± 0,1 21,9 ± 0,1 22,5 ± 0,1 25,3 ± 0,4
conique
usure max. admise de mm 3 4 4 5 5
la partie conique
c
Tiges de battage
m
masse (max.) kg/m 3 6 6 6 8
diamètre OD (maxi.) d mm 22 32 32 32 35
r
d
déviation des tiges
sur les 5 derniers % 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
mètres
pour les autres tiges % 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
2
Énergie nominale mgh/A 50 100 167 194 238
kJ/m
spécifique par coup
E
n
a
D diamètre du mouton : S’il est de forme rectangulaire, la plus petite dimension est considérée équivalente au diamètre.
h
b
Pointe perdue exclusivement.
c
La longueur maximale de chaque tige ne doit pas excéder 2 m.
d
Inclinaison des tiges par rapport à la verticale.
NOTE Les tolérances données sont des tolérances de fabrication.
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5 Procédure d’essai
5.1 Contrôles et étalonnages de l’appareillage
Avant chaque essai, un contrôle des dimensions doit être effectué pour s’assurer qu’elles se situent à l’intérieur de
l’intervalle des valeurs fournies dans le Tableau 1. La rectitude des tiges doit être contrôlée sur chaque nouveau
site et au plus tous les 20 essais de pénétration par site. Après chaque essai, un contrôle visuel de la rectitude des
tiges doit être fait.
Sur chaque site, il faut contrôler la fréquence des coups, la hauteur de chute, la résistance par frottement du
mouton en chute libre, le bon état de l’enclume et de celui du mécanisme de libération du mouton, ce bon
fonctionnement devant être assuré pour l’ensemble des séries d’essais. Il faut également contrôler le bon
fonctionnement du système d’enregistrement si celui-ci est automatisé.
La fidélité des instruments de mesure, - si cela est pertinent - doit être contrôlée après chaque détérioration,
surcharge ou réparation et au moins une fois tous les six mois, sauf dans le cas où le fabricant préconise des
intervalles d’inspection plus courts. Les pièces défectueuses doivent être remplacées. Les étalonnages doivent
être conservés avec l’appareillage.
Pour contrôler les pénétromètres dynamiques pneumatiques, l’énergie de battage pour chaque impact (énergie
réelle E ) doit être mesurée directement. Cette valeur une fois divisée par l’aire de la base du cône ne doit pas
meas
s’écarter de plus de 3 % de la valeur nominale spécifique par coup donnée dans le Tableau 1. L’énergie de battage
par impact doit être contrôlée tous les six mois.
Les pertes d’énergie se produisent par exemple à cause du frottement du mouton (perte de vitesse par rapport à
celle d’une chute libre) ou à cause des pertes d’énergie dues à l’impact du mouton sur l’enclume. Par conséquent,
il y a lieu pour chaque nouveau dispositif de battage de déterminer l’énergie réelle transmise aux tiges de battage.
NOTE Une méthode recommandée pour déterminer l’énergie réelle est fournie dans l’Annexe C.
5.2 Préparation de l’essai
Généralement, l’essai de pénétration dynamique s’effectue depuis la surface du terrain.
L’appareillage d’essai de pénétration dynamique doit être placé verticalement, et de manière qu’il n’y ait pas de
déplacement durant l’essai. L’inclinaison du dispositif de battage et des tiges de battage ne doit pas s’écarter de
plus de 2 % de la verticale. Si ce n’est pas le cas, l’essai de pénétration dynamique doit être arrêté. Dans les
terrains difficiles, des écarts jusqu’à 5 % sont acceptables pour autant qu’ils soient notés.
L’appareillage d’essai de pénétration dynamique installé sur remorque doit être monté de manière à ce que la
course de la suspension ne puisse pas avoir d’influence sur l’essai.
L’appareillage doit être installé suffisamment loin de bâtiments, pieux, puits, etc. afin d’être certain qu’ils
n’influenceront pas les résultats des essais de pénétration dynamique.
Lors d’essais de pénétration dynamique où les tiges sont libres et se déplacent latéralement, par exemple à partir
d’un plan d’eau et dans des trous de forage, les tiges doivent être limitées dans leur déplacement par des supports
à faible frottement espacés de 2 m au plus afin d’empêcher qu’elles ne flambent quand elles sont battues.
5.3 Déroulement des essais
Les tiges de battage et la pointe doivent être enfoncées verticalement sans flexion exagérée de la partie des tiges
qui dépassent du sol.
Aucune charge ne doit être appliquée à l’enclume et aux tiges durant le levage du mouton.
Les tiges doivent être enfoncées dans le terrain de manière continue. La fréquence des coups doit être maintenue
entre 15 coups et 30 coups par minute. Toute interruption supérieure à 5 minutes doit être notée.
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Les tiges doivent être tournées d’un tour et demi ou jusqu’à atteindre le couple maximal, au moins à chaque mètre.
Le couple maximal nécessaire pour faire tourner les tiges au moyen d’une clé dynamométrique ou d’un dispositif
équivalent de mesure du couple doit être noté.
Lors de battages difficiles, les tiges doivent être tournées de 1,5 tours après 50 coups pour resserrer les tiges.
Afin de diminuer le frottement latéral, on peut injecter dans les tiges creuses de la boue de forage ou de l’eau à
travers des orifices horizontaux ou dirigés vers le haut, situés à proximité de la pointe. Un tubage peut parfois être
utilisé dans le même but.
Le nombre de coups doit être noté tous les 100 mm de pénétration pour les DPL, DPM et DPH et tous les 100 mm
ou 200 mm pour les DPSH-A et DPSH-B.
Le nombre normal de coups se situe généralement pour N entre 3 et 50 dans le cas des pénétromètres DPL,
10
DPM et DPH, et pour N entre 5 et 100 dans le cas des pénétromètres DPSH-A et DPSH-B. Pour des projets
20
particuliers, ces valeurs peuvent être dépassées. Lorsque ces valeurs sont dépassées et que la résistance à la
pénétration est faible, par exemple dans les argiles molles, la profondeur de pénétration par coup peut être notée.
Dans les terrains durs ou les roches tendres, où la résistance à la pénétration est très élevée ou excède le nombre
normal de coups, la pénétration pour un nombre de coups déterminé peut être notée comme alternative aux
valeurs de N.
En général, l’essai est arrêté si le nombre de coups est supérieur à deux fois les valeurs maximales données ci-
dessus ou si la valeur maximale est dépassée constamment sur 1 m de pénétration.
5.4 Facteurs d’influence
Des facteurs liés à l’appareillage ou conditions géotechniques peuvent avoir une influence sur le choix et
l’utilisation de l’appareillage ainsi que sur les résultats d’essai.
NOTE Des exemples sont donnés dans l’Annexe D.
5.5 Règles de sécurité
Les règles de sécurité nationale doivent être observées, par exemple les règles concernant :
l’appareillage pour la sécurité et la santé du personnel ;
le filtrage de l’air, si le travail s’effectue en atmosphère confinée ;
la sécurité de l’appareillage.
6 Résultats d’essais
Les résultats d’essai doivent être notés et exploités à partir des valeurs de N pour les DPL, DPM et DPH et N
10 20
pour les DPSH-A et DPSH-B.
Une autre possibilité d’exploitation des résultats d’essai est l’utilisation de la résistance dynamique de pointe
(voir Annexe E).
L’influence sur les valeurs notées N tel que le frottement des tiges dû à l’adhérence du sol ou au flambage doit
xy
être prise en considération (voir par exemple l’Annexe D).
En raison des pertes d’énergie lors de la chute du mouton, il est recommandé, dans le cas d’essais destinés à des
évaluations quantitatives pour des projets, de déterminer par étalonnage l’énergie réelle E transmise aux tiges
meas
de battage.
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7 Rapport
7.1 Feuille d’essai
7.1.1 Généralités
Pour un site donné, une feuille d’essai doit être établie. Cette feuille d’essai doit comporter, si cela est applicable :
a) la coupe du sondage par exemple conforme à l’Annexe A ;
b) les valeurs mesurées et les résultats d’essai.
Toutes les reconnaissances sur le terrain doivent être notées de manière à ce qu’une tierce personne puisse
contrôler et comprendre les résultats.
7.1.2 Procès verbal des valeurs mesurées et résultats d’essai
Sur le site, les informations suivantes doivent être notées pour chaque essai :
a) information générale :
1) nom du donneur d’ordre ;
2) nom de l’organisme effectuant l’essai ;
3) numéro de dossier ;
4) nom et localisation du site ;
5) nom et signature de l’op
...
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