ISO 18674-2:2016
(Main)Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field instrumentation — Part 2: Measurement of displacements along a line: Extensometers
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field instrumentation — Part 2: Measurement of displacements along a line: Extensometers
ISO 18674-2:2016 specifies the measurement of displacements along a line by means of extensometers carried out for geotechnical monitoring. General rules of performance monitoring of the ground, of structures interacting with the ground, of geotechnical fills and of geotechnical works are presented in ISO 18674‑1. If applied in conjunction with ISO 18674‑3, this document allows the determination of displacements acting in any direction. ISO 18674-2:2016 is applicable to: - monitoring the behaviour of soils, fills and rocks; - checking geotechnical designs in connection with the Observational Design procedure; - deriving geotechnical key parameters (e.g. from results of pile load tests or trial tunnelling); - evaluating stability ahead of, during or after construction (e.g. stability of natural slopes, slope cuts, embankments, excavation walls, foundations, dams, refuse dumps, tunnels). NOTE This document fulfils the requirements for the performance monitoring of the ground, of structures interacting with the ground and of geotechnical works by the means of extensometers as part of the geotechnical investigation and testing in accordance with References [5] and [6].
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique par instrumentation in situ — Partie 2: Mesurages des déplacements le long d'une ligne: Extensomètres
Le présent document s'applique à la mesure des déplacements le long d'une ligne à l'aide d'extensomètres utilisés à des fins de surveillance géotechnique. Les règles générales d'exécution de la surveillance du terrain, des structures interagissant avec le terrain et des travaux géotechniques sont présentées dans l'ISO 18674‑1. Appliqué en même temps que l'ISO 18674‑3, le présent document permet la détermination des déplacements dans n'importe quelle direction. Le présent document s'applique à: — la surveillance du comportement des sols, des remblais et des roches; — la vérification des valeurs de calcul géotechnique rattaché à la méthode d'étude observationnelle; — la déduction des valeurs de calcul géotechnique (p. ex.: essai de charge des pieux ou essai de percement de tunnel); — l'évaluation de la stabilité avant, pendant ou après la construction (p. ex.: talus naturels, talus de remblai, remblais, parois d'excavation, fondations, barrages, décharges ou tunnels). NOTE Le présent document répond aux exigences pour la surveillance du terrain, des structures interagissant avec le terrain et des travaux géotechniques aux moyens des extensomètres en tant qu'essai et reconnaissance géotechnique selon les Références [5] et [6].
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18674-2
First edition
2016-10-15
Geotechnical investigation and
testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 2:
Measurement of displacements along
a line: Extensometers
Reconnaissance et essais géotechniques — Mesures géotechniques —
Partie 2: Mesure de déplacement le long d‘une ligne par extensomètre
Reference number
©
ISO 2016
© ISO 2016, Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 3
5 Instruments . 4
5.1 General . 4
5.2 In-place extensometer . 8
5.2.1 Measuring points . 8
5.2.2 Connecting elements . 8
5.2.3 Measuring head and read-out device . 9
5.3 Probe extensometer .10
5.3.1 Measuring points and guide tube .10
5.3.2 Probe .11
5.5 Tape extensometer (convergence tape) .12
5.6 Measuring range and accuracy .12
6 Installation and measuring procedures .13
6.1 Installation .13
6.1.1 Surface components . .13
6.1.2 Installation in boreholes and in fill .13
6.1.3 In-place extensometer .14
6.1.4 Probe extensometer .14
6.1.5 Tape extensometer .15
6.2 Carrying out the measurement .15
6.2.1 Instrumentation check and calibration .15
6.2.2 Measurement .15
7 Data processing and evaluation .15
8 Reporting .16
8.1 Installation report .16
8.2 Monitoring report .16
Annex A (normative) Measuring and evaluation procedure .17
Annex B (informative) Backfill materials .26
Annex C (informative) Geo-engineering applications .27
Annex D (informative) Measuring examples .28
Bibliography .46
Foreword
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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
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testing – Geotechnical monitoring by field instrumentation, can be found on the ISO website.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18674-2:2016(E)
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical
monitoring by field instrumentation —
Part 2:
Measurement of displacements along a line:
Extensometers
1 Scope
This document specifies the measurement of displacements along a line by means of extensometers
carried out for geotechnical monitoring. General rules of performance monitoring of the ground, of
structures interacting with the ground, of geotechnical fills and of geotechnical works are presented in
ISO 18674-1.
If applied in conjunction with ISO 18674-3, this document allows the determination of displacements
acting in any direction.
This document is applicable to:
— monitoring the behaviour of soils, fills and rocks;
— checking geotechnical designs in connection with the Observational Design procedure;
— deriving geotechnical key parameters (e.g. from results of pile load tests or trial tunnelling);
— evaluating stability ahead of, during or after construction (e.g. stability of natural slopes, slope cuts,
embankments, excavation walls, foundations, dams, refuse dumps, tunnels).
NOTE This document fulfils the requirements for the performance monitoring of the ground, of structures
interacting with the ground and of geotechnical works by the means of extensometers as part of the geotechnical
investigation and testing in accordance with References [5] and [6].
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 18674-1:2015, Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field
instrumentation — Part 1: General rules
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 18674-1 and the following apply.
3.1
extensometer
field instrument for monitoring changes of distance between two or more measuring points located
along a measuring line
Note 1 to entry: Monitoring of such changes allows the determination of displacements of measuring points
acting in the direction of the measuring line.
Note 2 to entry: At a measuring point, the movements of the medium (e.g. soil, rock, concrete and steel structures)
being investigated are transferred to the measuring point by devices such as anchors, rings or bolts (see 5.1.6).
Note 3 to entry: In the ground, the measuring points are typically installed in boreholes. The measuring line then
coincides with the axis of the borehole.
3.2
in-place extensometer
permanently installed extensometer, essentially consisting of anchor(s), connecting element(s) and at
least one measuring head
Note 1 to entry: Each connecting element is affixed to an anchor and free to move along the measuring line.
Note 2 to entry: Measuring heads are commonly located at one end of the measuring line. When carrying out the
measurements, they function as reference measuring points.
Note 3 to entry: For in-place extensometers in boreholes, see Reference [7].
Note 4 to entry: See Figure 1.
3.3
rod extensometer
in-place extensometer where the connecting element is a rod
Note 1 to entry: Common rod materials are steel or fibreglass.
Note 2 to entry: See Figure 1 a).
3.4
wire extensometer
in-place extensometer where the connecting element is a wire
Note 1 to entry: See Figure 1 b).
3.5
single extensometer
in-place extensometer with one anchor only
Note 1 to entry: See Figure 1 b).
3.6
multiple-point extensometer
in-place extensometer with more than one anchor
Note 1 to entry: Up to six anchor points are common in geo-engineering practice.
Note 2 to entry: See Figure 1 a).
3.7
chain extensometer
in-place extensometer formed of a series of single extensometer elements
Note 1 to entry: See Figure 1 c).
3.8
probe extensometer
extensometer where the connecting element is a moveable unit
Note 1 to entry: Probe extensometers can be developed as single-point probe extensometer (3.9) or double-point
probe extensometer (3.10).
Note 2 to entry: See Figure 2.
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3.9
single-point probe extensometer
extensometer, essentially consisting of a measuring probe and a guiding tube with measuring marks
and in which, at the measuring position, only one measuring mark interacts with the probe
Note 1 to entry: The connecting element is the unit consisting of a measuring cable and a probe. The measured
value is the distance between the measuring mark and the reference mark at the head of the guiding tube.
Note 2 to entry: Because of its design, function and usual geotechnical application, the single-point probe
extensometer is commonly designated as a “magnetic extensometer,” a “magnet settlement probe” or an
“inductance probe.”
Note 3 to entry: See Figure 2 a).
3.10
double-point probe extensometer
extensometer, essentially consisting of a measuring probe and a guiding tube with measuring marks
and in which, at the measuring position, two measuring marks interact with the probe
Note 1 to entry: The connecting element is the measuring probe. The measured value is the distance between the
two measuring marks which are in interaction with the probe.
Note 2 to entry: Because of its design and function, the double-point probe extensometer is commonly designated
as an “incremental extensometer” or a “sliding micrometer.”
Note 3 to entry: See Figure 2 b).
3.11
gauge length
L
nominal distance between the contact points of the double-point extensometer probe
Note 1 to entry: L is commonly 1,0 m.
Note 2 to entry: L is commonly verified in a calibration of the probe prior to the measurement.
3.12
tape extensometer
extensometer for distance measurements between two accessible measuring points by means of a
measuring tape, essentially consisting of a device for tensioning of the tape with a reproducible pulling
force, two end pieces for connecting the device to bolts (3.13) and of a read-out unit
Note 1 to entry: Traditionally, tape extensometers were used in tunnelling. By means of follow-up measurements,
the change of the distances of two tunnel wall measuring points (in tunnelling, termed “convergence”) is
determined. For this reason, tape extensometers are commonly designated as “convergence tapes.”
Note 2 to entry: See Figure 3.
3.13
convergence bolts
measuring bolts fitting to the type of tape extensometer used
4 Symbols
Symbol Name Unit
d depth of borehole m
d distance between measuring point i and measuring head m
i
F subscript for follow-up measurement —
h height of measuring head above sea level m
i number of a measuring point —
Symbol Name Unit
K temperature correction term —
T
L gauge length of a double-point probe extensometer m
L length of the connecting element between measuring head and measuring point i m
i
l distance between measuring points m
l length of a measuring ring for probe extensometer m
M
n total number of measuring points along a measuring line —
P pulling force of wire extensometer kN
R subscript for reference measurement —
s displacement reading m
T temperature °C
t elapsed time s
u, v, w displacement component in x-, y-, z-direction, respectively m
w displacement component of measuring point i in z-direction relative to the measuring head m
i rel
w absolute displacement component of the measuring head in z-direction m
w absolute displacement component of measuring point i in z-direction m
i
Δw relative displacement between adjacent measuring points i and i-1 in z-direction m
i
x, y, z local coordinates of measuring points on a guide tube or in a borehole m
−1
α coefficient of linear thermal expansion K
T
ε strain in direction of the z coordinate —
z
5 Instruments
5.1 General
5.1.1 The following types of extensometer in-place, probe and tape should be distinguished from each
other (see Table 1 and Figures 1 to 3).
Table 1 — Extensometer types
Extensometer
Automatic data
Feature
acquisition
No. Type Subtype
Single-point/multiple-point in-place
all instrument components are per-
in-place
extensometer
1 manently installed in the ground or possible
(see 5.2)
at accessible surfaces
rod/wire extensometer
probe single-point/double-point probe
(see 5.3) extensometer
measuring unit sequentially moved
not common
into measuring positions
tape
3 steel/wire tape extensometer
(see 5.4)
5.1.2 Changes of the distances between measuring points shall be monitored by comparison of the
measured values with those of the reference measurement. Displacements of the measuring points along
the measuring line shall be deduced in accordance with Annex A.
5.1.3 An increase of the distance between two measuring points (=extension) shall be assigned a
positive value.
5.1.4 The point onto which the extensometer measurements are related shall be denoted the
“reference point.”
4 © ISO 2016 – All rights reserved
5.1.5 For absolute measurements, the coordinates of the reference point shall be independently
determined or assumed and verified as fixed.
NOTE If the reference point is assumed to be at the deepest anchor, surveying of the measuring head can
serve as a check.
5.1.6 Extensometer measuring points shall be marked by devices such as anchors, rings or bolts. The
measuring points of these devices shall be specified as follows:
— for anchors, the centre of an anchor;
— for rings, the centre of a ring;
— for bolts, the centre of a contact butt (for screwed couplings) or the centre of an eye (for eye/hook
couplings).
5.1.7 It shall be secured that the device, marking a measuring point, is set in such a way that it is
solidly connected to the medium so that any movement of the medium at the measuring point is fully
transferred to the device.
5.1.8 Instruments shall not significantly affect the conditions of the medium under investigation
and, in turn, shall not be significantly affected in their functionality by the medium (in accordance with
ISO 18674-1:2015, 5.1 and 5.2).
a) Rod extensometer b) Wire extensometer c) Chain extensometer
Key
1 anchor
1 anchors 1 to 3
1.3
2 connecting element (wire)
2 connecting elements 1 to 3
1.3
3 measuring head
3 local measuring heads 1 to 3
1.3
4 borehole wall
5 read-out device
6 pulling device
P tension force
EXAMPLE 1 For subfigure a), triple-point rod extensometer with electrical displacement transducers.
EXAMPLE 2 For subfigure b), single-point wire extensometer with dial gauge read-out.
EXAMPLE 3 For subfigure c), triple-point chain extensometer with electrical displacement transducers.
Figure 1 — Examples of in-place extensometer types
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a) Single-point probe extensometer b) Double-point probe extensometer
Key
1 measuring tube 6 probe (in measuring position with rings No. 2 and 3)
2 anchor plates 1 to 3 (with external measuring rings) 7 setting rods (or pulling rope)
1.3
2 measuring rings 1 to 5 8 read-out unit
1.5
3 probe (in measuring position with anchor Plate No.2) 9 backfill
4 measuring tape 10 borehole wall
5 measuring head with reference mark
EXAMPLE 1 For subfigure a), magnetic probe extensometer in telescopic tubing.
EXAMPLE 2 For subfigure b), sliding micrometer.
Figure 2 — Examples of probe extensometer types
Key
1 convergence bolt
2 measuring tape (or measuring wire)
3 device for tensioning of tape (or wire) and read-out
4 coupling element
Figure 3 — Principal sketch of a tape extensometer
5.2 In-place extensometer
5.2.1 Measuring points
The measuring points should be similar in their function to those common in rock nailing and
anchoring works.
EXAMPLES Wedge, straddle packer, spring-activated clamp, cement- or resin-grouted borehole packer, anchor
grouting with non-shrinking cement.
NOTE The movement of a measuring point is also transferred to the attached connecting element.
5.2.2 Connecting elements
5.2.2.1 For rod extensometers, a string of interconnected steel rods or a continuous glass fibre-
reinforced resin rod should be used, and for wire extensometers, steel wires should be used.
5.2.2.2 The selection of the material and that of the cross sectional area of the connecting elements
should be guided by the measuring task, environmental conditions, measuring accuracy and the length
of the measuring section (see Table 2).
5.2.2.3 If a connecting element can be disconnected temporarily from its fixing device at the measuring
point, it shall be established that the coupling tolerance does not exceed the intended measuring accuracy
of the system.
EXAMPLE Screw couplings or bayonet locks of the connecting element at the anchors.
NOTE Movements across the borehole axis or closure of the borehole can block the connecting element
and can affect the functionality of the extensometer. The functionality of an extensometer can be checked by
intermittently uncoupling a connecting element.
5.2.2.4 The coefficient of thermal expansion of the connecting elements shall be specified. Temperature
variations within the system should be taken into account.
NOTE Temperature-induced changes of the length of the connecting elements can have a substantial
influence on the accuracy of an extensometer system. The measurement of thermal gradients by a series of
temperature sensors along the extensometer can be useful in developing a suitable correction for temperature
changes (see measuring example in D.2).
8 © ISO 2016 – All rights reserved
5.2.2.5 The free movement of the connecting elements against each other and the backfill shall be
ensured by placing the connecting elements inside protective tubes.
EXAMPLE See Figure 4.
5.2.2.6 Friction between connecting elements and protection shall not affect the measurement.
5.2.2.7 For wire extensometers, the connecting elements shall be tensioned prior to the measurement.
A constant tensioning force shall be applied. The calibration of the read-out device shall have been made
with regard to the specified tension force. In the case that the tensioning force is changed, the measured
values shall be corrected accordingly.
Key
1 anchor 7 grout
2 connecting element attached to (1) 8 borehole backfill
2 connecting element to adjacent anchor (not shown)
3 coupling anchor/connecting element a borehole diameter
4 protective tube b filled borehole section
5 rubber sleeve c grouted section of anchor ≥30 cm
6 clamp
Figure 4 — Example of a cement-grouted anchor of a multiple-point borehole rod extensometer
with the connecting element attached to the anchor and a passing connecting element
5.2.3 Measuring head and read-out device
5.2.3.1 The connecting elements terminate at the measuring head. The axial distance between
the measuring butt of the measuring head and the measuring butt of the connecting element shall be
measured.
EXAMPLE See Figures 1 and 5.
NOTE Common distance meters are mechanical dial gauges, electric displacement transducers, vibrating
wire displacement transducers and topographic levels.
5.2.3.2 In certain applications, it may be necessary to shorten, or to extend, the connecting elements
(including the protection tubes) in the course of the monitoring project. If such a situation is likely
to occur, provisions should be made in the monitoring plan and the extensometer system designed
accordingly.
EXAMPLE Shortening, respectively extension, of the connection element is required when the measuring
range of the distance meter is exceeded.
Key
1 head unit (head plate or recessed head) 5 protection tube
2 measuring butt at connecting element 6 connecting element (rod; wire)
3 measuring butt of head plate 7 fixation of head unit (dowelling; cementation)
4 displacement sensor
Figure 5 — Types of in-place extensometer measuring head layouts (schematic)
5.3 Probe extensometer
5.3.1 Measuring points and guide tube
5.3.1.1 Each measuring point should be marked by a ring which is embedded in, or attached to, the
medium. The ring may be a part of the guide tube [see Figure 6 b)].
5.3.1.2 The guide tube shall not affect the movement of the measuring rings.
5.3.1.3 For single-point probe extensometers [see Figure 2 a) and PrEx1 in Table 2], the measuring
points can be set at any location along the measuring line.
5.3.1.4 For double-point probe extensometers [see Figure 2 b) and PrEx 2-1 and PrEx 2-2 in Table 2],
measuring rings shall be used which are compatible with the type of probe used. The measuring points
shall be equally spaced according to the gauge length (see 3.11), with a tolerance depending on the
measuring range of the probe (see Table 2).
5.3.1.5 Hydraulic pressures or ground pressures which may develop during the installation and
throughout the measuring period shall be considered in the selection of the guide tube.
10 © ISO 2016 – All rights reserved
5.3.1.6 Ground excavation procedures may require temporary or permanent cutting or interruption
of guide tubes. It is permissible to continue the probe extensometer survey in the remaining parts of the
guide tubes.
a) Continuous guide tube, inductive b) Discontinuous guide tube, mechanical
measurement measurement
Key
1 guide tube
2 precision measuring ring of length l
M
3 setting screw
4 backfill (mortar)
5 mechanical high-precision coupling
Figure 6 — Possible measuring ring fixations for probe extensometers
5.3.2 Probe
5.3.2.1 The extensometer device shall allow a controlled positioning of the probe in the measuring
points. Reading of the measured value shall be made with the probe at rest.
5.3.2.2 At a measuring location of a single-point probe extensometer, the probe shall uniquely interact
with one measuring point. The measured value shall be the distance between the measuring point and
the reference mark of the measuring head.
NOTE A tension-resistant graduated measuring cable is commonly used for the measurement of that
distance.
5.3.2.3 At a measuring location of a double-point probe extensometer, the probe shall uniquely interact
with two adjacent measuring points. The measured value should be the difference between the base
length L of the probe and the distance between the two measuring points.
NOTE For a measuring line, the number of double-point probe extensometer measuring points is n-1, where
n is the total number of measuring rings installed.
5.5 Tape extensometer (convergence tape)
NOTE Convergence measurements can also be performed by optical geodetic methods.
5.4.1 For tape extensometer measurements, the following components are required (see Figure 3):
— convergence bolts;
— tensioning and read-out devices (convergence device);
— measuring tape or measuring wire;
— coupling elements to the convergence bolts.
5.4.2 Convergence bolts of the measuring systems CV 1 and CV 2 (see Table 3) shall be equipped with
a contact butt for the coupling elements. The contact butt should consist of a durable and corrosion-
resistant material (e.g. stainless steel or galvanized steel). The contact butts and coupling elements
should be protected from dirt and against damage.
5.4.3 Convergence bolts may be equipped with survey targets to allow geodetic measurements.
5.4.4 The convergence measuring system shall be equipped with a device for assuring a constant and
reproducible pulling force of the measuring tape or wire.
5.4.5 The coefficient of linear thermal expansion of the measuring tape or measuring wire shall be
specified by the instrumentation manufacturer and documented (see 8.1).
5.6 Measuring range and accuracy
Measuring range and accuracy of extensometers depend, amongst other factors, on the measuring
length. Table 2 provides information which should be taken into consideration when selecting
extensometers.
NOTE Annex C provides an overview of the various extensometer types in some common geo-engineering
applications. Examples of the various types of extensometers and typical applications are presented in Annex D.
12 © ISO 2016 – All rights reserved
Table 2 — Types, common measuring lengths, ranges and accuracies of extensometers
Extensometer type In-place Probe extensometer Tape extensometer
extensometer (convergence tape)
2-point (L = 1,0 m) Cardan joint with Hook and
measuring butt eye
Technical feature Rod Wire 1-point
Non- Mechan- Invar Steel tape
mechan- ical wire (punched or
ical graduated)
Designation (abbreviated) Ex-rod Ex-wire PrEx 1 PrEx 2-1 PrEx 2-2 CV 1 CV 2 CV 3
common (extreme)
1 lengths of measuring 30 (300) 10 (300) 30 (200) 30 (150) 30 (150) 15 (100) 15 (20) 15 (30)
lines [m]
common measuring ±1 000 ±10
range of or ± 10 % ±20 per to ± 50
a a
2 ±50 ±250 ±50 ±20 ±50
extensometer of tube metre per
sensor [mm] length metre
typical accuracy of
installed
±0,05
b
extensometer [mm] ±0,2 ±2 ±5 ±0,3 ±0,05 ±0,1 ±0,5
to ± 0,5
over a measuring 30 10 30 30 15 15 15
length
of . [m]
a
Measuring range, adjustable to higher values.
b
For relative displacements.
6 Installation and measuring procedures
6.1 Installation
6.1.1 Surface components
Extensometer components mounted to accessible surfaces shall be protected from direct sunlight,
aggressive environment, construction works, fly rocks from blasting and vandalism.
NOTE Protection can be achieved by sun-shade covers, lockable protective covers, recessed measuring
heads or covered extensometer shafts.
6.1.2 Installation in boreholes and in fill
6.1.2.1 Knowledge of the ground profile is required for the installation of extensometers in the ground.
NOTE Drilling of extensometer boreholes with sample recovery, providing direct information on the ground
conditions, allows a better placement of the anchors and enables a better interpretation of the measuring results.
6.1.2.2 In soft ground and in fill, a single-point extensometer may be installed by sounding techniques
such as CPT or dynamic probing (in accordance with ISO 22476-1 and ISO 22476-2).
6.1.2.3 Extensometer boreholes should be back-filled with a suitable material.
NOTE 1 One of the purposes of backfilling is to re-establish separations between different aquifers in
accordance with ISO 22475-1:2006, 5.5.4.
NOTE 2 Common backfill materials are low-strength cement-based mortar and cement-bentonite suspensions
(see Annex B).
6.1.2.4 The composition of the backfill material shall be documented and its properties considered in
the relation to the surrounding medium.
6.1.2.5 The axial stiffness of an extensometer, including its protective tubes and cured backfill, shall
not exceed the stiffness of the medium.
NOTE 1 This requirement is particularly relevant for settlements in soil, fill and soft rock.
NOTE 2 The following mitigating measures are considered acceptable:
a) for in-place borehole extensometers, selection of low-strength backfill (see Annex B) in combination with
spot fixation of the anchors such as mechanical clamps, bladder-type hydraulic anchors or cement-activated
packer anchors;
b) for embedment extensometers, selection and installation of telescoping tubing or corrugated guide tubes;
c) for probe extensometers, selection and installation of telescoping tubing, corrugated guide tubes and/or
selection of low-strength backfill.
6.1.2.6 Sufficient time should be allowed for the backfill to cure so that anchor fixity and stability is
observed prior to the zero and baseline measurements being undertaken in accordance with ISO 18674-
1:2015, Figure 1.
6.1.3 In-place extensometer
When selecting and installing in-place extensometers, attention shall be paid to the following.
a) Friction between connecting elements and protection tubes can be reduced by using spacers.
b) The extensometer assembly should be installed in the borehole without twisting the rods.
c) The protective tubing shall withstand the pressures from the ground, groundwater, grouting and
back-filling operations.
NOTE For very long vertical extensometers (e.g. 100 m), common installation practice is sequential back-
filling over a limited height. The next back-filling step is then carried out after curing of the previous stage.
d) For multiple-point extensometers, the connecting elements shall be uniquely identified at the
measuring head.
e) Adjustments of the length of the connecting elements must be recorded and considered in the
evaluation procedure.
NOTE Adjustments are common if the measuring range is likely to be exceeded.
6.1.4 Probe extensometer
When selecting and installing the measuring tubes of the probe extensometer, attention shall be paid to
the following.
a) Possibility that the measuring tube may float in a water-filled borehole.
NOTE Floating of the measuring tube can be avoided by measures, or a combination of measures, such as
filling the tube with water, loading the bottom by dead weight and initial cement grouting the toe of the tube.
b) Possibility of excessive external pressure, which may lead to a collapse of the measuring tube.
c) Difficulty of recovering the drilling casing without undue influence on the measuring tube.
NOTE An installation rod inside the measuring tube can assist to keep the tube stretched during the
recovery of the drilling casing.
14 © ISO 2016 – All rights reserved
d) For double-point probe extensometer systems, the measuring rings are to be firmly and durably
connected to the medium. For that purpose, the entire annulus between the measuring tube and
the borehole wall can be back-filled with a suitable material (see 6.1.2.3 and 6.1.2.4).
e) In cast-in-place concrete piles, the measuring tube shall be fixed to the reinforcement cage prior
to the placement of the cage and the concrete. Special attention shall be paid during lifting and
lowering the cage to prevent any damage to the tubes.
NOTE High-precision double-point extensometers of the Type PrEx 2–2 (see Table 2) are often installed in
concrete piles to assist in determining the distribution of skin friction along the pile, e.g. in pile load testing.
6.1.5 Tape extensometer
When installing the measuring bolts of a tape extensometer, attention shall be paid to the following.
a) The bolts should be placed in holes and fixed with cement- or resin-based material or by mechanical
expansion anchors.
b) The bolts may be temporarily secured at the steel mesh or, if permissible, welded onto steel arches
or reinforcement bars.
6.2 Carrying out the measurement
6.2.1 Instrumentation check and calibration
6.2.1.1 For general function checks and calibrations, refer to ISO 18674-1:2015, 5.6.
6.2.1.2 For in-place extensometers, portable measuring instruments (such as dial gauges and read-out
devices) and electric displacement transducers (where accessible) shall be regularly calibrated. If not
specified by the manufacturer, the maximal interval shall be two years.
6.2.1.3 Single-point probe extensometers shall be function checked at least once a year. It shall be
confirmed that the measuring cable does not change its length (stretching or shrinking) in course of the
monitoring project.
6.2.1.4 Double-point probe extensometers shall be calibrated at least once a year. Before and after
each series of measurements, they shall be checked against a known reference. Differences between the
reference and the measurement shall be recorded and accounted for in the data processing.
6.2.1.5 Convergence instruments shall be checked against a known reference before and after each
series of measurements. Differences between the reference and the measurement shall be recorded and
accounted for in the data processing.
6.2.2 Measurement
The measurements shall be carried out in accordance with Annex A, in conjunction with the
requirements of ISO 18674-1:2015, Clause 7.
7 Data processing and evaluation
7.1 The evaluation of the measuring data shall be carried out in accordance with Annex A.
7.2 The evaluated results shall be presented in tables and/or graphics. A record of the following data is
required in addition to the requirements of ISO 18674-1:2015, Clause 8:
a) For each measuring survey:
1) identification of the measuring line;
2) definition of reference point and its displacement condition.
b) For each measuring point:
1) measuring depth;
2) for in-place extensometer and single-point probe extensometer:
i) relative displacement component w related to the reference point in accordance with
i rel
Formulae (A.1) and (A.2) in dependency of the time, and/or
ii) absolute displacement component w in accordance with Formula (A.3) in dependency of
i
the time;
NOTE In addition to the above, section-wise longitudinal strain ε in accordance with
zi
Formula (A.5) can also be presented.
3) for double-point probe extensometer:
i) section-wise longitudinal strain between adjacent measuring points (“differential
displacements”) in accordance with Formula (A.8), and/or
ii) relative and, if applicable, also absolute displacements along the measuring line
(“integrated longitudinal displacement”) relative to the reference point in accordance with
Formula (A.9);
4) for tape extensometer:
change of the measuring value Δs (negative sign: convergence; positive sign: divergence) in
accordance with Formulae (A.10) to (A.12) in dependency of time.
7.3 Time-dependent deformations, such as velocity and acceleration, can be presented in semi-
logarithmic graphs.
8 Reporting
8.1 Installation report
The installation report shall be in accordance with ISO 18674-1:2015, 9.1.
8.2 Monitoring report
The monitoring report shall be in accordance with ISO 18674-1:2015, 9.2.
16 © ISO 2016 – All rights reserved
Annex A
(normative)
Measuring and evaluation procedure
A.1 In-place extensometer
A.1.1 Measuring procedure
In-place extensometer measurements imply the measurement of the distance changes between
a measuring point i and the measuring head (see Figure A.1). The head should be considered as the
reference point or as measuring point 0. The measurement is obtained by means of a connecting element
(rod or wire) which is firmly attached to the anchor of the measuring point i and which should extend
into the measuring head. At the head, any changes of the position of the connecting element shall be
monitored by a displacement transducer (e.g. mechanical dial gauge; electric sensor). For a multiple-
point extensometer, there are connecting elements of different lengths L [see Figures 1 a) and A.2].
i
NOTE The distance between a measuring point i and the measuring head is about equal, however not
identical, to the length L of the connecting element. The distance can be subject to changes (which, in fact,
i
is the measuring purpose proper) whereas the length of the connecting element is considered to be constant
(L = const.). Confirming that the length of the connecting element remains constant throughout the monitoring
i
project is of some practical concern as the extensometer can be subject to temperature changes and mechanical
distortions, e.g. by shear across the measuring line (see 5.2.2.3 and 5.2.2.4).
A.1.2 Evaluation procedure
A.1.2.1 Relative displacement
The change of the extensometer measuring value Δs in the period between reference and follow-up
i
measurements is as follows (see Figure A.1):
Δss=− s (A.1)
ii,F i,R
where
is the change of the measuring value of the measuring point i;
∅s
i
is the displacement reading for measuring point i of the reference measurement;
s
i,R
is the displacement reading for measuring point i of the follow-up measurement.
s
i,F
Δs is identical to the distance change between the measuring point i and the measuring head, and thus
i
is the displacement w of the measuring point i relative to the measuring head:
i rel
Δsw= (A.2)
iirel
where
w is the displacement component of measuring point i in direction of the measuring line rela-
i rel
tive to the measuring head.
a) Reference measurement (subscript R) b) Follow-up measurement (subscript F)
Key
1 measuring point 1 (anchor) 4 measuring butt of the connecting element
2 connecting element (rod) 5 measuring butt of the measuring head
3 measuring head with read-out device (dial gauge) Δs change of the measuring value of the measuring
i
point 1
EXAMPLE Table of measured and evaluated values.
Measuring point no. Length L Measured value Δs
i i
of rod [see Formula (A.1)]
i mm
mm
m
s s
i,R i,F
1 10 2,35 2,56 0,21
Figure A.1 — Measuring and evaluation procedure of a single rod extensometer with w = 0
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A.1.2.2 Absolute displacement
The absolute displacement w of a measuring point i in direction of the measuring line is as follows:
i
ww=+w (A.3)
iirel0
where
w see Formula (A.2);
i rel
w is the absolute displacement component of the measuring head in direction of the measur-
ing line.
For the determination of w , see 5.1.5.
A.1.2.3 Segmental strain
For multiple-point extensometers, the term Δs (see A.1.2.1) relates to the measuring head and not to
i
one of the adjacent measuring points (see Figure A.2). The relative displacement Δw between adjacent
i
measuring points in direction
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18674-2
Première édition
2016-10-15
Reconnaissance et essais
géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in
situ —
Partie 2:
Mesurages des déplacements le long
d'une ligne: Extensomètres
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 2: Measurement of displacements along a line: Extensometers
Numéro de référence
©
ISO 2016
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www.iso.org
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 4
5 Instruments . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Extensomètre fixe . 8
5.2.1 Points de mesure . 8
5.2.2 Éléments de liaison . 8
5.2.3 Tête de mesure et dispositif de lecture. 9
5.3 Extensomètre à sonde .10
5.3.1 Points de mesure et tube de guidage.10
5.3.2 Sonde.11
5.4 Extensomètre à ruban (ruban de convergence) .12
5.5 Plage et précision de mesure .12
6 Procédures d'installation et de mesure .13
6.1 Installation .13
6.1.1 Composants en surface.13
6.1.2 Installation en forage et en remblai .13
6.1.3 Extensomètre fixe .14
6.1.4 Extensomètre à sonde .14
6.1.5 Extensomètre à ruban .15
6.2 Réalisation de la mesure .15
6.2.1 Vérification et étalonnage de l'instrumentation .15
6.2.2 Mesure .16
7 Traitement et évaluation des données .16
8 Rapport.16
8.1 Rapport d'installation .16
8.2 Rapport de surveillance .16
Annexe A (normative) Procédure de mesure et d'évaluation .17
Annexe B (informative) Matériaux de comblement .27
Annexe C (informative) Applications en ingénierie géotechnique.28
Annexe D (informative) Exemples de mesures .29
Bibliographie .47
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 signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien
suivant: www .iso .org/avant -propos.
Le comité responsable pour ce document est l'ISO/TC 182, Géotechnique.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 18674, présentées sous le titre général Reconnaissance et
essais géotechniques — Surveillance géotechnique par instrumentation in situ, se trouve sur le site Web
de l’ISO.
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NORME INTERNATIONALE ISO 18674-2:2016(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in situ —
Partie 2:
Mesurages des déplacements le long d'une ligne:
Extensomètres
1 Domaine d'application
Le présent document s'applique à la mesure des déplacements le long d'une ligne à l'aide d'extensomètres
utilisés à des fins de surveillance géotechnique. Les règles générales d’exécution de la surveillance du
terrain, des structures interagissant avec le terrain et des travaux géotechniques sont présentées dans
l'ISO 18674-1.
Appliqué en même temps que l'ISO 18674-3, le présent document permet la détermination des
déplacements dans n'importe quelle direction.
Le présent document s'applique à:
— la surveillance du comportement des sols, des remblais et des roches;
— la vérification des valeurs de calcul géotechnique rattaché à la méthode d'étude observationnelle;
— la déduction des valeurs de calcul géotechnique (p. ex.: essai de charge des pieux ou essai de
percement de tunnel);
— l'évaluation de la stabilité avant, pendant ou après la construction (p. ex.: talus naturels, talus de
remblai, remblais, parois d'excavation, fondations, barrages, décharges ou tunnels).
NOTE Le présent document répond aux exigences pour la surveillance du terrain, des structures
interagissant avec le terrain et des travaux géotechniques aux moyens des extensomètres en tant qu'essai et
reconnaissance géotechnique selon les Références [5] et [6].
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités en référence de manière normative, en intégralité ou en partie, dans
le présent document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule
l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence
s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 18674-1:2015, Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique par
instrumentation in situ — Partie 1: Règles générales
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l'ISO 18674-1, ainsi que les suivants,
s'appliquent.
3.1
extensomètre
instrument in situ utilisé pour surveiller les variations de distance entre plusieurs points de mesure
situés le long d'une ligne de mesure
Note 1 à l'article: La surveillance de ces variations permet de déterminer les déplacements des points de mesure
survenant dans le sens de la ligne de mesure.
Note 2 à l'article: Au niveau d'un point de mesure, les mouvements du support (p. ex.: sol, roche, ouvrages en
béton et en acier) à l'étude sont transférés au point de mesure par des dispositifs tels que des ancrages, des
bagues ou des boulons (voir 5.1.6).
Note 3 à l'article: Dans le terrain, les points de mesure sont habituellement situés dans des forages. La ligne de
mesure coïncide alors avec l'axe du forage.
3.2
extensomètre fixe
extensomètre installé de manière définitive, généralement composé d'un ou de plusieurs ancrages,
éléments de liaison et d'au moins une tête de mesure
Note 1 à l'article: Chaque élément de liaison est connecté à un ancrage et peut se déplacer librement le long de la
ligne de mesure.
Note 2 à l'article: Les têtes de mesure se situent habituellement sur l'une des extrémités de la ligne de mesure.
Pendant la mesure, elles fonctionnent comme des points de mesure de référence.
Note 3 à l'article: Pour un extensomètre fixe dans un forage, voir Référence [7].
Note 4 à l'article: Voir Figure 1.
3.3
extensomètre à tige
extensomètre fixe dont l'élément de liaison est une tige
Note 1 à l'article: Habituellement, la tige est constituée d'acier ou de fibre de verre.
Note 2 à l'article: Voir Figure 1 a).
3.4
extensomètre à fil
extensomètre fixe dont l'élément de liaison est un fil
Note 1 à l'article: Voir Figure 1 b).
3.5
extensomètre simple
extensomètre fixe doté d'un seul ancrage
Note 1 à l'article: Voir Figure 1 b).
3.6
extensomètre multi-point
extensomètre fixe doté de plusieurs ancrages
Note 1 à l'article: En ingénierie géotechnique, il est courant d'utiliser jusqu'à six points d'ancrage.
Note 2 à l'article: Voir Figure 1 a).
3.7
chaîne extensométrique
extensomètre fixe constitué d'une série d'extensomètres simples
Note 1 à l'article: Voir Figure 1 c).
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3.8
extensomètre à sonde
extensomètre fixe dont l'élément de liaison est une unité amovible
Note 1 à l'article: Les extensomètres à sonde peuvent être développés comme des extensomètres à sonde mono-
point (voir 3.9) ou des extensomètres à sonde double-point (voir 3.10).
Note 2 à l'article: Voir Figure 2.
3.9
extensomètre à sonde mono-point
extensomètre, généralement composé d'une sonde de mesure et d'un tube de guidage comportant des
repères de mesure et où, à la position de mesure, un seul repère de mesure interagit avec la sonde
Note 1 à l'article: L'élément de liaison est l'unité constituée d'un câble et d'une sonde de mesure. La valeur mesurée
correspond à la distance entre le repère de mesure et le repère de référence sur la tête du tube de guidage.
Note 2 à l'article: En raison de sa conception, de sa fonction et de son application géotechnique courante,
l'extensomètre à sonde mono-point est habituellement appelé «extensomètre magnétique», «tassomètre
magnétique» ou «sonde à inductance».
Note 3 à l'article: Voir Figure 2 a).
3.10
extensomètre à sonde double-point
extensomètre, généralement composé d'une sonde de mesure et d'un tube de guidage comportant des
repères de mesure et où, à la position de mesure, deux repères de mesure interagissent avec la sonde
Note 1 à l'article: L'élément de liaison est la sonde de mesure. La valeur mesurée correspond à la distance entre
les deux repères de mesure qui interagissent avec la sonde.
Note 2 à l'article: En raison de sa conception et de sa fonction, l'extensomètre à sonde double-point est
habituellement appelé «extensomètre incrémental» ou «micromètre coulissant».
Note 3 à l'article: Voir Figure 2 b).
3.11
base de mesure
L
espacement entre deux unités de mesure appartenant à un extensomètre à sonde double-point et
interagissant avec les repères de mesure correspondants
Note 1 à l'article: L mesure habituellement 1,0 m.
Note 2 à l'article: L est généralement vérifié dans un calibrage de la sonde avant la mesure.
3.12
extensomètre à ruban
extensomètre utilisé pour mesurer la distance entre deux points de mesure accessibles à l'aide d'un
ruban de mesure, généralement composé d'un dispositif chargé de mettre en tension le ruban et
présentant une force de traction reproductible, ainsi que de deux embouts permettant de raccorder le
dispositif aux boulons (voir 3.13) et d'une unité de lecture
Note 1 à l'article: A l'origine, les extensomètres à ruban étaient utilisés pour le percement de tunnel. L'utilisation
de mesures de suivi permet de déterminer la variation des distances entre deux points de mesure en paroi
de tunnel (la «convergence» en terme de percement de tunnels). De ce fait, les extensomètres à ruban sont
habituellement appelés «rubans de convergence».
Note 2 à l'article: Voir Figure 3.
3.13
boulons de convergence
boulons de mesure adaptés au type d'extensomètre à ruban utilisé
4 Symboles
Symbole Nom Unité
D Profondeur du forage m
d Distance du point de mesure i depuis la tête de mesure m
i
F Indice de mesure de suivi —
h Hauteur de la tête de mesure par rapport au niveau de la mer m
i Numéro d'un point de mesure —
K Facteur de correction de la température —
T
L Base de mesure d'un extensomètre à sonde double-point m
L Longueur de l'élément de liaison entre la tête de mesure et le point de mesure i m
i
l Distance entre les points de mesure m
l Longueur de la bague de mesure d'un extensomètre à sonde double-point m
M
n Nombre total de points de mesure le long d'une ligne de mesure —
P Force de traction d'un extensomètre à fil kN
R Indice de mesure de référence —
s Relevé du déplacement m
T Température K
t Temps écoulé s
u, v, w Composante déplacement sur l'axe x, y, z respectivement m
w Composante déplacement absolu de la tête de mesure sur l'axe z m
w Composante déplacement absolu d’un point de mesure i sur l’axe z m
i
w Composante déplacement relatif d'un point de mesure i sur l'axe z m
i rel
Δw Déplacement relatif entre deux points de mesure adjacents i et i-1 suivant la direction z m
i
x, y, z Coordonnées locales des points de mesure sur un tube de guidage ou dans un forage m
-1
α Coefficient de dilatation thermique linéaire K
T
ε Déformation sur l'axe des coordonnées z —
z
5 Instruments
5.1 Généralités
5.1.1 Il convient de distinguer les types suivants d'extensomètres: fixes, à sonde et à ruban (voir
Tableau 1 et Figures 1 à 3).
Tableau 1 — Types d'extensomètres
Extensomètre Acquisition
Fonctionnalité automatique des
N° Type Sous-type
données
Tous les composants des instru-
Extensomètre fixe mono-point/
Fixe ments sont installés de manière
multi-point
1 Possible
(voir 5.2) définitive au sol ou sur des surfaces
Extensomètre à tige/fil
accessibles
Sonde Extensomètre à sonde mono-
Unité de mesure à déplacement
(voir 5.3) point/double-point
séquentiel sur les positions de Rare
Ruban
mesure
3 Extensomètre à bande/fil en acier
(voir 5.4)
4 © ISO 2016 – Tous droits réservés
5.1.2 Les variations de distance entre les points de mesure doivent être surveillées en comparant les
valeurs mesurées à celles de la mesure de référence. Les déplacements des points de mesure le long de la
ligne de mesure doivent être déduits conformément à l'Annexe A.
5.1.3 Une augmentation de la distance entre deux points de mesure (extension) doit être associée à
une valeur positive.
5.1.4 Le point auquel se rapportent les mesures de l'extensomètre doit être appelé «point de
référence».
5.1.5 Pour les mesures absolues, les coordonnées du point de référence doivent être déterminées de
manière indépendante ou faire l'objet d'une hypothèse avec vérification conformément aux exigences.
NOTE Si le point de référence est supposé se trouver au niveau de l'ancrage le plus profond, la reconnaissance
de la tête de mesure peut servir de contrôle.
5.1.6 Les points de mesure de l'extensomètre doivent être repérés au moyen de dispositifs tels que
des ancrages, des bagues ou des boulons. Les points de mesure de ces dispositifs doivent être définis
comme suit:
— pour les ancrages, le centre de l'ancrage;
— pour les bagues, le centre de la bague;
— pour les boulons, le centre de l'extrémité de contact (accouplements à vis) ou le centre de l'œillet
(accouplements à œillet ou crochet).
5.1.7 Le dispositif servant au repérage d'un point de mesure doit être solidement fixé au support de
manière à transférer au dispositif l'intégralité des mouvements du support au niveau du point de mesure.
5.1.8 Les instruments ne doivent pas affecter de manière significative les conditions du support à
l'étude et, à l'inverse, leurs fonctionnalités ne doivent pas être affectées de manière significative par le
support (voir l'ISO 18674-1, 5.1 et 5.2).
a) Extensomètre à tige b) Extensomètre à fil c) Chaîne extensométrique
Légende
1 ancrages 3 têtes de mesure locales 1 à 3
1.3
1 ancrages 4 paroi du forage
1.3 1 à 3
2 élément de liaison (fil) 5 dispositif de lecture
2 éléments de liaison 6 dispositif de traction
1.3 1 à 3
3 tête de mesure P force de mise en tension
EXEMPLE 1 En a), extensomètre à tige triple-point équipé de capteurs de déplacement électriques.
EXEMPLE 2 En b), extensomètre à fil mono-point équipé d'un dispositif de lecture par comparateur à cadran.
EXEMPLE 3 En c), chaîne extensométrique triple-point équipée de capteurs de déplacement électriques.
Figure 1 — Exemples d'extensomètres fixes
6 © ISO 2016 – Tous droits réservés
a) Extensomètre à sonde mono-point b) Extensomètre à sonde double-point
Légende
1 tube de mesure 6 sonde (à la position de mesure sur les bagues n° 2
et 3)
2 plaques d'ancrage 1 à 3 (avec bagues de mesure 7 tiges de réglage (ou câble de traction)
1.3
externes)
2 bagues de mesure 1 à 5 8 unité de lecture
1.5
3 sonde (à la position de mesure sur la plaque 9 matériau de comblement
d'ancrage n° 2)
4 ruban de mesure 10 paroi du forage
5 tête de mesure avec repère de référence
EXEMPLE 1 En a), extensomètre à sonde magnétique équipé d'une tubulure télescopique.
EXEMPLE 2 En b), micromètre coulissant.
Figure 2 — Exemples d'extensomètres à sonde
Légende
1 boulon de convergence
2 ruban (ou fil) de mesure
3 dispositif chargé de mettre en tension le ruban (ou le fil) et dispositif de lecture
4 accouplement
Figure 3 — Croquis schématique d'un extensomètre à bande
5.2 Extensomètre fixe
5.2.1 Points de mesure
Il convient que les dispositifs servant au repérage des points de mesure offrent des fonctions similaires
aux fonctions couramment rencontrées dans les travaux d'ancrage ou de perçage de roche.
EXEMPLES Cale, packer d'intervalle, collier à ressort, packer de forage injecté de résine ou de ciment, injection
d'ancrage avec ciment sans retrait
NOTE Le mouvement d'un point de mesure est également transféré à l'élément de liaison connecté.
5.2.2 Éléments de liaison
5.2.2.1 Pour les extensomètres à tige, il convient d'utiliser une chaîne de tiges interconnectées en acier
ou en résine permanente renforcée de fibre de verre. Pour les extensomètres à fil, il convient d'utiliser
des fils en acier.
5.2.2.2 Pour le choix des matériaux et de la section transversale des éléments de liaison, il convient de
prendre en compte l'activité de mesure, les conditions environnementales, la précision de mesure ainsi
que la longueur de la section de mesure (voir Tableau 2).
5.2.2.3 Si un élément de liaison peut être temporairement déconnecté du dispositif de fixation au
niveau du point de mesure, il doit être établi que la tolérance d'accouplement ne dépasse pas la précision
de mesure prévue pour le système.
EXEMPLE Accouplements à vis ou douilles à baïonnette de l'élément de liaison aux ancrages
NOTE Les mouvements sur l'axe de forage ou la fermeture du forage peuvent bloquer l'élément de liaison et
peuvent affecter la fonctionnalité de l'extensomètre. La fonctionnalité de l'extensomètre peut être vérifiée en
désaccouplant un élément de liaison par intermittence.
5.2.2.4 Le coefficient de dilatation thermique des éléments de liaison doit être spécifié. Il convient de
tenir compte des variations de température au sein du système.
NOTE Les variations de longueur des éléments de liaison induites par la température peuvent influencer
de manière significative la précision d'un extensomètre. La mesure des gradients thermiques effectuée par un
ensemble de capteurs de température le long de l'extensomètre peut s'avérer utile, car elle permet de déterminer
un facteur de correction adapté pour les variations de température (voir exemple de mesure à D.2).
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5.2.2.5 L'indépendance de mouvement des éléments de liaison doit être garantie, notamment lorsque
les éléments de liaison traversent des ancrages.
EXEMPLE Voir Figure 4.
5.2.2.6 Les frottements entre les éléments de liaison et la protection ne doivent pas affecter la mesure.
5.2.2.7 Pour les extensomètres à fil, les éléments de liaison doivent être mis en tension avant la mesure.
Une force constante de mise en tension doit être appliquée. L'étalonnage du dispositif de lecture doit
avoir été réalisé par rapport à la force spécifiée de mise en tension. En cas de modification de la force de
mise en tension, les valeurs mesurées doivent être corrigées en conséquence.
Légende
1 ancrage 5 manchon en caoutchouc
2 élément de liaison connecté à (1) 6 collier
2 élément de liaison de l'ancrage adjacent (non représenté) 7 coulis
3 ancrage d'accouplement/élément de liaison 8 remblai de forage
4 tube de protection
a c
Diamètre du forage. Section injectée de l'ancrage ≥ 30 cm.
b
Section de forage en remblai.
Figure 4 — Exemple d'ancrage injecté de ciment d'un extensomètre à tige multi-point en forage
comportant l'élément de liaison connecté à l'ancrage et un élément de liaison traversant
5.2.3 Tête de mesure et dispositif de lecture
5.2.3.1 Les éléments de liaison se terminent au niveau de la tête de mesure. La distance axiale entre le
repère de mesure de la tête de mesure et le repère de mesure de l'élément de liaison doit être mesurée.
EXEMPLE Voir Figures 1 et 5.
NOTE Les instruments habituellement utilisés pour mesurer la distance sont les comparateurs mécaniques
à cadran, les capteurs de déplacement électriques et les niveaux topographiques.
5.2.3.2 Dans certaines applications, il peut être nécessaire de raccourcir ou de rallonger les éléments
de liaison (tubes de protection compris) au cours du projet de surveillance. Dans l'éventualité d'une telle
situation, il convient de concevoir le plan de surveillance et l'extensomètre en conséquence.
EXEMPLE Le raccourcissement (ou l'extension) de l'élément de liaison est nécessaire lorsque la plage de
mesure de l'appareil de mesure des distances est dépassée.
a) Extensomètre à tige avec b) Extensomètre à fil avec plaque c) Extensomètre à tige avec tête
plaque de recouvrement de recouvrement encastrés
Légende
1 unité de recouvrement (plaque de recouvrement ou tête encastrée)
2 extrémité de mesure de l'élément de liaison
3 extrémité de mesure de la plaque de recouvrement
4 comparateur (mécanique) à cadran
5 tube de protection
6 élément de liaison (tige ou fil)
7 fixation de l'unité de recouvrement (chevillage; cimentation)
Figure 5 — Extensomètres fixes destinés à mesurer la disposition des têtes
5.3 Extensomètre à sonde
5.3.1 Points de mesure et tube de guidage
5.3.1.1 Il convient de repérer chaque point de mesure au moyen d'une bague intégrée ou fixée au
support. La bague peut faire partie du tube de guidage [voir Figure 6.b)].
5.3.1.2 Le tube de guidage ne doit pas affecter le mouvement des bagues de mesure.
5.3.1.3 Pour les extensomètres à sonde mono-point [voir Figure 2a) et PrEx1 du Tableau 2], les points
de mesure peuvent être définis n'importe où le long de la ligne de mesure.
5.3.1.4 Pour les extensomètres à sonde double-point [voir Figures 2b) ainsi que les PrEx 2-1 et PrEx
2-2 du Tableau 2], des bagues de mesure compatibles avec le type de sonde utilisé doivent être utilisées.
Les points de mesure doivent être équidistants selon la base de mesure (voir 3.11), avec une tolérance en
fonction de la plage de mesure de la sonde (voir Tableau 2).
5.3.1.5 Les pressions hydrauliques ou géostatiques pouvant survenir au cours de la période
d'installation et de mesure doivent être prises en compte dans le choix du tube de guidage.
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5.3.1.6 Les procédures d'excavation du sol peuvent exiger une découpe ou une interruption temporaire
ou permanente des tubes de guidage. Il est permis de poursuivre la reconnaissance par extensomètre à
sonde sur les parties restantes des tubes de guidage.
a) Tube de guidage continu, b) Tube de guidage discontinu,
mesure inductive mesure mécanique
Légende
1 tube de guidage
2 bague de mesure de précision de longueur l
M
3 vis de réglage
4 remblai (mortier)
5 accouplement mécanique de haute précision
Figure 6 — Fixations possibles des bagues de mesure pour
extensomètres à sonde double-point
5.3.2 Sonde
5.3.2.1 L'extensomètre doit permettre de contrôler le positionnement de la sonde sur les points de
mesure. La lecture de la valeur mesurée doit être réalisée lorsque la sonde est au repos.
5.3.2.2 Au niveau de la zone de mesure d'un extensomètre à sonde mono-point, la sonde doit interagir
avec seulement un point de mesure. La valeur mesurée doit correspondre à la distance entre le point de
mesure et le repère de référence sur la tête de mesure.
NOTE Un câble de mesure gradué résistant à la tension est habituellement utilisé pour mesurer ce type de
distance.
5.3.2.3 Au niveau de la zone de mesure d'un extensomètre à sonde double-point, la sonde doit interagir
avec seulement deux points de mesure adjacents. Il convient que la valeur mesurée corresponde à la
différence entre la longueur de base L de la sonde et la distance entre les deux points de mesure.
NOTE Sur une ligne de mesure, le nombre de points de mesure d'un extensomètre à sonde double-point
correspond à n-1, où n représente le nombre total de bagues de mesure installées.
5.4 Extensomètre à ruban (ruban de convergence)
NOTE Les mesures de convergence peuvent également être réalisées à l'aide de méthodes géodésiques
optiques.
5.4.1 Pour les mesures par extensomètre à ruban, les composants suivants sont exigés (voir Figure 3):
— des boulons de convergence;
— des dispositifs de mise en tension et de lecture (dispositif de convergence au sens le plus strict);
— un ruban ou un fil de mesure;
— des éléments d'accouplement pour la connexion aux boulons de convergence.
5.4.2 Les boulons de convergence des systèmes de mesure CV1 et CV2 (voir Tableau 3) doivent être
équipés d'extrémité de contact pour les éléments d'accouplement. Il convient que l'extrémité de contact
des boulons de convergence soit construite dans un matériau durable et résistant à la corrosion (p. ex.:
acier inoxydable ou galvanisé). La géométrie de l'extrémité de mesure doit être adaptée aux éléments
d'accouplement. Il convient de protéger l'extrémité de mesure et les éléments d'accouplement contre les
impuretés et les détériorations.
5.4.3 Il convient que les boulons de convergence permettent la fixation des éléments à l'étude pour les
mesures géodésiques.
5.4.4 Le système de mesure de la convergence doit être équipé d'un dispositif permettant une force de
traction constante et reproductible du ruban ou du fil de mesure.
5.4.5 Le coefficient de dilatation thermique linéaire du ruban ou du fil de mesure doit être indiqué et
documenté par le fabricant de l'instrument (voir 8.1).
5.5 Plage et précision de mesure
La plage et la précision de mesure des extensomètres dépendent de différents facteurs, notamment la
longueur de mesure. Le Tableau 2 donne des informations sur l'ordre de grandeur qu'il convient de
prendre en compte lors du choix d'un extensomètre.
NOTE L’Annexe C donne un aperçu des divers types d’extensomètres dans certaines applications en
ingénierie géotechnique. Des exemples des types d’extensomètres et des applications typiques sont présentés à
l’Annexe D.
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Tableau 2 — Types, longueurs, plages et précisions courantes de mesure des extensomètres
Extensomètre à ruban
Type d'extensomètre Extensomètre fixe Extensomètre à sonde
(ruban de convergence)
Joint de cardan
Crochet
2 points (L = 1,0 m) avec extrémité de
et œillet
mesure
Caractéristiques tech-
Tige Fil 1 point
niques
Non
Méca- Ruban acier (per-
méca- Fil invar
nique foré ou gradué)
nique
Désignation (abréviation) Ex-rod Ex-wire PrEx 1 PrEx 2-1 PrEx 2-2 CV 1 CV 2 CV 3
Longueur (maxi-
1 male) courante des 30 (300) 10 (300) 30 (200) 30 (150) 30 (150) 15 (100) 15 (20) 15 (30)
lignes de mesure [m]
±1 000
ou ±10 % ±10/
Plage courante de ±20 par
a a
2 ±50 ± 250 ±50 ±20 ±50
de la lon-
mesure [mm] m
±50 par m
gueur
du tube
±0,05 /
Précision courante
±0,2 ±2 ±2 ±0,3 ±0,05 ±0,1 ±0,5
b
de mesure [mm]
±0,5
pour une longueur
30 10 30 30 30 15 15 15
de mesure de… [m]
a
Plage de mesure arrondie à la valeur supérieure.
b
Pour des déplacements relatifs.
6 Procédures d'installation et de mesure
6.1 Installation
6.1.1 Composants en surface
Les composants d'extensomètres installés sur des surfaces accessibles doivent être protégés des
rayons du soleil, des environnements agressifs, des travaux de construction ou des éclats de roches
(dynamitage ou vandalisme).
NOTE Cette protection peut être obtenue au travers de pare-soleil, de caches de protection verrouillables, de
têtes de mesure encastrées ou de puits d'extensomètres protégés.
6.1.2 Installation en forage et en remblai
6.1.2.1 Il est nécessaire de connaître le profil du sol en cas d'installation des extensomètres dans le sol.
NOTE Le perçage des forages pour extensomètres avec prélèvement d'échantillons permet d'obtenir des
renseignements directs sur l'état du sol, de mieux placer les ancrages et de mieux interpréter les résultats de
mesure.
6.1.2.2 Sur sols mous ou sur remblais, un extensomètre mono-point peut être installé à l'aide de
techniques telles que le sondage CPT ou le sondage dynamique (dans le respect de l'ISO 22476-1 et
l'ISO 22476-2).
6.1.2.3 Il convient de combler le forage pour extensomètre avec des matériaux adaptés.
NOTE 1 Le comblement vise notamment à rétablir les séparations entre les différents aquifères (voir
l'ISO 22475-1:2006, 5.5.4).
NOTE 2 Les matériaux couramment utilisés pour le comblement sont des mortiers faiblement dosés en ciment
et des suspensions ciment/bentonite (voir Annexe B).
6.1.2.4 La composition des matériaux de comblement doit être documentée et ses propriétés
déterminées en tenant compte du terrain environnant.
6.1.2.5 La rigidité axiale de l'extensomètre, tube de protection et matériaux de comblement compris,
ne doit pas dépasser la rigidité du terrain.
NOTE 1 Cette exigence est particulièrement appropriée lors de tassements dans des sols, des remblais et
roches tendres.
NOTE 2 Les mesures suivantes sont considérées acceptables pour maîtriser la rigidité:
a) Pour les extensomètres fixes en forage, le choix d'un remblai à faible résistance (voir Annexe B) associé à une
fixation localisée des ancrages (p. ex.: colliers mécaniques, ancrages hydrauliques à membrane ou packers
d'ancrage activés par le ciment).
b) Pour les extensomètres encastrés, le choix et l'installation de tubulures télescopiques ou de tubes de guidage
ondulés.
c) Pour les extensomètres à sonde, le choix et l'installation de tubes télescopiques, de tubes de guidage ondulés
et/ou le choix d'un remblai à faible résistance.
6.1.2.6 Un délai suffisamment important pour le mûrissement du coulis de fixation des ancrages et du
remblai doit être observé avant de procéder aux mesures du point zéro et de référence, conformément à
l'ISO 18674-1: 2015, Figure 1.
6.1.3 Extensomètre fixe
Lors du choix et de l'installation d'extensomètres fixes, une attention particulière doit être accordée
aux éléments suivants:
a) Les frottements entre les éléments de liaison et la protection peuvent être réduits à l'aide
d'entretoises.
b) Il convient d'installer l'extensomètre dans le forage sans vriller les tiges.
c) Les tubulures de protection doivent résister aux pressions au sol, aux eaux souterraines, ainsi
qu'aux opérations d'injection et de comblement.
NOTE Pour les extensomètres verticaux de longueur importante (p. ex.: 100 m), les pratiques courantes
d'installation consistent en un comblement séquentiel sur une hauteur limitée. La prochaine étape de
comblement est réalisée après mûrissement du niveau précédent.
d) Pour les extensomètres multi-point, les éléments de liaison doivent être identifiés de manière
unique au niveau de la tête de mesure.
e) Tout ajustement de la longueur des éléments de liaison doit être enregistré et pris en compte lors
de la procédure d'évaluation.
NOTE Les ajustements sont courants dès lors que la plage de mesure est susceptible d'être dépassée.
6.1.4 Extensomètre à sonde
Lors du choix et de l'installation de tubes de mesure avec extensomètres à sonde, une attention
particulière doit être accordée aux éléments suivants:
a) la possibilité que le tube de mesure puisse flotter dans un forage rempli d'eau;
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NOTE La flottaison du tube de mesure peut être évitée en adoptant certaines mesures (ou ensembles de
mesures) consistant, par exemple, à remplir le tube avec de l'eau, à ajouter un poids mort au fond du tube ou
à réaliser une injection initiale de ciment à son extrémité.
b) la possibilité qu'une pression externe excessive puisse provoquer l'effondrement du tube de mesure;
c) la difficulté à reprendre le forage tubant sans que cela n'ait d'influence négative sur le tube de mesure;
NOTE L'installation d'une tige dans le tube de mesure peut permettre de préserver l'étirement du tube
au cours de la reprise du forage tubant.
d) pour les extensomètres à sonde double-point, les bagues de mesure doivent être fixées correctement
et durablement au support. De ce fait, l'ensemble de la couronne située entre le tube de mesure et la
paroi du forage peut être remblayé avec un matériau adapté (voir 6.1.2.3 et 6.1.2.4);
e) pour les pieux en béton coulé, le tube de mesure doit être fixé sur la cage d'armature avant mise en
place de la cage et du béton. Une attention particulière doit être accordée au cours du levage et de
l'abaissement de la cage afin de prévenir toute détérioration des tubes.
NOTE Les extensomètres double-point haute précision de type PrEx 2-2 (voir Tableau 2) sont souvent
installés sur des pieux en béton afin de mieux déterminer la répartition du frottement superficiel le long du pieu
(p. ex.: essai de charge des pieux).
6.1.5 Extensomètre à ruban
Lors de l'installation des boulons de mesure d'un extensomètre à ruban, une attention particulière doit
être accordée aux éléments suivants:
a) Il convient de placer les boulons dans des orifices et de les y fixer avec un matériau à base de résine
ou de ciment, ou avec des ancrages à expansion mécanique.
b) Les boulons peuvent être temporairement sécurisés au niveau d'un treillis armé ou, lorsque cela est
permis, soudés aux cintres d'acier ou aux barres d'armature.
6.2 Réalisation de la mesure
6.2.1 Vérification et étalonnage de l'instrumentation
6.2.1.1 Pour la vérification et l'étalonnage des fonctions générales, voir l'ISO 18674-1: 2015, 5.6.
6.2.1.2 Pour les extensomètres fixes, les instruments de mesure portatifs (p. ex.: comparateurs à
cadran et dispositifs de lecture) et les capteurs de déplacement électriques (si accessibles) doivent
être régulièrement étalonnés. Sauf indication contraire du fabricant, cet intervalle ne doit pas dépasser
deux ans.
6.2.1.3 Les fonctions des extensomètres à sonde mono-point doivent être vérifiées au moins une fois
par an. Il est nécessaire de confirmer que la longueur du câble de mesure n'a pas changé (étirement ou
rétrécissement) au cours du projet de surveillance.
6.2.1.4 Les extensomètres à sonde double-point doivent être étalonnés au moins une fois par an.
Avant et après chaque série de mesures, ils doivent être vérifiés par rapport à une référence connue.
Les différences entre la référence et la mesure doivent être enregistrées et prises en compte lors du
traitement des données.
6.2.1.5 Les instruments de convergence doivent être vérifiés par rapport à une référence connue avant
et après chaque série de mesures. Les différences entre la référence et la mesure doivent être enregistrées
et prises en compte lors du traitement des données.
6.2.2 Mesure
Les mesures doivent être réalisées conformément à l'Annexe A, en respectant les exigences de
l'ISO 18674-1: 2015, Article 7
7 Traitement et évaluation des données
7.1 L'évaluation des données de mesure doit être réalisée conformément à l'Annexe A.
7.2 Les résultats de l'évaluation doivent être présentés sous forme de tableaux et/ou de graphiques.
L'enregistrement des données suivantes est exigé en complément des exigences de l'ISO 18674-1: 2015,
Article 8:
a) Pour chaque mesure de reconnaissance:
1) l'identification de la ligne de mesure;
2) la définition du point de référence et des conditions de déplacement correspondantes.
b) Pour chaque point de mesure:
1) la profondeur de mesure;
2) pour les extensomètres mono-point fixes et les extensomètres à sonde mono-point:
i) le déplacement relatif w du point de référence conformément aux Formules (A.1) et (A.2)
i rel
en fonction du temps; et/ou
ii) le déplacement absolu w conformément à la Formule (A.3) en fonction du temps;
i
NOTE Outre les exigences ci-dessus, la déformation longitudinale en section ε conformément à la
zi
Formule (A.5) peut également être présentée;
3) pour les extensomètres à sonde double-point:
i) la déformation longitudinale en section entre deux points de mesure adjacents
(«déplacements différentiels») conformément à la Formule (A.8); et/ou
ii) le déplacement relatif et, le cas échéant, le déplacement absolu le long de la ligne de mesure
(déplacement longitudinal intégré) par rapport au point de référence et conformément à la
Formule (A.9);
4) pour les extensomètres à ruban:
la variation de la valeur de mesure Δs (signe négatif: convergence; signe positif: divergence)
conformément aux Formules (A.10) à (A.12) en fonction du temps.
7.3 Les déformations fonction du temps, à l'instar de la vitesse et de l'accélération, peuvent être
présentées sous la forme de graphiques semi-logarithmiques.
8 Rapport
8.1 Rapport d'installation
Le rapport d’installation doit être conforme à l'ISO 18674-1: 2015, 9.1.
8.2 Ra
...
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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