ISO 22476-1:2012

Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 1: Electrical cone and piezocone penetration test

ISO 22476-1:2012 deals with equipment requirements, the execution of and reporting on electrical cone and piezocone penetration tests as part of geotechnical investigation and testing according to EN 1997‑1 and EN 1997‑2. Within the electrical cone and piezocone penetration test, two subcategories of the cone penetration test are considered: electrical cone penetration test (CPT), which includes measurement of cone resistance and sleeve friction; piezocone test (CPTU), which is a cone penetration test with the additional measurement of pore pressure. The CPTU is performed like a CPT with the measurement of the pore pressure at one or several locations on the penetrometer surface. ISO 22476-1:2012 specifies the following features: type of cone penetration test; application class; penetration length or penetration depth; elevation of the ground surface or the underwater ground surface at the location of the cone penetration test with reference to a datum; location of the cone penetration test relative to a reproducible fixed location reference point; pore pressure dissipation tests.

Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place — Partie 1: Essais de pénétration au cône électrique et au piézocône

L'ISO 22476-1:2012 traite des exigences relatives à l'appareillage, à l'exécution et au compte rendu des essais de pénétration au cône électrique et au piézocône dans le cadre de la reconnaissance, et des essais géotechniques selon l'EN 1997-1 et l'EN 1997-2. À la dénomination «essai de pénétration au cône électrique et au piézocône» correspondent deux essais distincts: l'essai de pénétration au cône électrique (CPT), qui comporte à la fois le mesurage de la résistance au cône et celui du frottement latéral sur le manchon; l'essai de pénétration au piézocône (CPTU), qui est un essai de pénétration au cône complété par le mesurage de la pression interstitielle. L'essai CPTU est réalisé comme un essai CPT avec mesurage de la pression interstitielle en un ou plusieurs emplacements à la surface de la pointe pénétrométrique. L'ISO 22476-1:2012 spécifie les points suivants: le type de l'essai de pénétration au cône, conformément au Tableau 1; la classe d'application, conformément au Tableau 2; la longueur ou la profondeur de pénétration; la cote altimétrique de la surface du sol ou la cote de la surface de la nappe à l'emplacement de l'essai de pénétration au cône par rapport à un repère précisé; l'emplacement de l'essai de pénétration au cône par rapport à un point de référence fixe toujours accessible; les essais de dissipation de la pression interstitielle.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 17-Sep-2012
• ICS: 93.020 - Earthworks. Excavations. Foundation construction. Underground works
• Technical Committee: ISO/TC 182 - Geotechnics
• Drafting Committee: ISO/TC 182 - Geotechnics
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 20-Dec-2022

Relations

• Revised: ISO 22476-1:2022 - Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 1: Electrical cone and piezocone penetration test
• Effective Date: 07-Apr-2018
• Corrected By: ISO 22476-1:2012/Cor 1:2013 - Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 1: Electrical cone and piezocone penetration test — Technical Corrigendum 1
• Effective Date: 17-Jul-2021

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22476-1
First edition
2012-09-15

Geotechnical investigation and testing —
Field testing —
Part 1:
Electrical cone and piezocone
penetration test
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place —
Partie 1: Essais de pénétration au cône électrique et au piézocône




Reference number
ISO 22476-1:2012(E)
©
ISO 2012

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ISO 22476-1:2012(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT


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All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
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Published in Switzerland

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ISO 22476-1:2012(E)
Contents Page
Foreword . v
Introduction . vi
1  Scope . 1
2  Normative references . 2
3  Terms, definitions and symbols . 2
3.1  Terms and definitions . 2
3.2  Symbols . 9
4  Equipment . 10
4.1  Cone penetrometer . 10
4.2  Tolerances . 10
4.3  Surface roughness . 11
4.4  Cone . 11
4.5  Friction sleeve . 12
4.6  Filter element . 13
4.7  Gaps and soil seals . 15
4.8  Push rods . 15
4.9  Measuring system . 15
4.10  Thrust machine . 16
5  Test procedures . 16
5.1  Selection of cone penetrometer . 16
5.2  Selection of equipment and procedures . 17
5.3  Position and level of thrust machine . 19
5.4  Preparation of the test . 19
5.5  Pushing of the cone penetrometer . 19
5.6  Use of friction reducer . 20
5.7  Frequency of logging parameters . 20
5.8  Registration of penetration length . 20
5.9  Dissipation test . 21
5.10  Test completion . 21
5.11  Equipment checks and calibrations . 21
5.12  Safety requirements . 22
6  Test results . 22
6.1  Measured parameters . 22
6.2  Correction of parameters. 22
6.3  Calculated parameters . 24
7  Reporting . 24
7.1  General . 24
7.2  Reporting of test results . 24
7.3  Presentation of test results . 26
7.4  Presentation of test results and calculated parameters . 26
Annex A (normative) Maintenance, checks and calibration . 28
Annex B (normative) Calculation of penetration depth . 32
Annex C (informative) Correction of sleeve friction for water pressure . 33
Annex D (informative) Preparation of the piezocone . 34
Annex E (informative) Uncertainties in cone penetrometer testing. 35
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ISO 22476-1:2012(E)
Bibliography .36

Figures
Figure 1 — Cross section of an example of a cone penetrometer . 3
Figure 2 — Locations of pore pressure filters . 6
Figure 3 — Penetration length and penetration depth (schematic only) . 8
2
Figure 4 — Tolerance requirements for use of 1000 mm cone penetrometer . 12
Figure 5 — Geometry and tolerances of friction sleeve . 13
Figure 6 — Correction of cone resistance and sleeve friction due to the unequal end area effect . 23
Figure A.1 — Pressure chamber for determination of the net area ratio, a . 30

Tables
Table 1 — Types of cone penetration test . 17
Table 2 — Application classes . 18
Table A.1 — Control scheme for maintenance routines . 29

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ISO 22476-1:2012(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 22476-1 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee
CEN/TC 341, Geotechnical investigation and testing, 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 test
 Part 2: Dynamic probing
 Part 3: Standard penetration test
 Part 4: Ménard pressuremeter test
 Part 5: Flexible dilatometer test
 Part 7: Borehole jack test
 Part 9: Field vane test
 Part 10: Weight sounding test [Technical Specification]
 Part 11: Flat dilatometer test [Technical Specification]
 Part 12: Mechanical cone penetration test (CPTM)

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ISO 22476-1:2012(E)
Introduction
The electrical cone penetration test (CPT) consists of pushing a cone penetrometer using a series of push
rods into the soil at a constant rate of penetration. During penetration, measurements of cone resistance and
sleeve friction are recorded. The piezocone penetration test (CPTU) also includes the measurement of pore
pressures around the cone. The test results can be used for interpretation of stratification, classification of soil
type and evaluation of engineering soil parameters. Two International Standards define cone penetration
tests: ISO 22476-1 defines CPT and CPTU practice using electronic transducers; ISO 22476-12 defines CPT
practice using mechanical measuring systems.
“Cone resistance” is the term used in practice and in this part of ISO 22476, although “cone penetration
resistance” is a more correct description of the process.
The test results of this part of ISO 22476 are specially suited for the qualitative and/or quantitative
determination of a soil profile together with direct investigations (e.g. sampling according to ISO 22475-1 [2])
or as a relative comparison of other in situ tests.
The results from a cone penetration test are used to evaluate:
 stratification;
 soil type;
 geotechnical parameters such as
 soil density,
 shear strength parameters, and
 deformation and consolidation characteristics.

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 22476-1:2012(E)

Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 1:
Electrical cone and piezocone penetration test
1 Scope
This part of ISO 22476 deals with equipment requirements, the execution of and reporting on electrical cone
and piezocone penetration tests.
NOTE 1 This part of ISO 22476 fulfills the requirements for electrical cone and piezocone penetration tests as part of
geotechnical investigation and testing according to EN 1997-1 [3] and EN 1997-2 [4].
Within the electrical cone and piezocone penetration test, two subcategories of the cone penetration test are
considered:
 electrical cone penetration test (CPT), which includes measurement of cone resistance and sleeve
friction;
 piezocone test (CPTU), which is a cone penetration test with the additional measurement of pore
pressure.
The CPTU is performed like a CPT with the measurement of the pore pressure at one or several locations on
the penetrometer surface.
NOTE 2 CPT or CPTU can also be used without measurement of sleeve friction, but this is not covered in this part of
ISO 22476.
This part of ISO 22476 specifies the following features:
a) type of cone penetration test, according to Table 1;
b) application class, according to Table 2;
c) penetration length or penetration depth;
d) elevation of the ground surface or the underwater ground surface at the location of the cone penetration
test with reference to a datum;
e) location of the cone penetration test relative to a reproducible fixed location reference point;
f) pore pressure dissipation tests.
NOTE 3 This part of ISO 22476 covers onshore and nearshore CPT. For extra requirements for offshore CPT, see
NORSOK G-001 [8].
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ISO 22476-1:2012(E)
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.
ISO 8503, Preparation of steel substrates before application of paints and related products — Surface
roughness characteristics of blast-cleaned steel substrates
ISO 10012, Measurement management systems — Requirements for measurement processes and
measuring equipment
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1.1
average surface roughness
Ra
average deviation between the real surface of the cone penetrometer and a medium reference plane placed
along the surface of the cone penetrometer
3.1.2
cone
conical shaped bottom part of the cone penetrometer and the cylindrical extension
NOTE 1 When pushing the penetrometer into the ground, the cone resistance is transferred through the cone to the
load sensor.
NOTE 2 This part of ISO 22476 assumes that the cone is rigid, so when loaded its deformation is very small relative to
the deformation of other parts of the cone penetrometer.
3.1.3
cone penetration test
CPT
pushing of a cone penetrometer at the end of a series of cylindrical push rods into the ground at a constant
rate of penetration
3.1.4
cone penetrometer
assembly containing the cone, friction sleeve, any other sensors and measuring systems as well as the
connection to the push rods
NOTE An example of a cone penetrometer is shown in Figure 1; for other filter locations, see Figure 2.

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ISO 22476-1:2012(E)

a)  Cone resistance and sleeve b)  Cone resistance load cell in c)  Subtraction type cone
friction load cells in compression compression and sleeve friction penetrometer
load cells in tension
Key
1 sleeve load cell
2 point load cell overload protection device
3 cone load cell
4 thread
5 soil seal
Figure 1 — Cross section of an example of a cone penetrometer
3.1.5
cone resistance
cone penetration resistance
3.1.6
corrected cone resistance
q
t
measured cone resistance, q , corrected for pore pressure effects
c
3.1.7
corrected friction ratio
R
ft
ratio of the measured or corrected sleeve friction to the corrected cone resistance measured at the same
depth
NOTE Usually the measured sleeve friction is used; however, if available, the corrected sleeve friction is used.
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ISO 22476-1:2012(E)
3.1.8
corrected sleeve friction
f
t
measured sleeve friction, f , corrected for pore pressure effects
s
3.1.9
dissipation test
measurement of the pore pressure change with time during a pause in pushing while holding the cone
penetrometer stationary
3.1.10
electrical cone penetration test
cone penetration test where forces are measured electrically in the cone penetrometer
3.1.11
excess pore pressure
u , u , u
1 2 3
pore pressure in excess of the ambient pore pressure at the level of the filter caused by the penetration of the
cone penetrometer into the ground:
u  u  u (1)
1 1 0
u  u  u (2)
2 2 0
u  u  u (3)
3 3 0
3.1.12
filter element
porous element in the cone penetrometer that transmits the pore pressure to the pore pressure sensor,
maintaining the geometry of the cone penetrometer
3.1.13
friction ratio
R
f
ratio of the measured sleeve friction to the measured cone resistance at the same depth
3.1.14
friction reducer
local and symmetrical enlargement of the diameter of a push rod to obtain a reduction of the friction along the
push rods
3.1.15
friction sleeve
section of the cone penetrometer where friction between the soil and the sleeve is measured
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ISO 22476-1:2012(E)
3.1.16
in situ equilibrium pore pressure
u
o
original in situ pore pressure at filter depth
3.1.17
inclination
angular deviation of the cone penetrometer from the vertical
3.1.18
initial pore pressure
u
i
measured pore pressure at the start of the dissipation test
3.1.19
measured cone resistance
q
c
division of the measured force on the cone, Q , by the projected area of the cone A :
c c
q  Q / A (4)
c c c
3.1.20
measured pore pressure
u , u , u
1 2 3
pressure measured in filter element during penetration and dissipation testing
NOTE The pore pressure can be measured at several locations as follows (see Figure 2):
u on the face of the cone;
1
u on the cylindrical section of the cone (preferably in the gap between the cone and the sleeve;
2
u just behind the friction sleeve.
3
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ISO 22476-1:2012(E)

Key
1 friction sleeve
2 cone penetrometer
3 cone
Figure 2 — Locations of pore pressure filters
3.1.21
measured sleeve friction
f
s
division of the measured force acting on the friction sleeve, F , by the area of the sleeve, A :
s s
f FA/ (5)
ss s
3.1.22
measuring system
all sensors and auxiliary parts used to transfer and/or store the electrical signals generated during the cone
penetration test
NOTE The measuring system normally includes components for measuring force (cone resistance, sleeve friction),
pressure (pore pressure), inclination, clock time and penetration length.
3.1.23
net area ratio
a
ratio of the cross-sectional area of the load cell or shaft, A , of the cone penetrometer above the cone at the
st
location of the gap where fluid pressure can act, to the nominal cross-sectional area of the base of the cone,
A
c
NOTE See Figure 6.
3.1.24
net cone resistance
q
n
measured cone resistance corrected for the total overburden soil pressure
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ISO 22476-1:2012(E)
3.1.25
net friction ratio
R
fn
ratio of the sleeve friction to the net cone resistance measured at the same depth
3.1.26
normalized excess pore pressure
U
excess pore pressure during a dissipation test compared to the initial excess pore pressure
NOTE See 7.4.
3.1.27
penetration depth
z
vertical depth of the base of the cone, relative to a fixed point
NOTE See Figure 3.
3.1.28
penetration length
l
sum of the lengths of the push rods and the cone penetrometer, reduced by the height of the conical part,
relative to a fixed horizontal plane
NOTE 1 See Figure 3.
NOTE 2 The fixed horizontal plane usually corresponds to the level of the ground surface (on shore or off shore). This
can be different from the starting point of the test.


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ISO 22476-1:2012(E)
Key
a fixed horizontal plane
b base of conical part of cone
l penetration length
z penetration depth
Figure 3 — Penetration length and penetration depth (schematic only)
3.1.29
piezocone penetration test
CPTU
electrical cone penetration test with measurement of the pore pressures around the cone
3.1.30
pore pressure ratio
B
q
ratio of the excess pore pressure at the u filter position to the net cone resistance
2
3.1.31
push rod
part of a string of rods for the transfer of forces to the cone penetrometer
3.1.32
reference reading
reading of a sensor just before the penetrometer penetrates the ground or just after the penetrometer leaves
the ground
NOTE 1 In offshore situations, it is the reading taken at the sea bed or at the bottom of a bore hole with water pressure
acting.
NOTE 2 With tests starting on shore from the ground surface, the reference reading equals the zero reading.
3.1.33
thrust machine
equipment that pushes the cone penetrometer and rods into the ground at a constant rate of penetration
3.1.34
total overburden stress

vo
stress due to the total weight of the soil layers at the depth of the base of the cone
3.1.35
zero drift
absolute difference between the zero readings (or reference readings) of a measuring system at the start and
after completion of the cone penetration test
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ISO 22476-1:2012(E)
3.1.36
zero reading
stable output of a measuring system when there is zero load on the sensors, i.e. the parameter to be
measured has a value of zero, while any auxiliary power supply required to operate the measuring system is
switched on
3.2 Symbols
Symbol Name Unit
A cross-sectional projected area of the cone mm²
c
A cross-sectional area of load cell or shaft mm²
n
A surface area of friction sleeve mm²
s
A cross-sectional area of the bottom of the friction sleeve mm²
sb
A cross-sectional area of the top of the friction sleeve mm²
st
a net area ratio
B pore pressure ratio
q
C correction factor for the effect of the inclination of the cone penetrometer relative to the
inc
vertical axis
d diameter of the cone at a specified height mm
cone
d diameter of the cylindrical part of the cone mm
c
d diameter of the filter mm
fil
d diameter of the friction sleeve mm
2
u excess pore pressure at filter locations 1, 2 and 3 MPa

1, 2, 3
F axially measured force on the friction sleeve kN
s
f measured sleeve friction MPa
s
f corrected sleeve friction MPa
t
h height of the conical section of the cone mm
c
h length of the cylindrical extension of the cone mm
e
l penetration length m
l length of the friction sleeve m

s
Q axially measured force on the cone kN
c
q measured cone resistance MPa
c
q
net cone resistance MPa
n
q corrected cone resistance MPa
t
Ra average surface roughness µm
R friction ratio %
f
R corrected friction ratio %
ft
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ISO 22476-1:2012(E)
Symbol Name Unit
R net friction ratio %
fn
t time s
t time needed for 50 % excess pore pressure dissipation s
50
U normalized excess pore pressure
u pore pressure MPa
u pore pressure at the start of the dissipation test MPa
i
u pore pressure at time t during a dissipation test MPa
t
u
in situ, initial pore pressure MPa
o
u pore pressure measured at location 1 MPa
1
u pore pressure measured at location 2 MPa
2
u pore pressure measured at location 3 MPa
3
z penetration depth m
measured total angle between the vertical axis and the axis of the cone penetrometer °

measured angle between the vertical axis and the projection of the axis of the cone °


1
penetrometer on a fixed vertical plane
 measured angle between the vertical axis and the projection of the axis of the cone °
2
penetrometer on a vertical plane that is perpendicular to the plane of angle 
1
 total overburden stress MPa
vo

4 Equipment
4.1 Cone penetrometer
The cone penetrometer has internal load sensors for the measurement of force on the cone (cone resistance),
side friction on the friction sleeve (sleeve friction) and, if applicable, pore pressure at one or several locations
on the surface of the cone penetrometer. An internal inclinometer is included for measurement of the
inclination of the penetrometer to meet the requirements of the application classes 1, 2 and 3 as given in
Table 2.
NOTE 1 Other sensors can be included in the cone penetrometer.
The axis of all parts of the cone penetrometer shall be coincident.
Cone penetrometers should ideally have a net area ratio approaching 1, taking into account the robustness of
the cone penetrometer.
NOTE 2 Net area ratio, a, varies between 0,5 and 0,9 for commonly used cone penetrometers.
The cross-sectional area of the top end of the friction sleeve shall not be smaller than the cross-sectional area
of the lower end.
4.2 Tolerances
The dimensional tolerances are operational tolerances. Manufacturing tolerances should be stricter.
10 © ISO 2012 – All rights reserved

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ISO 22476-1:2012(E)
The tolerance on surface roughness is a manufacturing tolerance.
4.3 Surface roughness
The surface roughness as mentioned in 4.4 and 4.5 refers to average roughness, Ra, determined by a surface
profile comparator according to ISO 8503, or equivalent. The intention of the surface roughness requirement
is to prevent the use of an “unusually smooth” and “unusually rough” cone or friction sleeve. Steel, including
hardened steel, is subject to wear in soil (in particular sands) and the friction sleeve develops its own
roughness with use. It is therefore important that the roughness at manufacture approaches the roughness
acquired upon use. It is believed that the surface roughness requirement will usually be met in practice for
common types of steel used for penetrometer manufacture and for common ground conditions (sand and clay).
The effort required for metrological confirmation can thus be limited in practice.
4.4 Cone
The cone consists of a conical part and a cylindrical extension. The cone shall have a nominal apex angle of
2
60°. The cross-sectional area of the cone shall be 1 000 mm , which corresponds to a diameter of 35,7 mm.
2
Depending on ground conditions, cones with a diameter between 25 mm (A  500 mm ) and 50 mm
c
2
(A  2 000 mm ) may be used for special purposes, without the application of correction factors. In this case,
c
the geometry of the cone shall be adjusted proportionally to the diameter. The geometry of the friction sleeve
2
should be adjusted to obtain comparable results. The use of a cone with A  1 000 mm shall be reported.
c
The diameter of the cylindrical part shall be within the tolerance requirement as shown in Figure 4:
35,3 mm  d  36,0 mm
c
The length of the cylindrical extension shall be within the following tolerance requirement:
7,0 mm  h  10,0 mm
e
The height of the conical section shall be within the following tolerance requirement:
24,0 mm  h  31,2 mm
c
If a filter is put at position u , the diameter of the filter element itself may be larger than the required
2
dimensions (see also 4.5 and 4.4).
The cone should be manufactured to a surface roughness of Ra < 5 µm.
The cone shall not be used if a visual check indicates that it is asymmetrically worn or unusually rough, even if
it otherwise fulfils the tolerance requirements.
© ISO 2012
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 22476-1
Première édition
2012-09-15


Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais en place —
Partie 1:
Essais de pénétration au cône électrique
et au piézocône
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 1: Electrical cone and piezocone penetration test




Numéro de référence
ISO 22476-1:2012(F)
©
ISO 2012

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ISO 22476-1:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos . v
Introduction . vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes, définitions et symboles . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Symboles . 8
4 Appareillage . 9
4.1 Pointe pénétrométrique . 9
4.2 Tolérances . 10
4.3 Rugosité de surface . 10
4.4 Cône . 10
4.5 Manchon de frottement . 11
4.6 Élément filtrant . 12
4.7 Gorges pour joints et joints . 14
4.8 Tiges de fonçage . 14
4.9 Système de mesure . 14
4.10 Engin de fonçage . 15
5 Modes opératoires d’essai . 16
5.1 Choix de la pointe pénétrométrique . 16
5.2 Choix de l'appareillage et des modes opératoires . 16
5.3 Position et niveau de l’engin de fonçage . 18
5.4 Préparation de l'essai . 19
5.5 Fonçage de la pointe pénétrométrique . 19
5.6 Utilisation d’un réducteur de frottement . 20
5.7 Fréquence de consignation des paramètres . 20
5.8 Enregistrement de la longueur de pénétration . 20
5.9 Essai de dissipation de la pression interstitielle . 20
5.10 Fin de l’essai . 21
5.11 Vérifications et étalonnages de l’appareillage . 21
5.12 Exigences de sécurité . 22
6 Résultats d’essai . 22
6.1 Paramètres mesurés . 22
6.2 Correction de paramètres . 22
6.3 Paramètres calculés . 24
7 Compte rendu . 24
7.1 Généralités . 24
7.2 Compte rendu des résultats d'essai . 24
7.3 Présentation des résultats d'essai . 26
7.4 Présentation des résultats d'essai et des paramètres calculés . 27
Annexe A (normative) Maintenance, vérifications et étalonnage . 29
Annexe B (normative) Calcul de la profondeur de pénétration . 33
Annexe C (informatif) Correction du frottement latéral sur le manchon pour tenir compte de la
pression interstitielle de l'eau . 34
Annexe D (informatif) Préparation du piézocône. 35
Annexe E (informatif) Incertitudes lors des essais à la pointe pénétrométrique . 36
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ISO 22476-1:2012(F)
Bibliographie .38

iv © ISO 2012 – Tous droits réservés

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ISO 22476-1:2012(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 22476-1 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 341, Reconnaissance et essais géotechniques,
du Comité européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le comité technique ISO/TC 182,
Géotechnique, sous-comité SC 1, Recherches et essais géotechniques, conformément à l'Accord de
coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
L'ISO 22476 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais en place:
 Partie 1: Essais de pénétration au cône électrique et au piézocône
 Partie 2: Essais de pénétration dynamique
 Partie 3: Essai de pénétration au carottier
 Partie 4: Essai au pressiomètre Ménard
 Partie 5: Essai au dilatomètre flexible
 Partie 7: Essai au dilatomètre rigide diamétral
 Partie 9: Essai au scissomètre de chantier
 Partie 10: Essai de sondage par poids [Spécification technique]
 Partie 11: Essai au dilatomètre plat [Spécification technique]
 Partie 12: Essai de pénétration statique au cône à pointe mécanique
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ISO 22476-1:2012(F)
Introduction
L’essai de pénétration au cône électrique (CPT) consiste à enfoncer dans le sol, à vitesse constante, une
pointe pénétrométrique au moyen d’un train de tiges de fonçage. Au cours de la pénétration, les mesurages
de la résistance au cône et du frottement latéral sur le manchon sont enregistrés. L’essai de pénétration au
piézocône (CPTU) inclut également le mesurage des pressions interstitielles autour du cône. Les résultats
des essais peuvent être utilisés pour l’exploitation de la stratification, la classification du type de sol ainsi que
pour l’évaluation des paramètres mécaniques du sol. Il existe deux Normes internationales relatives aux
essais de pénétration au cône: la présente partie de l'ISO 22476 qui décrit la mise en œuvre des essais CPT
et CPTU en utilisant des capteurs électroniques et l'ISO 22476-12 qui décrit la mise en œuvre de l'essai CPT
à l'aide de systèmes de mesure mécaniques.
Bien que le terme utilisé dans la pratique et dans la présente partie de l'ISO 22476 soit «résistance au cône»,
le terme «résistance à la pénétration au cône» est une description plus correcte du processus.
Les résultats d’un essai de pénétration au cône permettent d'évaluer
 la stratification,
 le type de sol, et
 les paramètres géotechniques tels que
 la densité du sol,
 les paramètres de résistance au cisaillement, et
 les caractéristiques de déformation et de consolidation.

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NORME INTERNATIONALE ISO 22476-1:2012(F)

Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place —
Partie 1:
Essais de pénétration au cône électrique et au piézocône
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 22476 traite des exigences relatives à l'appareillage, à l'exécution et au compte
rendu des essais de pénétration au cône électrique et au piézocône.
NOTE 1 La présente partie de l'ISO 22476 traite des exigences relatives au au cône électrique et au piézocône dans le
[3] [4]
cadre de la reconnaissance, et des essais géotechniques selon l'EN 1997-1 et l'EN 1997-2 .
À la dénomination «essai de pénétration au cône électrique et au piézocône» correspondent deux essais
distincts:
 l’essai de pénétration au cône électrique (CPT), qui comporte à la fois le mesurage de la résistance au
cône et celui du frottement latéral sur le manchon;
 l’essai de pénétration au piézocône (CPTU), qui est un essai de pénétration au cône complété par le
mesurage de la pression interstitielle.
L’essai CPTU est réalisé comme un essai CPT avec mesurage de la pression interstitielle en un ou plusieurs
emplacements à la surface de la pointe pénétrométrique.
NOTE 2 L'essai CPT ou CPTU peut être utilisé sans mesurage du frottement latéral sur le manchon, mais il n'est pas
couvert par la présente partie de l'ISO 22476.
La présente partie de l'ISO 22476 spécifie les points suivants:
a) le type de l’essai de pénétration au cône, conformément au Tableau 1;
b) la classe d’application, conformément au Tableau 2;
c) la longueur ou la profondeur de pénétration;
d) la cote altimétrique de la surface du sol ou la cote de la surface de la nappe à l’emplacement de l’essai de
pénétration au cône par rapport à un repère précisé;
e) l’emplacement de l’essai de pénétration au cône par rapport à un point de référence fixe toujours
accessible;
f) les essais de dissipation de la pression interstitielle.
NOTE 3 La présente partie de l'ISO 22476 couvre les essais CPT en milieux terrestre et voisin des rivages. Pour les
[8]
exigences supplémentaires relatives aux essais CPT en milieu aquatique, voir NORSOK G-001 .
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ISO 22476-1:2012(F)
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 8503 (toutes les parties), Préparation des subjectiles d'acier avant application de peintures et de produits
assimilés. Caractéristiques de rugosité des subjectiles d'acier décapés
ISO 10012, Systèmes de management de la mesure — Exigences pour les processus et les équipements de
mesure
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1.1
rugosité moyenne de surface
Ra

écart moyen entre la surface réelle de la pointe pénétrométrique et un plan de référence moyen placé le long
de la surface de cette pointe
3.1.2
cône
partie inférieure conique de la pointe pénétrométrique et de la partie cylindrique
NOTE 1 Lorsque le pénétromètre est enfoncé dans le sol, la résistance au cône est transférée au capteur de force par
l'intermédiaire du cône
NOTE 2 La présente partie de l'ISO 22476 considère que le cône est rigide de sorte que, lorsqu'il est chargé, sa
déformation est très faible par rapport à celle des autres parties de la pointe pénétrométrique
3.1.3
essai de pénétration au cône
CPT
fonçage dans le sol, à une vitesse de pénétration constante, d’une pointe pénétrométrique placée à
l’extrémité d’un train de tiges de fonçage cylindriques
3.1.4
pointe pénétrométrique
assemblage comportant le cône, le manchon de frottement, tous les autres capteurs et systèmes de mesure
ainsi que la connexion aux tiges de fonçage
NOTE La Figure 1 représente un exemple de pointe pénétrométrique; pour les autres emplacements des filtres, voir
la Figure 2.
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ISO 22476-1:2012(F)

a)  Capteurs de résistance au b)  Capteur de résistance au cône c)  Pointe pénétrométrique dont
cône et de force de frottement du en compression et capteurs de les forces se déduisent par
manchon en compression frottement du manchon en tension différence l'une de l'autre
Légende
1 capteur de force du manchon
2 dispositif anti-surcharge du capteur de pointe
3 capteur de force du cône
4 filetage
5 joint de protection vis-à-vis du sol
Figure 1 — Vue en coupe d'un exemple de pointe pénétrométrique
3.1.5
résistance au cône
résistance au cône
3.1.6
résistance au cône corrigée
q
t
résistance au cône mesurée q corrigée en fonction des effets de la pression interstitielle
c
3.1.7
rapport de frottement corrigé
R
ft
rapport entre le frottement latéral sur le manchon, mesuré ou corrigé, et la résistance au cône corrigée et
mesurée à la même profondeur (si le frottement latéral corrigé est disponible, il doit être utilisé)
NOTE Le frottement latéral mesuré est généralement utilisé.
3.1.8
frottement latéral corrigé sur le manchon
f
t
frottement latéral sur le manchon, f , corrigé en fonction des effets de la pression interstitielle
s
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ISO 22476-1:2012(F)
3.1.9
essai de dissipation de la pression interstitielle
mesurage de la variation de la pression interstitielle en fonction du temps, après arrêt du fonçage et maintien
de la pointe pénétrométrique immobile
3.1.10
essai de pénétration au cône électrique
essai CPT au cours duquel les forces sont mesurées au moyen de capteurs électriques placés dans la pointe
pénétrométrique
3.1.11
surpression interstitielle
u , u , u
1 2 3
pression interstitielle supérieure à la pression interstitielle ambiante au niveau du filtre, générée par la
pénétration de la pointe pénétrométrique dans le terrain
uu=-u (1)
11 0
uu=-u (2)
22 0
uu=-u (3)
33 0
3.1.12
élément filtrant
élément poreux de la pointe pénétrométrique transmettant la pression interstitielle au capteur de pression
interstitielle, sans modification de la géométrie de la pointe pénétrométrique
3.1.13
rapport de frottement
R
f
rapport entre le frottement latéral mesuré sur le manchon et la résistance au cône, les deux étant mesurés à
la même profondeur
3.1.14
réducteur de frottement
élargissement local et symétrique du diamètre d’une tige de fonçage afin de réduire le frottement sur les tiges
de fonçage
3.1.15
manchon de frottement
partie de la pointe pénétrométrique sur laquelle est mesuré le frottement entre le sol et le manchon
3.1.16
pression interstitielle au repos in situ
u
o
pression interstitielle in situ avant le fonçage de la pointe pénétrométrique, à la profondeur du filtre
3.1.17
inclinaison
angle que forme l’axe de la pointe pénétrométrique avec la verticale
3.1.18
pression interstitielle avant essai
u
i
pression interstitielle mesurée au début de l’essai de dissipation de la pression interstitielle
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ISO 22476-1:2012(F)
3.1.19
résistance au cône mesurée
q
c
force axiale mesurée, Q , divisée par l'aire totale de la base du cône A :
c c
q  Q / A
c c c
(4)
3.1.20
pression interstitielle mesurée
u , u , u
1 2 3
pression mesurée dans l'élément filtrant au cours des essais de pénétration et de dissipation de la pression
interstitielle
NOTE La pression interstitielle peut être mesurée en différents points, comme suit (voir Figure 2):
u pression interstitielle mesurée à la surface du cône;
1
u pression interstitielle mesurée sur la partie cylindrique du cône (de préférence dans la gorge pour joints entre le
2
cône et le manchon);
u pression interstitielle mesurée juste derrière le manchon de frottement.
3

Légende
1 manchon de frottement
2 pointe pénétrométrique
3 cône
Figure 2 — Emplacement des filtres de pression interstitielle
3.1.21
frottement latéral mesuré sur le manchon
f
s
force de frottement mesurée agissant sur le manchon, F , divisée par l'aire de la surface latérale du manchon
s
A :
s
f  F / A
s s s
(5)
3.1.22
système de mesure
ensemble des capteurs et accessoires utilisés pour transférer et/ou stocker les signaux électriques générés
au cours de l’essai de pénétration au cône
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ISO 22476-1:2012(F)
NOTE Le système de mesure inclut normalement les éléments permettant le mesurage des forces (résistance au
cône, frottement latéral sur le manchon), de la pression (pression interstitielle), de l’inclinaison, du temps et de la longueur
de pénétration.
3.1.23
facteur net de surface du cône
a
rapport entre, d'une part, l'aire de la section transversale du capteur de force ou du corps, A , de la pointe
st
pénétrométrique au-dessus du cône au niveau de la gorge pour joint où la pression interstitielle peut agir et,
d'autre part, l’aire de la section transversale nominale de la base du cône, A .
c
Voir Figure 6.
3.1.24
résistance au cône nette
q
n
résistance au cône mesurée après déduction de la contrainte totale verticale des terres
3.1.25
rapport de frottement net
R
fn
rapport entre le frottement latéral sur le manchon et la résistance au cône nette, les deux étant mesurés à la
même profondeur
3.1.26
surpression interstitielle normalisée
U
surpression interstitielle au cours d’un essai de dissipation, comparée à la surpression interstitielle avant essai
Voir 7.4.
3.1.27
profondeur de pénétration
z
profondeur verticale de la base du cône par rapport à un point fixé
Voir Figure 3.
3.1.28
longueur de pénétration
l
longueur totale des tiges de fonçage et de la pointe pénétrométrique, moins la hauteur de la partie conique,
par rapport à un plan horizontal fixé
Voir Figure 3.
NOTE Le plan horizontal fixé correspond généralement au niveau du terrain naturel (en milieu terrestre ou
aquatique). Il peut être différent du point de départ de l’essai.
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ISO 22476-1:2012(F)

Légende
l longueur de pénétration
z profondeur de pénétration
a
Plan horizontal fixé.
b
Base de la partie conique du cône.
Figure 3 — Longueur et profondeur de pénétration (représentation schématique)
3.1.29
essai de pénétration au piézocône
CPTU
essai de pénétration au cône électrique avec mesurage des pressions interstitielles autour du cône
3.1.30
rapport de pression interstitielle
B
q
rapport entre la surpression interstitielle engendrée au niveau du filtre u et la résistance au cône nette
2
3.1.31
tige de fonçage
partie d'un train de tiges destinée à transmettre les forces jusqu'à la pointe pénétrométrique
3.1.32
lecture de référence
valeur lue sur un capteur juste avant que le pénétromètre ne soit enfoncé dans le sol ou juste après son
extraction du terrain
NOTE 1 En milieu aquatique, il s’agit de la lecture effectuée au fond de l’eau ou au fond d’un trou de forage dans
lequel il y a de l’eau.
NOTE 2 En milieu terrestre, pour les essais débutant à partir du niveau du terrain naturel, la lecture de référence est la
lecture du zéro
3.1.33
engin de fonçage
appareillage qui introduit les tiges et la pointe pénétrométrique par poussée dans le terrain, à une vitesse de
pénétration constante
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ISO 22476-1:2012(F)
3.1.34
contrainte totale verticale du terrain en place

vo
contrainte avant l’essai de pénétration due au poids total des terres à la profondeur atteinte par la base du
cône
3.1.35
dérive du zéro
différence absolue des lectures du zéro (ou des lectures de référence) d’un système de mesure au début et à
la fin de l’essai de pénétration au cône
3.1.36
lecture du zéro
résultat stable d’un système de mesure lorsque aucune force ne s’exerce sur les capteurs, par exemple le
paramètre à mesurer a une valeur égale à zéro alors que tous les dispositifs d’alimentation en énergie requis
pour le fonctionnement du système de mesure sont actifs
3.2 Symboles
Symbole Nom Unité
aire de la section transversale de la base du cône mm²
A
c
aire de la section transversale du capteur de force ou du corps de pointe mm²
A
n
aire de la surface latérale du manchon de frottement mm²
A
s
aire de la section transversale annulaire de la partie inférieure du manchon de mm²
A
sb
frottement
aire de la section transversale annulaire de la partie supérieure du manchon de mm²
A
st
frottement
facteur net de surface du cône
a
rapport de pression interstitielle
B
q
coefficient de correction de l’effet de l’inclinaison de la pointe pénétrométrique par
C
inc
rapport à la direction verticale
diamètre du cône à une hauteur spécifiée mm
d
cone
diamètre de la partie cylindrique du cône mm
d
c
diamètre du filtre mm
d
fil
diamètre du manchon de frottement mm
d
2
surpression interstitielle aux emplacements des filtres 1, 2 et 3 MPa
u
1, 2, 3
mesure de la force axiale exercée sur le manchon de frottement kN
F
s
frottement latéral mesuré sur le manchon MPa
f
s
frottement latéral corrigé sur le manchon MPa
f
t
hauteur de la partie conique du cône mm
h
c
hauteur de la partie cylindrique du cône mm
h
e
longueur de pénétration m
l
longueur du manchon de frottement m
l
s
force axiale mesurée agissant sur le cône kN
Q
c
8 © ISO 2012 – Tous droits réservés

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ISO 22476-1:2012(F)
Symbole Nom Unité
résistance au cône mesurée MPa
q
c
résistance au cône nette MPa
q
n
résistance au cône corrigée MPa
q
t
rugosité moyenne de surface
Ra m

rapport de frottement %
R
f
rapport de frottement corrigé %
R
ft
rapport de frottement net %
R
fn
temps s
t
temps nécessaire pour une dissipation de la surpression interstitielle de 50 % s
t
50
surpression interstitielle normalisée
U
pression interstitielle MPa
u
pression interstitielle au début de l’essai de dissipation MPa
u
i
pression interstitielle à l’instant t pendant l’essai de dissipation MPa
u
t
pression interstitielle in situ avant essai MPa
u
o
pression interstitielle mesurée à l'emplacement 1 MPa
u
1
pression interstitielle mesurée à l'emplacement 2 MPa
u
2
pression interstitielle mesurée à l'emplacement 3 MPa
u
3
profondeur de pénétration m
z
angle total mesuré par rapport à la verticale de l’axe de la pointe pénétrométrique °

angle mesuré entre la direction verticale et la projection de l’axe de la pointe °

1
pénétrométrique sur un plan vertical fixé
angle mesuré entre la direction verticale et la projection de l’axe de la pointe
 °
2
pénétrométrique sur un plan vertical orthogonal au plan dans lequel est mesuré
l’angle 
1
contrainte totale verticale du terrain en place MPa

vo

4 Appareillage
4.1 Pointe pénétrométrique
La pointe pénétrométrique contient des capteurs de force pour le mesurage de la force exercée sur le cône
(résistance au cône), du frottement latéral sur le manchon (frottement latéral) et, le cas échéant, de la
pression interstitielle en un ou plusieurs points à la surface de la pointe pénétrométrique. Un inclinomètre
interne est incorporé pour mesurer l’inclinaison du pénétromètre, afin de satisfaire aux exigences des classes
d’application 1, 2 et 3 indiquées dans le Tableau 2.
NOTE 1 D’autres capteurs peuvent être inclus dans la pointe pénétrométrique.
Toutes les parties de la pointe pénétrométrique doivent avoir le même axe.
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ISO 22476-1:2012(F)
Il convient que la pointe pénétrométrique ait idéalement un facteur net de surface du cône voisin de 1, en
tenant compte de la robustesse de ladite pointe.
NOTE 2 Le facteur net de surface du cône, a, varie entre 0,5 et 0,9 pour les pointes pénétrométriques couramment
utilisées.
L'aire de section transversale de l'extrémité supérieure du manchon de frottement ne doit pas être inférieure à
celle de l'extrémité inférieure.
4.2 Tolérances
Les tolérances dimensionnelles sont les tolérances d'utilisation. Il est recommandé que les tolérances de
fabrication soient plus strictes.
La tolérance relative à la rugosité de surface est une tolérance de fabrication.
4.3 Rugosité de surface
La rugosité de surface telle que mentionnée en 4.4 et 4.5 fait référence à la rugosité moyenne, Ra,
déterminée par un comparateur de profil de surface conformément à l’ISO 8503 (toutes les parties) ou par un
dispositif équivalent. L’exigence relative à la rugosité de surface a pour objectif d’empêcher l’utilisation d’un
manchon de frottement ou d'un cône «anormalement lisse» ou «anormalement rugueux». L’acier, y compris
l’acier trempé, subit une usure dans le sol (notamment dans les sols sableux) et le manchon de frottement
acquiert sa propre rugosité en cours d’utilisation. Par conséquent, il est important que la rugosité au stade de
la fabrication s’approche de celle acquise en cours d’utilisation. On considère généralement que l’exigence
relative à la rugosité de surface est respectée dans la pratique pour les types d’acier communs utilisés pour la
fab
...