ISO 18674-3:2017
(Main)Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field instrumentation — Part 3: Measurement of displacements across a line: Inclinometers
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field instrumentation — Part 3: Measurement of displacements across a line: Inclinometers
ISO 18674-3:2017 specifies the measurement of displacements across a line by means of inclinometers 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. ISO 18674-3:2017 also refers to deflectometers (see Annex B) to supplement inclinometers for the determination of horizontal displacements across horizontal measuring lines. NOTE In general, there are two independent displacement components acting across measuring lines. Inclinometers allow the determination of the two components for vertical measuring lines. For horizontal lines, inclinometers are limited to the determination of the vertical component only. If applied in conjunction with ISO 18674‑2, ISO 18674-3:2017 allows the determination of displacements acting in any direction. ISO 18674-3:2017 is applicable to: - checking geotechnical designs in connection with the Observational Design procedure; - monitoring of geotechnical structures prior to, during and after construction (e.g. natural slopes, slope cuts, embankments, excavation walls, foundations, dams, refuse dumps, tunnels); - deriving geotechnical key parameters (e.g. from results of pile load tests or trial tunnelling); - identification and monitoring of active shear planes in the ground. NOTE ISO 18674-3:2017 fulfils the requirements for the performance monitoring of the ground, of structures interacting with the ground and of geotechnical works by the means of inclinometers as part of the geotechnical investigation and testing in accordance with References [1] and [2].
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique par instrumentation in situ — Partie 3: Mesurages des déplacements perpendiculairement à une ligne par inclinomètre
Ce document spécifie la mesure des déplacements perpendiculairement à une ligne au moyen d'inclinomètres réalisés dans un but de surveillance géotechnique. Les règles générales de surveillance des performances du terrain, des structures en interaction avec le terrain, des remblais géotechniques et des travaux géotechniques sont présentées dans l'ISO 18674‑1. Ce document fait également référence aux déflectomètres (voir l'Annexe B) en complément des inclinomètres pour la détermination des déplacements horizontaux perpendiculairement aux lignes de mesures horizontales. NOTE En général, deux composantes de déplacement indépendantes agissent perpendiculairement aux lignes de mesures. Dans le cas des lignes de mesures verticales, les inclinomètres permettent de déterminer ces deux composantes. Pour les lignes horizontales, les inclinomètres sont limités à la détermination de la seule composante verticale. Si elle est appliquée conjointement à la norme ISO 18674‑2 cette norme permet de déterminer les déplacements agissant dans toutes les directions. Ce document s'applique: — au contrôle des calculs géotechniques en lien avec la méthode observationnelle; — à la surveillance des structures géotechniques avant, pendant et après une phase de construction (p. ex. pentes naturelles, déblais, remblais, parois d'excavation, fondations, barrages, terrils, tunnels); — à l'obtention des principaux paramètres géotechniques (p.ex. à partir des résultats des essais de chargement de pieu ou des essais de creusement de tunnel); — à l'identification et à la surveillance des plans de cisaillement actifs du terrain. NOTE Le présent document satisfait aux exigences relatives à la surveillance des performances du terrain, des structures en interaction avec le terrain et des ouvrages géotechniques au moyen d'inclinomètres dans le cadre des études et essais géotechniques conformément aux Références [1] et [2].
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18674-3
First edition
2017-10
Geotechnical investigation and
testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 3:
Measurement of displacements across
a line: Inclinometers
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique
par instrumentation in situ —
Partie 3: Mesurages des déplacements perpendiculairement à une
ligne par inclinomètre
Reference number
©
ISO 2017
© ISO 2017, Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 3
5 Instruments . 4
5.1 General . 4
5.2 Probe inclinometers . 5
5.3 In-place inclinometers . 6
5.4 Inclinometer casing. 8
5.5 Measuring range, accuracy and repeatability . 9
6 Installation and measuring procedure . 9
6.1 General . 9
6.2 Installation of guide tubes at accessible surfaces and in concrete . 9
6.3 Installation of guide tubes in boreholes .10
6.3.1 Drilling of boreholes .10
6.3.2 Installation of guide tubes .10
6.3.3 Securing borehole measuring locations .12
6.4 Installation of in-place inclinometers .12
6.5 Carrying out the measurement .13
6.5.1 Instrumentation check and calibration .13
6.5.2 Measurement .13
7 Data processing and evaluation .14
8 Reporting .15
8.1 Installation report .15
8.2 Monitoring report .15
Annex A (normative) Measuring and evaluation procedure .16
Annex B (normative) Deflectometers .20
Annex C (informative) Backfill materials.24
Annex D (informative) Geo-engineering applications .26
Annex E (informative) Measuring examples .27
Bibliography .38
Foreword
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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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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18674-3:2017(E)
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical
monitoring by field instrumentation —
Part 3:
Measurement of displacements across a line:
Inclinometers
1 Scope
This document specifies the measurement of displacements across a line by means of inclinometers
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.
This document also refers to deflectometers (see Annex B) to supplement inclinometers for the
determination of horizontal displacements across horizontal measuring lines.
NOTE In general, there are two independent displacement components acting across measuring lines.
Inclinometers allow the determination of the two components for vertical measuring lines. For horizontal lines,
inclinometers are limited to the determination of the vertical component only.
If applied in conjunction with ISO 18674-2, this document allows the determination of displacements
acting in any direction.
This document is applicable to:
— checking geotechnical designs in connection with the Observational Design procedure;
— monitoring of geotechnical structures prior to, during and after construction (e.g. natural slopes,
slope cuts, embankments, excavation walls, foundations, dams, refuse dumps, tunnels);
— deriving geotechnical key parameters (e.g. from results of pile load tests or trial tunnelling);
— identification and monitoring of active shear planes in the ground.
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 inclinometers as part of the geotechnical
investigation and testing in accordance with References [1] and [2].
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 18674-1:2015, Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field
instrumentation — Part 1: General rules
ISO 18674-2:2016, Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by field
instrumentation — Part 2: Measurement of displacements along a line: Extensometers
ISO 22475-1:2006, Geotechnical investigation and testing — Sampling methods and groundwater
measurements — Part 1: Technical principles for execution
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 18674-1 and ISO 18674-2 and
the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
inclinometer
system for monitoring displacements across a measuring line by means of inclination measurements in
the field
Note 1 to entry: The system essentially consists of an instrument with one or more tilt sensors (3.2), a guide tube,
a means to measure the position of the instrument in the guide tube and a read-out device.
Note 2 to entry: Data from inclinometers require evaluation, which can be done using proprietary software or
spreadsheets.
3.2
tilt sensor
gravity-activated electric sensor for inclination measurements
3.3
probe inclinometer
system comprising a probe with one or more built-in tilt sensors (3.2) for step-by-step measurements of
the inclination on a measuring line
Note 1 to entry: Also known as a traversing inclinometer.
Note 2 to entry: Vertical probe inclinometers measure displacements in horizontal directions.
Note 3 to entry: Horizontal probe inclinometers measure displacements in vertical directions (settlements
or heave).
Note 4 to entry: An alternative to horizontal probe inclinometers is a hydrostatic probe system.
Note 5 to entry: See also Reference [3].
3.4
in-place inclinometer
IPI
inclinometer system comprising a single element, or a series of elements, with one or more built-in tilt
sensors (3.2) in each element, for measurement of the inclination at specific locations on a measuring
line without removing the instrument
Note 1 to entry: In-place inclinometers exist which can measure at all inclinations, but when in near-horizontal
position, deflections from the azimuth cannot be measured.
3.5
uniaxial inclinometer
system for inclination measurements in a single plane
Note 1 to entry: Common for horizontal measuring lines.
3.6
biaxial inclinometer
system for inclination measurements in two planes 90° to each other
Note 1 to entry: Common for vertical measuring lines.
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3.7
inclinometer casing
guide tube appropriate to the inclinometer system being used
Note 1 to entry: Commonly, the inner side of inclinometer casings have four longitudinal keyways. Commercially
available casings differ with regard to material, dimension, type of coupling, number of keyways etc. (see 5.4).
Note 2 to entry: The corners of casings with square section can be considered as keyways.
3.8
gauge length
L
distance between adjacent contact points of the instrument
Note 1 to entry: For probe inclinometers (3.3), L is commonly 0,5 m or 1,0 m.
3.9
base length
distance between adjacent measuring points used in the evaluation procedure
Note 1 to entry: For probe inclinometers (3.3), the base length is equal to the gauge length (3.8).
4 Symbols
Symbol Name Unit
A measuring plane of the probe which coincides with the plane of the guide wheels —
a lateral displacement component in Plane A m
B measuring plane of the inclinometer probe normal to Plane A —
b lateral displacement component in Plane B m
d depth, distance m
F subscript for follow-up measurement —
h height with respect to sea level m
i number of a measuring point —
L gauge length of an inclinometer or deflectometer probe m
l distance between measuring points m
n total number of measuring points along a measuring line —
R subscript for reference measurement —
t elapsed time s
t date and time of a follow-up measurement —
F
t date and time of a reference measurement —
R
u, v, w displacement component in x-, y- and z-direction, respectively m
x, y, z local coordinates of a guiding tube or borehole m
α tilt angle of the probe axis in Plane A ° (degree)
β tilt angle of the probe axis in Plane B ° (degree)
ψ angle between guide tube coordinate x and plane A of the inclinometer ° (degree)
θ, ρ auxiliary quantities ° (degree)
5 Instruments
5.1 General
5.1.1 Probe and in-place inclinometers should be distinguished from each other (see Table 1 and
Figures 1, 2 and A.1).
Table 1 — Inclinometer types
Automatic data
No. Type Sub-type Principal measuring procedure
acquisition
Probe moved inside a guide tube from one
Inclinometer
Probe (see measuring point to the next (see Figures 1
1 — Vertical inclinometer Not common
5.2) and A.1). Repeated measurements within
— Horizontal inclinometer
the measuring period.
In-place inclinometer (IPI)
Instrument inserted into a guide tube and
In-place — Vertical inclinometer
2 held in measuring position throughout the Common
(see 5.3) — Horizontal inclinometer
measuring period
— Combined
NOTE A combined IPI is a series of elements in which some elements act as vertical and some act as horizontal
inclinometers.
5.1.2 Changes of tilt shall be measured by comparison of the measured values with those of the
reference measurement. Displacements of the measuring points across the measuring line shall be
deduced in accordance with Annex A.
5.1.3 The point to which the measurements are related shall be denoted the “reference point”.
5.1.4 For absolute displacement measurements, the coordinates of the reference point shall be
independently determined or assumed as fixed and verified.
NOTE If the reference point is assumed to be at the deepest measuring point, surveying of the inclinometer
head can serve as a check.
5.1.5 The sensing element shall consist of a housing with either one (uniaxial configuration) or two
(biaxial configuration) built-in tilt sensors. In the case of a biaxial configuration, the tilt sensors shall be
installed with axes perpendicular (90°) to each other.
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5.1.6 The installation planes of the tilt sensors shall be denoted as the instrument Planes A and B,
whereby Plane A shall coincide with the plane of the guide wheel assemblies (see 5.2.5). The planes shall
+
be durably marked onto the inclinometer housing, e.g. by the mark “A ” showing the positive A direction.
Key
1 undeformed inclinometer casing I top view of inclinometer casing
2 deformed inclinometer casing II side view
3 inclination measuring element III detail of inclinometer element in R- and F- positions
+
4 area of the ground subject to displacements A A direction
+
5 undeformed deeper ground for base fixity B B direction
6 reference point (here, the axis of the bottom wheel L gauge length
is set at the lowest measuring position)
7 depth measuring device R initial position of inclinometer casing at the reference
measurement
Δα change of inclination F position of inclinometer casing at a value change
measurement
Figure 1 — Measuring concept for inclinometers (schematic)
5.2 Probe inclinometers
5.2.1 Inclinometer probes shall be moved incrementally along the measuring line, whereby each
increment shall not exceed the gauge length L of the probe.
5.2.2 The depth measuring device shall have permanent and wear-resistant depth measuring marks.
The spacing of the marks should be equal to the gauge length L of the probe.
5.2.3 The length of the depth measuring device and the spacing between the marks shall be checked
throughout the measuring project. Changes shall be recorded.
NOTE 1 Monitoring displacements by probe inclinometers requires good repeatability of the probe’s
positioning at the respective measuring points (see 6.5.2.3 and 7.4).
NOTE 2 The use of a cable gate or a suspension pulley can help to ensure good positioning.
5.2.4 Inclinometer casing shall be used as guide tubes (see 5.4).
5.2.5 The inclinometer probe shall be equipped with two spring-loaded guide wheel assemblies. The
width of the guide wheels shall fit the keyways of the inclinometer casings. The force of the springs
should ensure a central positioning of the probe in the casing, even for extended monitoring periods with
repeated measuring runs.
5.3 In-place inclinometers
5.3.1 The principal setup of in-place inclinometers should be as in Figure 2.
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a) IPI with wheel assembly b) IPI with wheel assembly c) IPI without wheel assembly
and continuous string of and discontinuous string of and discontinuous string of
sensors sensors sensors
Key
1 top suspension 7 gauge length, L
2 wheel assembly 8 base length
3 universal joint 9 intermediate suspension
4 guide tube 10 expanding joint or skid
5 connecting element 11 embedment material
6 sensor
Figure 2 — Principal setup and components of in-place inclinometers (IPIs)
5.3.2 It shall be ensured that the lengths of the connecting elements remain constant throughout the
measuring project (no elongation, no shrinkage).
5.3.3 For a continuous string of measuring elements [see Figure 2 a)], the flexibility of the measuring
elements shall be negligible.
NOTE This requirement applies in particular to horizontal strings (see Reference [4]).
5.3.4 For a discontinuous string of measuring elements [see Figure 2 b) and c)], engineering judgement
shall be used to integrate angular changes into displacements.
5.3.5 Gauge lengths should not exceed 2 m. Within an installation, they can be varied to adjust to local
conditions.
NOTE Shorter lengths will commonly lead to better results.
5.3.6 The long-term reliability of the sensor signals should be considered. Intermittent removal of
the instrument for re-calibration should be avoided and is only permissible if especially justified and
documented.
NOTE An approach to checking the long-term reliability is to make measurements in two adjacent guide tubes;
one for the IPI and one for a probe inclinometer (“diversification”; in accordance with ISO 18674-1:2015, 5.4).
5.4 Inclinometer casing
5.4.1 The section of the casing shall be selected against the background of the specific measurement
requirements and the expected ground movements across the measuring line (see also 6.3.1.1).
5.4.2 The material of the casing shall fulfil the following requirements:
— be neutral to groundwater and other soil components;
— be durable during complete measuring period;
— be robust for installation;
— be flexible for bending.
NOTE 1 Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) is a common inclinometer casing material.
NOTE 2 Metal casings, especially aluminium casings, can corrode, for example, by short-circuiting between
ground layers with different electric potentials or by aggressive groundwater.
5.4.3 If the inclinometer casing has internal keyways, the spiralling of the keyways shall be less than
0,25°/m. The string of casings should be assembled so that the keyways are continued over the joints.
5.4.4 When selecting the casing, the flexibility of the assembled string, including the backfill material
(see 6.3.2.5 and Annex C), should be considered with respect to the site conditions.
5.4.5 If using telescopic couplings, the design of the couplings, their telescopic travel and the method
of fixing should be such as to allow the string of casings to readily compress or extend in the direction of
the measuring line by an amount equal to the ground compression or extension.
NOTE 1 Telescopic couplings can have major detrimental effects on the accuracy of measurements and on the
tracking and depth positioning control of the probe.
NOTE 2 The addition of external corrugated sleeving to flush-coupled casing can eliminate damage caused
by ground settlement. However, there is no need to extend the sleeving into the undeformed deeper ground (see
Figure 1).
5.4.6 Prior to installation, the casings should be stored in a safe and secure place, laid horizontally and
supported to avoid deformations due to self weight. They should also be protected from direct sunlight.
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5.5 Measuring range, accuracy and repeatability
5.5.1 Table 2 provides some order of magnitude information regarding accuracy and repeatability of
inclinometers. Inclinometer measurements shall be in accordance with Table 2.
Table 2 — Requirements of inclinometer measurements
Inclinometer
Type Line Issue
Vertical Horizontal
±0,02 % full scale
1 Accuracy of the instrument (probe or IPI element) (e.g. ±0,1 mm/m
for ±30° range)
Repeatability (precision) of a complete survey along a measuring line:
Probe
Difference between the cumulated displacements of a measuring
2 ±2 mm ±10 mm
point relative to a reference point 30 m apart, when repeatedly
carrying out the survey under repeatability conditions (see 5.5.2)
Repeatability (precision) of a string of IPI elements, measuring
range ±10°, spaced at 2 m:
In-place 3 ±2 mm ±2 mm
Difference between the cumulated displacements of a measuring
point relative to a reference point 30 m apart, when repeatedly
carrying out the survey under repeatability conditions (see 5.5.2)
Stability of sensor signal:
Probe and
4 ±0,1 mm/m
in-place
Difference after a 24 h period under repeatability conditions
5.5.2 The repeatability of a measuring value (see Lines No. 2 and 3 in Table 2) should be established
within the reference measurement (see 6.5.2.5).
NOTE 1 Repeatability conditions comprise, i.e.
— identical observer;
— identical measurement procedure;
— identical instruments;
— identical influencing quantities.
NOTE 2 The values are specified for measurements in the A-axis. The B-axis measurements are commonly
less accurate. Achieving the specified values for the secondary axis (B-axis) requires dedicated measurements
with the wheels in the corresponding keyways.
6 Installation and measuring procedure
6.1 General
Particular attention should be paid to the selection of suitable guide tubes and their installation as they
are critical for the quality of the measurements.
6.2 Installation of guide tubes at accessible surfaces and in concrete
6.2.1 When installing guide tubes at the surface of above-ground engineered structures, attention
should be paid to a durable fixation. An exposure of the tubes to environmental impacts such as direct
sunlight should be avoided, e.g. by protective covers.
6.2.2 When installing guide tubes in reinforced concrete, the tubes can be either placed inside a void
former that is pre-installed before the concreting or fixed directly to the reinforcement. If the guide tubes
are placed prior to concreting, care should be taken to avoid damage by mechanical effects or by curing
temperatures.
6.2.3 When using a void former, the annulus between the guide tube and the void former shall be
completely filled with a suitable material. The backfill material shall be documented.
NOTE Void formers are commonly used for depths greater than 20 m or if the concrete structure is more
than 1 m thick.
6.2.4 On sheet piles, the installation of the guide tube can be done prior to piling with protection or,
after piling, inside a void former. A pre-installed square steel tube can also be used as a guide tube.
6.3 Installation of guide tubes in boreholes
6.3.1 Drilling of boreholes
6.3.1.1 The diameter of the borehole shall be selected based on the intended measuring system and the
ground conditions. An oversized annulus between the borehole and wall guide tube should be avoided.
NOTE 1 The bigger the borehole and the guide tube diameters, the lower the risk of an early blockage of the
guide tube by ground displacements across the borehole axis.
NOTE 2 Small diameter boreholes and guide tubes, e.g. those with guide tube diameter of 48 mm, are
generally considered inappropriate in soils and rocks; however, not necessarily in cases in which displacements
are expected to be very small and distributed over broad zones, such as in concrete.
NOTE 3 The larger the annulus between guide tube and borehole wall, the more likely the risk that small
lateral displacements are disguised in the inclinometer measurements. See Reference [5].
6.3.1.2 The borehole and its guide tube (see 6.3.2) should extend into that part of the ground or
structure which is expected to remain stable throughout the monitoring project. The extension should be
at least six times the gauge length, L, i.e. at least 3 m for a 0,5 m probe and 6 m for a 1,0 m probe.
NOTE 6.3.1.2 aims to establish a base fixity which assists in the evaluation of the inclinometer measuring
data and serves to detect and quantify systematic errors (see 7.4).
6.3.1.3 The drilling procedure should be specified individually for each measuring location. Drilling
shall be carried out and documented in accordance with ISO 22475-1. For vertical installations the
inclination of the borehole should be kept within ±2° of vertical, at any point along the borehole.
NOTE Drilling with core recovery provides direct information on the ground conditions and enables a better
interpretation of the measuring results.
6.3.1.4 Prior to the installation of the guide tube, the borehole shall be carefully cleaned, for example,
by flushing with water or compressed air.
6.3.2 Installation of guide tubes
6.3.2.1 The inclinometer casing should be installed with one keyway in the reference direction. In
vertical boreholes, the reference direction should be the direction of the anticipated principal movement.
In horizontal and inclined boreholes, the reference direction should be the “top” of the borehole (in
accordance with ISO 18674-1:2015, Figure B.1). The keyway which is in the reference direction shall be
the reference keyway and shall be durably marked, for example, by cutting a notch at the top of the guide
tube into that keyway or by identifying it by a water-resistant and wear-resistant mark.
6.3.2.2 Installation procedures shall minimize twisting of the string of inclinometer casing. No attempt
shall be made to re-orientate the reference keyway after the guide tube has been assembled and installed.
10 © ISO 2017 – All rights reserved
NOTE The measurement of the deviation between the keyway and reference direction which might become
apparent after the installation is commonly carried out geodetically or by means of a compass.
6.3.2.3 For guide tubes greater than 50 m in length, the twist of the keyways along the casing shall be
checked by independent measurements.
NOTE 1 Measurement of casing twist is commonly carried out by means of spiral or compass probes.
NOTE 2 To enhance the quality of the measurements, it is good practice to carry out twist measurements for
casing lengths greater than 20 m.
6.3.2.4 After inserting the guide tube, any drill casing shall be removed. Care shall be taken not to
rotate the guide tube in the borehole when lifting the drill casing.
NOTE It can be necessary to remove the drill casing in stages while backfilling (see 6.3.2.5) below the
drill casing.
6.3.2.5 The annulus between the guide tube and borehole wall shall be completely backfilled to ensure
conformity between the movement of the ground and the measurement. The composition of the backfill
material shall be documented and its properties considered in relation to the surrounding medium.
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.
Granular backfill material can be used in specific circumstances (see Annex C).
NOTE 3 Possible quality control and preventative measures:
— comparing the geometric volume of the annulus and that of the backfilled material;
— in fractured ground and soils with a high permeability, insertion of a geotextile hose to retain the grout.
NOTE 4 When installing the backfill, it is good practice to use a tremie pipe and to grout under pressure from
the bottom of the borehole up, in order to ensure complete backfilling of the annulus. For boreholes deeper than
35 m, it is good practice to use multiple tremie pipes at multiple heights along the tube.
6.3.2.6 In order to prevent snaking of the guide tube due to buoyancy forces, buoyancy of the guide
tubes shall be compensated by filling the tubes with clean water, by ballasting the base and/or anchoring
the base of the guide tube string. No attempt shall be made to push the top of the casing after insertion.
It shall be ensured that no backfill material, dirt, soil or rock particles, etc. get inside the guide tube, for
example, by the use of a top cap.
NOTE 1 Any snaking of the guide tubes seriously reduces the accuracy of the inclinometer measurements.
NOTE 2 Support of the guide tube base can be achieved by lowering a steel pipe inside the tube down to the
bottom cap (reinforced to ensure that it does not become damaged while lowering the steel pipe), by use of a
casing anchor and/or by initial backfilling of the bottom parts of the annulus between the guide tube and the
borehole (i.e. backfilling in stages).
6.3.2.7 When selecting and installing the guide tube, it shall be ensured that the following are achieved:
a) Prevent collapse of the guide tube under the pressure of back fill suspensions.
NOTE 1 Possible preventative measures:
— provide internal support by filling the guide tube with water;
— use appropriate material or wall thickness for the guide tubes;
— sequential backfilling in lifts of limited height (e.g. <30 m).
b) Sufficient sealing of the couplings, including the end caps (top and bottom), in order to prevent any
ingress of backfill material into the guide tube which can render the entire guide tube useless.
NOTE 2 Possible preventative measures:
— multiple and clean taping of the coupling joints and gluing of the coupling connections;
— selection of guide tubes with an integral O-ring seal between the casing segments.
6.3.3 Securing borehole measuring locations
The head of a guide tube shall be protected by a cap to prevent material falling into the tube. If vandalism
is of concern, the cap should be lockable (see Figure 3).
Key
1 top cap, lockable
2 cap of inclinometer casing
3 inclinometer casing
4 lock
5 protective sleeve
6 concrete bed
7 backfill
8 borehole
Figure 3 — Example of a lockable inclinometer head
6.4 Installation of in-place inclinometers
6.4.1 Interference between the IPI connecting elements and the guide tube shall be avoided at
installation and over the full range of expected displacements.
NOTE At the installation, the initial profile of the guide tube is determined by a probe inclinometer and used
to choose appropriate connecting elements (e.g. length, diameters, measuring range).
12 © ISO 2017 – All rights reserved
6.4.2 When the in-place inclinometer elements have been installed into the guide tube, it shall be
ensured that the string of elements is in tension or compression (depending on the model of instrument)
in accordance with the manufacturer’s instructions.
For near horizontal measuring lines, setting rods may be required for positioning the in-place
inclinometer elements inside the guide tube.
For near vertical measuring lines where the uppermost in-place inclinometer element does not coincide
with the top of the guide tube, a suspension cable will be required to correctly position the string of in-
place inclinometer elements.
6.4.3 When the in-place inclinometer elements have been positioned in the guide tube, they shall be
fixed in that position and the position shall be documented.
NOTE Fixation can be achieved by firmly attaching the cable or the setting rods to the collar of the guide tube.
6.5 Carrying out the measurement
6.5.1 Instrumentation check and calibration
6.5.1.1 For general function checks and calibrations, see ISO 18674-1:2015, 5.6.
6.5.1.2 Inclinometer probes shall be regularly re-calibrated. If not otherwise specified by the
manufacturer, the maximum interval shall be two years. If the instrument was not in use for more than two
years, re-calibration shall be carried out immediately prior to the measuring survey. Re-calibrations are
also necessary after repair or the exchange of any mechanical or electrical components (including cable).
6.5.2 Measurement
6.5.2.1 The measurements shall be carried out according to Annex A and in conjunction with the
requirements of ISO 18674-1:2015, Clause 7.
6.5.2.2 For probe inclinometers, the guide tube shall be surveyed by the probe using a step-by-step
procedure. The stability of the readings is critical for a correct measurement. Therefore, at the beginning
of a survey, the probe shall be brought to the point furthest from the collar of the guide tube and left
there to adjust to the ambient temperature until the readings are considered to be sufficiently stable.
The probe shall then be moved sequentially to each respective measuring point in the direction of collar
of the guide tube. On reaching the collar of the guide tube, the probe is removed from the guide tube,
reversed (i.e. rotated by 180°,), returned to the measuring point that is furthest from the collar of the
guide tube and the sequence is repeated in the reversed position to complete the inclinometer survey of
the guide tube.
NOTE 1 The time of the probe to adjust to the ambient temperature varies and depends on site and probe
conditions.
NOTE 2 The purpose of the reversal of inclinometer probes between the two runs of a complete measuring
survey is to eliminate zero point deviation within the system. For vertical inclinometers, the reversal is turning
the probe through 180° around its longitudinal axis (the cable entry is unchanged), while for horizontal
inclinometers the reversal is turning the probe through 180° in the horizontal plane (changing the cable
connection from one end to the other).
6.5.2.3 The tolerance of depth positioning of the probe in a measuring point shall be ±5 mm.
6.5.2.4 Each measuring point shall be approached by the probe in a specified (commonly upward)
direction. If the measuring point is accidentally overrun, the probe shall be reversed beyond the missed
measuring point and then again moved in the specified sense into the measuring position. Readings shall
be taken while the probe is at rest and the readings are stabilized.
6.5.2.5 For establishing a reliable reference set, there should be, in the reference measurement, at
least two repetitions of the initial measuring survey whereby each survey consists of a normal (0°) and
a reverse (180°) run along the guide tube under repeatable conditions (see 5.5.2). The two surveys shall
be within the acceptable range of measuring precision (see Table 2).
NOTE It is good practice to carry out an additional reference measurement with an independent probe that
can be used as a backup.
6.5.2.6 Probe inclinometer readings shall be scrutinized. Check-sums shall be used as the basis for the
acceptance test of the readings and for identifying erroneous measurements. If readings are incorrect or
in doubt, the inclinometer survey shall be repeated.
NOTE 1 The check-sum is the sum of the normal (0°) and reverse (180°) readings taken at the same measuring
point. Ideally, the sum is zero since the readings have opposite signs. In practice, however, variations in the
positioning of the probe and zero offsets of the probe contribute to non-zero check-sums.
NOTE 2 Common practice is plotting the check-sums of all measuring points over the depth of the inclinometer
guide tube. In normal circumstances, each combination of probe and guide tube has a unique check-sum
signature, which is repeatable in each follow-up measurement. Typically, the check-sum varies randomly about
a mean value. Small variations do not usually indicate a problem, however, spikes in the plot are indicative of
inconsistencies in the readings.
NOTE 3 For check-sum analysis, see Reference [6].
6.5.2.7 The cumulated displacements of an inclinometer survey and the stability of the reference point
should be verified by independent measurements.
NOTE Geodetic control of the cumulated lateral displacements is common at the collar of a vertical borehole.
6.5.2.8 For in-place inclinometers, the measurements are commonly made automatically by means
of data loggers. A critical appraisal of the readings in the first logging cycles shall be made, as well as
plausibility checks in subsequent cycles prior to reporting.
NOTE Some in-place inclinometers can be read using hand-held data readers, computers and/or mobile
telephones.
7 Data processing and evaluation
7.1 The evaluation of the measuring data shall be carried out according to Annex A.
7.2 A record of the following data are required in addition to the requirements of ISO 18674-1:2015,
Clause 8.
a) For each measuring survey:
— ID of the instrument;
— identification of the measuring line, e.g. measuring borehole;
— definition of reference point and its displacement condition;
+
— angle between the A direction of the probe and the reference direction
b) For each measuring point:
— measuring depth;
— relative lateral displacements Δu and Δv according to Formulae (A.1) and (A.2) (common
i i
designation: “differential displacements”);
14 © ISO 2017 – All rights reserved
— absolute lateral displacements u and v according to Formulae (A.6) and (A.7) and, if applicable,
i i
also according to Formulae (A.8) and (A.9) (common designation: “integrated displacements”);
— amount and direction of the lateral displacement vector (vector sum of u and v );
i i
— for probe inclinometers, sum of normal (0°) and inverse (180°) measurements (“check-sum”).
7.3 The evaluated results shall be presented in tables and/or graphics.
EXAMPLE See Annex E.
NOTE It is good practice to represent angular measurements and variations together with an uncertainty
band. The uncertainty band can, for example, be defined as the standard deviation of the checksum over a length
of fixed tube”.
7.4 The results of probe inclinometer measurements should be diagnosed on systematic errors and
corrected, if applicable.
NOTE 1 See Reference [6].
NOTE 2 Generally, a measurement error is made up of two components: random error and systematic error.
Random errors cannot be corrected, but can be minimized in better installations and by repeated measurements.
Systematic errors can be corrected by mathematical procedures, provided the causes of the errors are known. In
inclinometer measurements, the most common systematic errors are caused by:
a) shift of the calibration bias of the tilt sensor (bias shift error);
b) drift of the sensitivity of the tilt sensor (sensitivity drift error);
c) shift of the guide tube inclination (rotation error);
d) change in the depth positioning of the probe (depth-positioning error).
According to Reference [6], bias shift (a) and rotation (c) errors are relatively easy to detect and correct with
proper proprietary software or spreadsheets. Sensitivity drift (b) is relatively rare, is usually difficult to detect,
but is easy to correct. The depth positioning error (d) is considered to be the most difficult error to deal with, as
there can be several causes for it such as increasing deflection of the guide tube or an elongation or shrinkage of
the measuring cable.
NOTE 3 The magnitude and style of displacements measured over the base fixity depth (see 6.3.1.2) is
important in the diagnosis and analysis of systematic errors.
8 Reporti
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18674-3
Première édition
2017-10
Reconnaissance et essais
géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in
situ —
Partie 3:
Mesurages des déplacements
perpendiculairement à une ligne par
inclinomètre
Geotechnical investigation and testing — Geotechnical monitoring by
field instrumentation —
Part 3: Measurement of displacements across a line: Inclinometers
Numéro de référence
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ISO 2017
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 3
5 Instruments . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Inclinomètres à sonde. 5
5.3 Inclinomètres in situ (IPI) . 6
5.4 Tube inclinométrique . 8
5.5 Plage de mesure, précision et répétabilité . 9
6 Mise en place et procédure de mesure .10
6.1 Généralités .10
6.2 Installation des tubes de guidage au niveau de surfaces accessibles et dans le béton .10
6.3 Installation de tubes de guidage dans des forages .10
6.3.1 Réalisation des forages .10
6.3.2 Installation des tubes de guidage .11
6.3.3 Sécurisation des sites forage de mesure .12
6.4 Installation d'inclinomètres in situ (IPI) .13
6.5 Réalisation de la mesure .14
6.5.1 Vérification et étalonnage de l'instrumentation .14
6.5.2 Mesure .14
7 Dépouillement et traitement des données .15
8 Compte rendu .16
8.1 Compte rendu d’installation .16
8.2 Compte rendu de surveillance .16
Annexe A (normative) Procédure de mesure et de dépouillement .17
Annexe B (normative) Déflectomètres .21
Annexe C (informative) Matériaux de remplissage .26
Annexe D (informative) Applications géotechniques .28
Annexe E (informative) Exemples de mesure .29
Bibliographie .42
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 182, Géotechniques.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 18674 se trouve sur le site web de l’ISO.
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NORME INTERNATIONALE ISO 18674-3:2017(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance
géotechnique par instrumentation in situ —
Partie 3:
Mesurages des déplacements perpendiculairement à une
ligne par inclinomètre
1 Domaine d'application
Ce document spécifie la mesure des déplacements perpendiculairement à une ligne au moyen
d'inclinomètres réalisés dans un but de surveillance géotechnique. Les règles générales de surveillance
des performances du terrain, des structures en interaction avec le terrain, des remblais géotechniques
et des travaux géotechniques sont présentées dans l'ISO 18674-1.
Ce document fait également référence aux déflectomètres (voir l'Annexe B) en complément des
inclinomètres pour la détermination des déplacements horizontaux perpendiculairement aux lignes de
mesures horizontales.
NOTE En général, deux composantes de déplacement indépendantes agissent perpendiculairement aux
lignes de mesures. Dans le cas des lignes de mesures verticales, les inclinomètres permettent de déterminer
ces deux composantes. Pour les lignes horizontales, les inclinomètres sont limités à la détermination de la seule
composante verticale.
Si elle est appliquée conjointement à la norme ISO 18674-2 cette norme permet de déterminer les
déplacements agissant dans toutes les directions.
Ce document s'applique:
— au contrôle des calculs géotechniques en lien avec la méthode observationnelle;
— à la surveillance des structures géotechniques avant, pendant et après une phase de construction (p.
ex. pentes naturelles, déblais, remblais, parois d'excavation, fondations, barrages, terrils, tunnels);
— à l'obtention des principaux paramètres géotechniques (p.ex. à partir des résultats des essais de
chargement de pieu ou des essais de creusement de tunnel);
— à l'identification et à la surveillance des plans de cisaillement actifs du terrain.
NOTE Le présent document satisfait aux exigences relatives à la surveillance des performances du terrain,
des structures en interaction avec le terrain et des ouvrages géotechniques au moyen d'inclinomètres dans le
cadre des études et essais géotechniques conformément aux Références [1] et [2].
2 Références normatives
Les documents de référence suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le
présent document et sont indispensables à 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
ISO 18674-2:2016, Reconnaissance et essais géotechniques — Surveillance géotechnique par
instrumentation in situ — Partie 2: Mesurages des déplacements le long d'une ligne: Extensomètres
ISO 22475-1:2006, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages
piézométriques — Partie 1: Principes techniques des travaux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'ISO 18674-1 et ISO 18674-2 ainsi
que les suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
3.1
inclinomètre
système de surveillance des déplacements perpendiculairement à une ligne de mesures au moyen de
mesures d'inclinaisons sur le terrain
Note 1 à l'article: à l'article Le système est principalement constitué d'un instrument comportant un ou plusieurs
capteurs d'inclinaison (3.2), d'un tube de guidage, d'un moyen de mesurer la position de l'instrument dans le tube
de guidage et d'un dispositif d'affichage.
Note 2 à l'article: à l'article Les données fournies par des inclinomètres doivent être dépouillées, ce qui peut être
réalisé à l'aide d'un logiciel interne ou d'un tableur.
3.2
capteur d'inclinaison
capteur électrique sensible à la force de pesanteur utilisé pour la mesure de l'inclinaison
3.3
Inclinomètre à sonde
système comprenant une sonde intégrant un ou plusieurs capteurs d'inclinaison (3.2), dédiée à la mesure
pas à pas de l'inclinaison le long d'une ligne de mesures
Note 1 à l'article: à l'article Également appelé inclinomètre transverse.
Note 2 à l'article: à l'article Les inclinomètres à sonde verticale mesurent des déplacements dans des directions
horizontales.
Note 3 à l'article: à l'article Les inclinomètres à sonde horizontale mesurent des déplacements dans des directions
verticales (tassements ou soulèvements).
Note 4 à l'article: à l'article En lieu et place des inclinomètres à sonde horizontale, il est possible d'utiliser un
système à sonde hydrostatique.
Note 5 à l'article: à l'article Consulter également la Référence [3].
3.4
inclinomètre in situ
IPI
système d'inclinomètre constitué d'un unique élément, ou une série d'éléments, chaque élément
intégrant un ou plusieurs capteurs d'inclinaison (3.2), destiné à la mesure de l'inclinaison en des lieux
particuliers d'une ligne de mesures, sans déplacement de l'instrument
Note 1 à l'article: Il existe des inclinomètres in situ capables de mesurer dans toutes les inclinaisons, mais,
lorsqu'ils se trouvent dans une position proche de l'horizontale, ils ne permettent pas de mesurer des déviations
par rapport à l'azimut.
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
3.5
inclinomètre uniaxial
système destiné à la mesure de l'inclinaison dans un seul plan
Note 1 à l'article: à l'article Courant pour les lignes de mesures horizontales.
3.6
inclinomètre biaxial
système destiné à la mesure de l'inclinaison dans deux plans orthogonaux
Note 1 à l'article: à l'article Courant pour les lignes de mesures verticales.
3.7
tube inclinométrique
tube de guidage dédié au système d'inclinomètre utilisé
Note 1 à l'article: Couramment, la face interne des tubes inclinométriques comporte quatre rainures
longitudinales. Les tubes disponibles dans le commerce diffèrent en termes de matériau, dimension, type de
raccordement, nombre de rainures, etc. (voir 5.4).
Note 2 à l'article: à l'article Les angles des tubes de section carrée peuvent être considérés comme des rainures.
3.8
longueur entre repères
L
distance entre points de contact adjacents de l'instrument
Note 1 à l'article: Dans le cas des inclinomètres à sonde (3.3), L mesure couramment 0,5 m ou 1,0 m.
3.9
longueur de base
distance entre points de mesure adjacents utilisée dans la procédure de dépouillement
Note 1 à l'article: à l'article Dans le cas des inclinomètres à sonde (3.3), la longueur de base est égale à la longueur
entre repères (3.8).
4 Symboles
Symbole Nom Unité
A Plan de mesure de la sonde, qui coïncide avec le plan des roulettes de guidage —
a Composante du déplacement latéral dans le plan A m
B Plan de mesure de la sonde de l'inclinomètre perpendiculaire au plan A —
b Composante du déplacement latéral dans le plan B m
d Profondeur, distance m
F Indice désignant une mesure de suivi —
h Hauteur par rapport au niveau de la mer (altitude) m
i Nombre de points de mesure —
L Longueur entre repères de la sonde d'un inclinomètre ou d'un déflectomètre m
l Distance entre des points de mesure m
n Nombre total de points de mesure le long d'une ligne de mesures —
R Indice désignant une mesure de référence —
t Temps écoulé s
t Date et heure d'une mesure de suivi —
F
t Date et heure d'une mesure de référence —
R
u, v, w Composantes du déplacement dans les directions x, y et z, respectivement m
Symbole Nom Unité
x, y, z Coordonnées locales d'un tube de guidage ou d'un trou de forage m
α Angle d'inclinaison de l'axe de la sonde dans le plan A ° (degré)
β Angle d'inclinaison de l'axe de la sonde dans le plan B ° (degré)
ψ Angle entre la coordonnée x du tube de guidage et le plan A de l'inclinomètre ° (degré)
θ, ρ Quantités auxiliaires ° (degré)
5 Instruments
5.1 Généralités
5.1.1 Il convient de faire la distinction entre les inclinomètres à sonde et in situ (voir le Tableau 1 et les
Figures 1 et 2 et A.1).
Tableau 1 — Types d'inclinomètre
Acquisition
N° Type Sous-type Procédure de mesure principale automatique des
données
i nc l i nomè t r e
sonde déplacée à l'intérieur d'un tube
de guidage depuis un point de mesure
sonde (voir
— inclinomètre vertical
1 jusqu'au suivant (voir les Figures 1 et A.1). peu courante
5.2)
Mesures répétées au cours de la période
— inclinomètre
de mesure
horizontal
inclinomètre in situ (IPI)
— inclinomètre vertical
instrument inséré dans un tube de guidage
in situ
2 et maintenu en position de mesure pendant courante
(voir 5.3)
— inclinomètre
toute la période de mesure
horizontal
— combiné
NOTE Un IPI combiné est constitué d'une série d'éléments, certains servant d'inclinomètres verticaux et
d'autres d'inclinomètres horizontaux.
5.1.2 Les changements d'inclinaison doivent être mesurés par comparaison des valeurs mesurées
avec les mesures de référence. Les déplacements des points de mesure perpendiculairement à la ligne de
mesures doivent être déduits conformément à l'Annexe A.
5.1.3 Le point auquel se rapportent les mesures doit être appelé «Point de référence».
5.1.4 Pour les mesures absolues de déplacement, les coordonnées du point de référence doivent être
déterminées indépendamment ou supposées comme fixe, et vérifiées.
NOTE Si le point de référence est supposé être le point de mesure le plus profond, un relevé de la tête de
l'inclinomètre peut servir de contrôle.
5.1.5 L'élément du capteur doit comporter un boîtier intégrant un (configuration uniaxiale) ou deux
(configuration biaxiale) capteurs d'inclinaison. Dans le cas d'une configuration biaxiale, les axes des
capteurs d'inclinaison doivent être perpendiculaires (90°) l'un par rapport à l'autre.
5.1.6 Les plans d'installation des capteurs d'inclinaison doivent être indiqués par référence aux plans
A et B de l'instrument, le plan A devant coïncider avec le plan de l'ensemble de roulettes de guidage (voir
4 © ISO 2017 – Tous droits réservés
5.2.5). Les plans doivent être marqués de façon durable sur le boîtier de l'inclinomètre; p. ex. le repère
+
«A » désignant la direction positive A.
Légende
I Vue de dessus d'un tube inclinométrique
II Vue latérale
III Détail de l'élément de l'inclinomètre dans les positions R et F
+
A Direction A
+
B Direction B
L Longueur entre repères
R Position initiale du tubage de l'inclinomètre au niveau de la mesure de référence
F Position du tubage de l'inclinomètre au niveau d'une mesure de variation de valeur
1 Tube inclinométrique non déformé
2 Tube inclinométrique déformé
3 Élément de mesure d'inclinaison
4 Zone du terrain soumise à des déplacements
5 Terrain plus profond non déformé servant de base fixe
6 Point de référence (ici, l'axe de la roue inférieure est défini comme la position de mesure la plus basse)
7 Dispositif de mesure de la profondeur
Δα Changement d'inclinaison
Figure 1 — Concept de la mesure à l'aide d'inclinomètres (vue schématique)
5.2 Inclinomètres à sonde
5.2.1 Les sondes d'inclinomètre doivent être déplacées par incrément le long de la ligne de mesures,
chaque incrément ne devant pas excéder la longueur entre repères L de la sonde.
5.2.2 Le dispositif de mesure de la profondeur doit être pourvu de repères de mesure de profondeur
permanents et résistant à l'usure. L'espacement entre les repères doit être égal à la longueur entre
repères L de la sonde.
5.2.3 La longueur du dispositif de mesure de la profondeur et l'espacement entre les repères doivent
être contrôlés pendant toute la durée du projet de mesure. Les changements doivent être consignés.
NOTE 1 La surveillance des déplacements à l'aide d'inclinomètres à sonde exige une bonne répétabilité du
positionnement de la sonde au niveau des différents points de mesure (voir 6.5.2.3 et 7.4).
NOTE 2 Le bon positionnement du câble peut être facilité en utilisant un passe-câble ou une poulie de
suspension.
5.2.4 Le tube inclinométrique doit être utilisé comme tube de guidage (voir 5.4).
5.2.5 La sonde de l'inclinomètre doit être pourvue de deux ensembles de roulettes de guidage à
ressort. La largeur des roulettes de guidage doit correspondre aux rainures des tubes inclinométriques.
La force des ressorts doit assurer le centrage de la sonde dans le tubage, même pendant des périodes de
surveillance prolongées comportant un grand nombre de phases de mesure.
5.3 Inclinomètres in situ (IPI)
5.3.1 L'agencement principal des inclinomètres in situ doit être conforme à la Figure 2.
6 © ISO 2017 – Tous droits réservés
a) IPI avec ensemble de b) IPI avec ensemble c) IPI sans ensemble de roulettes et
roulettes et chaîne continue de roulettes et chaîne chaîne discontinue de capteurs
de capteurs discontinue de capteurs
Légende
1 Suspension par le haut
2 Ensemble à roulettes
3 Joint de cardan
4 Tube de guidage
5 Élément de raccordement
6 Capteur
7 Longueur entre repères L
8 longueur de base
9 Suspension intermédiaire
10 Raccord ou patin d'extension
11 Matériau d'enchâssement
Figure 2 — Agencement principal et composants des inclinomètres in situ (IPI)
5.3.2 Il est impératif de s'assurer que les longueurs des éléments de raccordement restent constantes
pendant toute la durée du projet de mesure (ni allongement, ni contraction).
5.3.3 Dans le cas d'une chaîne continue d'éléments de mesure [voir Figure 2 a)], la flexibilité des
éléments de mesure doit être négligeable.
NOTE Cette exigence concerne en particulier les chaînes horizontales (voir la Référence [4]).
5.3.4 Dans le cas d'une chaîne discontinue d'éléments de mesure [voir Figure 2 b) et c)], les calculs
doivent prendre en compte les changements angulaires dans la mesure des déplacements.
5.3.5 Les longueurs entre repères ne doivent pas dépasser 2 m. Elles peuvent varier au sein d'une
installation pour s'adapter aux conditions locales.
NOTE Les meilleurs résultats sont généralement obtenus avec des longueurs plus courtes.
5.3.6 La fiabilité à long terme des signaux des capteurs doit être prise en compte. Il est recommandé
d'éviter de retirer l'instrument, de manière intermittente, pour réétalonnage. Le recours à cette solution
doit être justifié et, en tout état de cause, documenté.
NOTE Une approche permettant de contrôler la fiabilité à long terme consiste à réaliser des mesures dans
deux tubes de guidage adjacents, une avec un IPI et l'autre avec un inclinomètre à sonde («diversification»; selon
ISO 18674-1:2015, 5.4).
5.4 Tube inclinométrique
5.4.1 Le diamètre du tubage doit être choisi en fonction du contexte, des exigences de mesure et des
mouvements attendus du terrain perpendiculairement à la ligne de mesures (voir également 6.3.1.1).
5.4.2 Le matériau du tube doit satisfaire aux exigences suivantes:
— être neutre vis-à-vis des nappes d'eau souterraines et des autres constituants du terrain;
— être durable sur toute la durée de la mesure;
— être robuste pour en permettre l'installation;
— être flexible afin de pouvoir se plier.
NOTE 1 On utilise couramment l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) comme matériau de tube.
NOTE 2 Les tubes en métal, en particulier en aluminium, peuvent se corroder, p.ex. par mise en court-circuit
de couches du terrain soumises à des potentiels électriques différents ou par exposition à une eau souterraine
corrosive.
5.4.3 Si le tube de l'inclinomètre comporte des rainures internes, la déviation en spirale des rainures
doit être inférieure à 0,25°/m. Les chaînes de tubes doivent être assemblées de sorte que les rainures
soient continues au niveau des raccords.
5.4.4 Lors du choix du tube, la flexibilité de la chaîne assemblée, avec le matériau de remplissage (voir
6.3.2.5 et l'Annexe C), doit être envisagée au regard des conditions du site.
5.4.5 Dans le cas de l'utilisation de raccordements télescopiques, la conception des raccordements, leur
portée télescopique et la méthode de fixation doivent permettre à la chaîne de tubes de se comprimer ou
de s'étendre facilement dans la direction de la ligne de mesures, d'une quantité égale à la compression ou
à l'expansion du terrain.
NOTE 1 Les raccordements télescopiques peuvent avoir des effets néfastes majeurs sur la précision des
mesures et sur le suivi et le contrôle de la profondeur de la sonde.
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NOTE 2 L'ajout d'un manchon externe ondulé à un tube couplé à raz peut supprimer la détérioration provoquée
par le tassement du terrain. Il n'est toutefois pas nécessaire de prolonger le manchon dans la partie plus profonde
du terrain non déformée (voir la Figure 1).
5.4.6 Avant leur mise en place, les tubes doivent être stockés en lieu sûr, horizontalement, et supportés
pour éviter de se déformer sous leur propre poids. Ils doivent également être protégés contre la lumière
directe du soleil.
5.5 Plage de mesure, précision et répétabilité
5.5.1 Le Tableau 2 donne des ordres de grandeur concernant la précision et la répétabilité des
inclinomètres. Les mesures à l'inclinomètre doivent respecter les valeurs données dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Exigences relatives aux mesures à l'inclinomètre
Inclinomètre
Type Ligne Critère
vertical horizontal
± 0,02 % de la valeur
maximale
1 Précision de l'instrument (à sonde ou élément IPI) (p. ex. ± 0,1 mm/m
pour
à
une plage de ± 30°)
sonde
Répétabilité (précision) de l'ensemble d'un relevé le long d'une ligne de mesures:
Différence entre les déplacements cumulés d'un point de mesure par
2 ± 2 mm ± 10 mm
rapport à un point de référence éloigné de 30 m, lors de la réalisation de
manière répétée d'un relevé, dans des conditions de répétabilité (voir 5.5.2)
Répétabilité (précision) d'une chaîne d'élément IPI, plage de mesure
de ± 10°, espacés de 2 m.
Différence entre les déplacements cumulés d'un point de mesure par
in situ 3 ± 2 mm ± 2 mm
rapport à un point de référence éloigné de 30 m, lors de la réalisation
de manière répétée d'un relevé, dans des conditions de répétabilité
(voir 5.5.2)
sonde Stabilité du signal du capteur:
et in 4 ± 0,1 mm/m
Différence à intervalle de 24 h dans des conditions de répétabilité
situ
5.5.2 La répétabilité d'une valeur de mesure (voir les lignes n° 2 et 3 du Tableau 2) doit être établie
dans le cadre de la mesure de référence (voir 6.5.2.5).
NOTE 1 Les conditions de répétabilité stipulent:
— observateur identique;
— procédure de mesure identique;
— instruments identiques;
— quantité influençant identiques.
NOTE 2 Les valeurs sont spécifiées pour les mesures selon l'axe A. Les mesures selon l'axe B sont en général
moins précises. Obtenir les valeurs spécifiées pour l'axe secondaire (axe B) nécessite des mesures dédiées avec
les roulettes dans les rainures correspondantes.
6 Mise en place et procédure de mesure
6.1 Généralités
Une attention particulière doit être portée au choix des tubes de guidage et à leur installation car ces
paramètres sont critiques pour la qualité des mesures.
6.2 Installation des tubes de guidage au niveau de surfaces accessibles et dans le béton
6.2.1 Lors de la mise en place des tubes de guidage à la surface de structures conçues à dessein au-
dessus du sol, faire attention à la durabilité de la fixation. Il convient d'éviter l'exposition des tubes aux
impacts environnementaux, telles que la lumière du soleil, p. ex. en plaçant un dispositif de protection.
6.2.2 Lors de l'installation des tubes de guidage dans du béton armé, les tubes peuvent soit être placés
à l'intérieur d'un dispositif servant à former un vide, placé avant de couler le béton, soit directement fixés
à l'armature. Si les tubes de guidage sont placés avant de couler le béton, il convient de prendre soin de
ne pas détériorer l'appareillage par une action mécanique ou du fait des températures de prise.
6.2.3 Lors de l'utilisation d'un dispositif servant à former un vide, l’espace annulaire entre le tube de
guidage et le dispositif servant à former un vide doit être entièrement rempli d'un matériau approprié.
La nature du matériau de remplissage doit être consignée.
NOTE Les dispositifs servant à former un vide sont couramment utilisés pour les profondeurs supérieures à
20 m ou lorsque l'épaisseur de la structure en béton est supérieure à 1 m.
6.2.4 Sur des palplanches, l'installation du tube de guidage peut être réalisée avant le battage avec une
protection, ou après le battage, à l'intérieur d'un dispositif servant à former un vide. Un tube d'acier de
section carrée pré-installé peut également être utilisé comme tube de guidage.
6.3 Installation de tubes de guidage dans des forages
6.3.1 Réalisation des forages
6.3.1.1 Le diamètre du forage doit être choisi en fonction du système de mesure prévu et de l'état du
terrain. Il convient d'éviter la présence d'un espace annulaire surdimensionné entre le forage et la paroi
du tube de guidage.
NOTE 1 Plus les diamètres du forage et du tube de guidage sont grands, moins les risques d'un blocage du tube
de guidage sous l'effet des déplacements du terrain perpendiculairement à l'axe du forage sont grands.
NOTE 2 Il est généralement reconnu que les diamètres de forage et de tube de guidage petits, p. ex. un diamètre
du tube de guidage de 48 mm, ne sont pas adaptés aux sols et aux roches, toutefois ce n'est pas nécessairement le
cas lorsque les déplacements attendus sont très faibles et répartis sur des zones étendues, comme ce peut être le
cas dans le béton.
NOTE 3 Plus l’espace annulaire entre le tube de guidage et la paroi du forage est grand, plus le risque que les
petits déplacements latéraux soient masqués lors des mesures à l'inclinomètre est grand, voir la Référence [5].
6.3.1.2 Il est recommandé que le forage et son tube de guidage (voir 6.3.2) s'étendent dans la partie
du terrain ou de la structure supposée rester stable durant toute la durée du projet de surveillance. Il est
recommandé que cette extension mesure au moins six fois la longueur entre repères L, c.-à-d. au moins
3 m pour une sonde de 0,5 m et 6 m pour une sonde de 1,0 m.
NOTE L'article 6.3.1.2 vise à établir une fixité fondamentale facilitant le dépouillement des données de
mesure de l'inclinomètre et permettant de détecter et de quantifier les erreurs systématiques (voir 7.4).
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6.3.1.3 La procédure de forage doit être spécifiée individuellement, pour chaque emplacement de
mesure. Le forage doit être réalisé et documenté selon ISO 22475-1:2006. Dans le cas des installations
verticales, il est recommandé que l'inclinaison du forage soit maintenue à ± 2° par rapport à la verticale,
en tout point du forage.
NOTE Un forage avec récupération de la carotte fournit des informations directes sur l'état du terrain et
permet une meilleure interprétation des résultats de la mesure.
6.3.1.4 Préalablement à la mise en place du tube de guidage, le forage doit être soigneusement nettoyé,
p. ex. par rinçage à l'eau ou à l'air comprimé.
6.3.2 Installation des tubes de guidage
6.3.2.1 Une fois installé, le tube de l'inclinomètre doit comporter une rainure dans la direction de
référence. Dans les forages verticaux, la direction de référence doit être la direction du mouvement
principal anticipé. Dans les forages horizontaux et inclinés, la direction de référence doit être le «haut»
du forage (selon ISO 18674-1:2015, Figure B.1). La rainure qui est orientée dans la direction de référence
doit être la rainure de référence et doit être marquée de façon durable, p. ex. par une entaille en haut du
tube de guidage, dans cette rainure, ou en l'identifiant à l'aide d'un repère résistant à l'eau et à l'usure.
6.3.2.2 Les procédures d'installation doivent réduire au minimum la torsion de la chaîne de tubes
d'inclinomètre. Il convient de ne pas chercher à réorienter la rainure de référence après que le tube de
guidage a été assemblé et installé.
NOTE La mesure de la déviation entre la rainure et la direction de référence, qui peut apparaître après avoir
effectué l'installation, est généralement réalisé par des moyens géodésiques ou à l'aide d'une boussole.
6.3.2.3 Dans le cas des tubes de guidage de plus de 50 m de long, la torsion des rainures le long du tube
doit être contrôlée par des mesures indépendantes.
NOTE 1 La mesure de la torsion du tube est généralement obtenue au moyen de sondes à spirale ou à boussole.
NOTE 2 Pour améliorer la qualité des mesures, il est d'usage de réaliser des mesures de torsion des tubes dont
la longueur est supérieure à 20 m.
6.3.2.4 Après l'insertion du tube de guidage, si un tubage de forage a été installé, celui-ci doit être
retiré. Lors du levage du tube de forage, veiller à ne pas tourner le tube de guidage dans le forage.
NOTE Il peut être nécessaire de retirer le tubage de forage par étapes, au fur et à mesure du remplissage
(voir 6.3.2.5) sous le tubage de forage.
6.3.2.5 L’espace annulaire entre le tube de guidage et le forage doit être totalement rempli. La
composition du matériau de remplissage doit être documentée et ses propriétés doivent être considérées
en fonction du milieu environnant.
NOTE 1 L'un des objectifs du remplissage est de rétablir les séparations entre les différents aquifères, en
accord avec ISO 22475-1:2006, 5.5.4).
NOTE 2 Les matériaux de remplissage courants sont des mortiers à base de ciment à faible résistance et des
suspensions ciment-bentonite (voir l'Annexe C).
NOTE 3 Mesures préventives et de contrôle de la qualité envisageables:
— comparaison du volume géométrique de l’espace annulaire avec celui du matériau de remplissage;
— dans les terrains fracturés et fortement perméables, insertion d'un flexible géotextile pour retenir le coulis.
NOTE 4 Lors de l'installation du remblai, il est recommandé d'utiliser un tuyau de trémie et d'injecter du coulis
sous pression à partir du fond du trou de forage vers le haut, afin d'assurer un remblayage complet de l’espace
annulaire. Pour les forages de plus de 35 m de profondeur, il est recommandé d'utiliser plusieurs tubes à trémie à
plusieurs hauteurs le long du tube.
6.3.2.6 Afin d'éviter toute flexion du tube de guidage sous l'effet des forces d'Archimède, la flottation
des tubes de guidage doit être compensée en remplissant les tubes avec une eau propre, en plaçant un
ballast à la base et/ou en ancrant la base de la chaîne de tubes de guidage. Après l'insertion, le haut du
tube ne doit pas être poussé. Il est impératif de s'assurer qu'aucun matériau de remplissage, poussière,
particules de sol ou de roche etc. ne pénètre dans le tube de guidage, p. ex. en plaçant un couvercle
supérieur.
NOTE 1 Toute flexion des tubes de guidage réduit de manière importante la précision des mesures données
par l'inclinomètre.
NOTE 2 Le soutien de la base du tube de guidage peut être réalisé en abaissant un tuyau d'acier à l'intérieur
du tube jusqu'au bouchon de fond (renforcé pour s'assurer qu'il ne soit pas détérioré lors de la descente du
tuyau d'acier), en utilisant un ancrage de tube et/ou par remplissage initial des sections inférieures de l’espace
annulaire entre le tube de guidage et le forage (c.-à-d. en effectuant un remplissage par étapes).
6.3.2.7 Lors du choix et de l'installation du tube de guidage, il est impératif de s'assurer que les points
suivants sont vérifiés:
a) Empêcher l'écrasement du tube de guidage sous l'effet de la pression des suspensions de
remplissage.
NOTE 1 Mesures préventives envisageables:
— fournir un support interne en remplissant le tube de guidage d'eau;
— utiliser un matériau ou une épaisseur de paroi appropriée pour les tubes de guidage;
— remblayage séquentiel par levées de hauteur limitée (par ex. < 30 m).
b) Étanchéité suffisante des raccordements, y compris au niveau du bouchon inférieur et du couvercle
supérieur, afin d'éviter toute entrée de matériau de remplissage dans le tube de guidage, ce qui
pourrait rendre l'ensemble du tube inutile.
NOTE 2 Mesures préventives envisageables:
— bandage multiple et propre des joints de raccordement et collage des connexions des raccordements;
— choix de raccords rapides avec joint torique entre les éléments du tube.
6.3.3 Sécurisation des sites forage de mesure
La tête d'un tube de guidage doit être protégée par un couvercle afin d'empêcher toute chute de
matériau dans le tube. S'il existe un risque de vandalisme, le couvercle doit pouvoir être verrouillé (voir
la Figure 3).
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Légende
1 Couvercle supérieur, verrouillable
2 Couvercle du tube de l'inclinomètre
3 Tube de l'inclinomètre
4 Cadenas
5 Manchon de protection
6 Radier
7 Remplissage
8 Forage
Figure 3 — Exemple de tête d'inclinomètre verrouillable
6.4 Installation d'inclinomètres in situ (IPI)
6.4.1 Les interférences entre les éléments de raccordement de l'IPI et le tube de guidage doivent être
évitées lors de l'installation et sur toute la plage de déplacement attendue.
NOTE Lors de l'installation, le profil initial du tube de guidage est déterminé par un inclinomètre à sonde et
utilisé pour choisir les éléments de raccordement appropriés (p. ex. longueur, diamètres, plage de mesure).
6.4.2 Lorsque les éléments de l'inclinomètre in situ sont en place dans le tube de guidage, on doit
s'assurer que la chaîne des éléments est en tension ou en compression (selon le modèle d'instrument)
conformément aux instructions du fabricant.
Dans le cas des lignes de mesures horizontales, ou quasi horizontales, des tiges de réglage peuvent
s'avérer nécessaires pour la mise en place des éléments de l'inclinomètre in situ à l'intérieur du tube de
guidage.
Dans le cas des lignes de mesures verticales, ou quasi verticales, lorsque l'élément situé le plus haut
de l'inclinomètre in situ ne coïncide pas avec le haut du tube de guidage, un câble de suspension sera
nécessaire pour positionner correctement la chaîne des éléments de l'inclinomètre in situ.
6.4.3 Lorsque les éléments de l'inclinomètre in situ ont été positionnés dans le tube de guidage, ils
doivent être fixés dans cette position et cette position doit être documentée.
NOTE La fixation peut être réalisée en attachant solidement le câble ou les tiges de réglage au collet du tube
de guidage.
6.5 Réalisation de la mesure
6.5.1 Vérification et étalonnage de l'instrumentation
6.5.1.1 Pour les contrôles relatifs au fonctionnement général et l'étalonnage, voir ISO 18674-1:2015, 5.6.
6.5.1.2 Les inclinomètres à sonde doivent être ré-étalonnés régulièrement. Sauf indication contraire du
fabricant, l'intervalle maximal entre étalonnages est de deux ans. Si l'instrument n'a pas été utilisé depuis
plus de deux ans, un ré-étalonnage doit être réalisé immédiatement avant le relevé des mesures. Des
ré-étalonnages sont également nécessaires après une réparation ou tout remplacement d'un composant
mécanique ou électrique (y compris un câble).
6.5.2 Mesure
6.5.2.1 Les mesures doivent être réalisées selon l'Annexe A et en respectant les exigences de l'Article 7
de l'ISO 18674-1:2015.
6.5.2.2 Dans le cas des inclinomètres à sonde, le relevé du tube de guidage est effectué à l'aide de la
sonde selon une procédure pas à pas. Au début du relevé, la sonde doit être placée au point le plus éloigné
du collet du tube de guidage et laissée dans cette position pendant 10 min jusqu'à ce que la température
de la sonde soit équilibrée avec les conditions ambiantes. La sonde doit ensuite être déplacée en
séquence jusqu'à chacun des points de mesure correspondants dans la direction du collet du tube de
guidage. Une fois le collet du tube de guidage atteint, la sonde est retirée du tube de guidage, inversée
(c.-à-d. retournée de 180°) replacée au point de mesure le plus éloigné du collet du tube de guidage et la
séquence est répétée dans la position inverse pour achever le relevé à l'inclinomètre du tube de guidage.
NOTE 1 L'ajustement en température de la sonde avec les conditions ambiantes est critique pour obtenir des
valeurs correctes.
NOTE 2 La raison justifiant le retournement des sondes d'inclinomètre entre les deux passes d'un relevé
complet, est que cela permet de supprimer l'écart de point zéro propre au système. Dans le cas des inclinomètres
verticaux, l'inversion consiste à tourner la sonde de 180° autour de son axe longitudinal (l'entrée du câble n'est
pas modifiée), alors que dans le cas des inclinomètres horizontaux, l'inversion consiste à tourner la sonde de 180°
dans le plan horizontal (changer le raccordement du câble d'une extrémité à l'autre).
6.5.2.3 La tolérance sur le positionnement en profondeur de la sonde au niveau d'un point de mesure
doit être de ± 5 mm.
6.5.2.4 Chaque point de mesure doit être approché par la sonde dans une direction spécifiée (en
général vers le haut). Si le point de mesure est accidentellement dépassé, la sonde doit être ramenée sous
le point de mesure manqué puis de nouveau amenée dans le sens spécifié jusqu'à la position de mesure.
Les valeurs doivent être relevées lorsque la sonde est à l'arrêt et que les valeurs se sont stabilisées.
6.5.2.5 Pour l'établissement d'une série de référence fiable, il est recommandé que la mesure de
référence comporte au moins deux répétitions du relevé de mesure initial, chaque relevé étant constitué
d'une passe normale (0°) et d'une passe inverse (180°) le long du tube de guidage dans des conditions
répétabilité (voir 5.5.2). Les deux relevés doivent se trouver dans la plage acceptable de précision de
mesure (voir le Tableau 2).
NOTE Il est d'usage de réaliser une mesure de référence supplémentaire à l'aide d'une sonde indépendante
qui pourrait être
...
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