ISO 22476-5:2012
(Main)Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 5: Flexible dilatometer test
Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 5: Flexible dilatometer test
ISO 22476-5:2012 specifies the equipment requirements, execution of and reporting on flexible dilatometer tests. ISO 22476-5:2012 is applicable to tests in ground stiff enough not to be adversely affected by the drilling operation. ISO 22476-5:2012 is applicable to four procedures for conducting a test with the flexible dilatometer. ISO 22476-5:2012 applies to tests performed up to 1 800 m depth. Testing can be conducted either on land or off-shore.
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place — Partie 5: Essai au dilatomètre flexible
L'ISO 22476-5:2012 traite des exigences relatives à l'appareillage, à l'exécution et au compte rendu des essais au dilatomètre flexible. L'ISO 22476-5:2012 est applicable aux essais dans un terrain suffisamment ferme pour ne pas être affecté par l'opération de forage. L'ISO 22476-5:2012 est applicable aux quatre modes opératoires permettant de réaliser un essai avec le dilatomètre flexible. L'ISO 22476-5:2012 s'applique aux essais réalisés jusqu'à 1 800 m de profondeur. Les essais peuvent être menés en milieu terrestre ou aquatique.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22476-5
First edition
2012-12-01
Geotechnical investigation and testing —
Field testing —
Part 5:
Flexible dilatometer test
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place —
Partie 5: Essai au dilatomètre flexible
Reference number
ISO 22476-5:2012(E)
©
ISO 2012
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ISO 22476-5:2012(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22476-5:2012(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols and abbreviations . 3
4 Equipment . 5
4.1 General . 5
4.2 Dilatometer probe . 6
4.3 Pressure control and displacement measuring units . 8
4.4 Connecting lines . 8
4.5 Measurement and control accuracy . 8
4.6 Data logging . 9
5 Test procedure . 9
5.1 Safety requirements . 9
5.2 Assembly of parts . 9
5.3 Calibration of the testing device and corrections of readings . 9
5.4 Uncertainties of measurement .10
5.5 Preparation for the sounding .10
5.6 Pocket drilling and device placing .10
5.7 Test execution . 11
5.8 End of loading .12
5.9 Back-filling of borehole .12
6 Test results .12
6.1 Basic equations .12
6.2 Loading test .13
6.3 Constant pressure tests (procedure D) .16
6.4 Uncorrected and corrected graphs .17
7 Test report .18
7.1 General .18
7.2 Reporting of test results .18
7.3 Choice of axis scaling .20
7.4 Presentation of test results .20
Annex A (normative) Calibration and corrections .21
Annex B (normative) Performing the test .24
Annex C (normative) Field report and G results .28
FDT
Annex D (normative) Accuracy and uncertainties .30
Bibliography .31
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ISO 22476-5:2012(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 22476-5 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 tests
— 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 22476-5:2012(E)
Introduction
The results of dilatometer tests are used for deformation calculations provided that the range of stresses
applied in the test are representative of the stresses to be applied by the proposed structure. Local experience
normally improves the application of the results. In addition, for identification and classification of the ground,
the results of sampling (according to ISO 22475-1) from each borehole are available for the evaluation of the
tests. Identification and classification results (ISO 14688-1 and ISO 14689-1) are available from every separate
ground layer within the desired investigation depth (see EN 1997-2:2007, 2.4.1.4(2)P, 4.1(1)P and 4.2.3(2)P).
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 22476-5:2012(E)
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 5:
Flexible dilatometer test
1 Scope
This part of ISO 22476 specifies the equipment requirements, execution of and reporting on flexible dilatometer tests.
NOTE This part of ISO 22476 fulfils the requirements for flexible dilatometer tests as part of geotechnical investigation
and testing according to EN 1997-1 [1] and EN 1997-2 [2].
This part of ISO 22476 is applicable to tests in ground stiff enough not to be adversely affected by the
drilling operation.
This part of ISO 22476 is applicable to four procedures for conducting a test with the flexible dilatometer.
This part of ISO 22476 applies to tests performed up to 1 800 m depth. Testing can be conducted either on
land or off-shore.
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 amendments) applies.
ISO 10012, Measurement management systems — Requirements for measurement processes and
measuring equipment
ISO 14688-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of soil — Part 1:
Identification and description
ISO 14689-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of rock — Part 1:
Identification and description
ISO 22475-1, Geotechnical investigation and testing — Sampling methods and groundwater measurements —
Part 1: Technical principles for execution
EN 791, Drill rigs — Safety
EN 996, Piling equipment — Safety requirements
ENV 13005:1999, Guide to the expression of uncertainty in measurement
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
flexible dilatometer
cylindrical flexible probe which can be expanded by the application of hydraulic pressure or pressurized gas
and which contains transducers for the measurement of the displacements of the flexible membrane and of the
internal pressure
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ISO 22476-5:2012(E)
3.1.2
equipment for flexible dilatometer test
complete equipment which is necessary to carry out a flexible dilatometer test: the probe, a hydraulic pump or
high-pressure gas in bottles, a measuring unit and cables to connect the probe to the measuring unit and the
hydraulic pump or the gas bottle
NOTE The parts which are necessary to bring the flexible dilatometer probe to the testing point are not included.
3.1.3
dilatometer sounding
whole series of successive operations in a given borehole, i.e. forming dilatometer pockets and performing
dilatometer tests in them
3.1.4
dilatometer test pocket
cylindrical cavity with circular cross-section drilled into the ground to receive the dilatometer probe
3.1.5
flexible dilatometer test
process of expanding the flexible dilatometer so as to press the flexible membrane against the pocket wall and
so measure the associated expansion as a function of pressure and time (see Figure 1)
3.1.6
nominal diameter of the pocket
diameter of the pocket at the time of application of the seating pressure
3.1.7
seating pressure
pressure during the expansion of the dilatometer at which the dilatometer membrane contacts the pocket wall
3.1.8
pressure increment
fixed increase of pressure in the flexible dilatometer, according to a pre-determined programme and recorded
in the control unit
NOTE It can also be a decrement.
3.1.9
diametral pocket displacement
displacement of pocket wall caused by an increase or decrease of any pressure
3.1.10
diameter increase/decrease
change in flexible dilatometer diameter and in pocket wall displacement caused by a pressure
increment/decrement, and recorded in the measurement unit
3.1.11
flexible dilatometer curve
graphical plot of pressure versus the associated pocket wall displacement
3.1.12
flexible dilatometer shear modulus, G
FDT
shear modulus calculated from the slope over various intervals of pressure and pocket wall displacement
3.1.13
flexible dilatometer modulus, E
FDT
Young’s modulus calculated from the slope over various intervals of pressure and pocket wall displacement
3.1.14
depth of test
distance between the ground level and the centre of the expanding length of the dilatometer measured along
the borehole axis (see Figure 2)
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ISO 22476-5:2012(E)
3.1.15
operator
qualified person who carries out the test
3.2 Symbols and abbreviations
For the purposes of this document, the symbols given in Table 1 apply.
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ISO 22476-5:2012(E)
Table 1 — Symbols
Symbol Description Unit
−1
a
Membrane compression coefficient in variant B dilatometer mm.MPa
d Corrected pocket diameter mm
d Corrected pocket diameter at time t mm
1 1
d Corrected pocket diameter at time t mm
2 2
d Compression calibration cylinder diameter mm
c
d External diameter of the dilatometer mm
d
d Pocket diameter as read at the measuring unit mm
r
d Nominal diameter of the pocket after application of the seating pressure mm
s
E Young’s Modulus of flexible dilatometer test MPa
FDT
G Loading shear modulus in procedure C MPa
1
G Shear modulus of flexible dilatometer test MPa
FDT
G Loading shear modulus of flexible dilatometer test MPa
L
G Reloading shear modulus of flexible dilatometer test MPa
R
G Unloading shear modulus of flexible dilatometer test MPa
U
G Unloading/reloading shear modulus of flexible dilatometer test MPa
UR
k Creep parameter mm
f
L Length of the expanding part of the probe mm
FD
L Axial distance between transducer or LVDT section and membrane mm
g
clamping ring
L Length of the measuring segment of the dilatometer mm
d
p Applied pressure after correction MPa
p Constant full relief pressure for loops in procedure A MPa
1.1
p Pressure at reversal point at first loop MPa
1
p Pressure at reversal point at second loop MPa
2
p Pressure at reversal point at third loop MPa
3
p Maximum applied pressure during a test MPa
max
p Pressure loss associated with membrane stiffness MPa
m
p Range of applied pressure in loading phase no. i MPa
Li
p Range of applied pressure in reloading phase no. i MPa
Ri
p Range of applied pressure in unloading phase no. i MPa
Ui
p Pressure as read at the measuring unit MPa
r
p Seating pressure MPa
s
p Yield pressure during dilatometer test in procedure C MPa
y
t
Time min
t Time 1 of a constant pressure test min
1
t Time 2 of a constant pressure test min
2
z Test depth m
Δd Increase of diametral displacement of the pocket mm
r
Δd
Corrected increase of diametral pocket displacement mm
Δp Increment of applied pressure as read on the control unit MPa
r
Δp Corrected increment of applied pressure MPa
ν Poisson’s ratio –
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ISO 22476-5:2012(E)
4 Equipment
4.1 General
The test with the flexible dilatometer is performed by the expanding of a flexible dilatometer membrane placed
in the ground (see Figure 1). The pressure applied to, and the associated expansion of the probe are measured
and recorded so as to obtain a stress-displacement relationship for the ground as tested.
Key
1 ground surface
2 borehole wall
3 pocket
4 expanding dilatometer probe
p applied pressure
A-A axial section
B-B cross section
Figure 1 — Example of a flexible dilatometer test
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ISO 22476-5:2012(E)
The equipment to carry out dilatometer tests shall consist of the components shown in Figure 2.
Key
1 setting rods (optional)
2 displacement measuring unit (obligatory)
3 pressure control unit (obligatory)
4 pressure source (obligatory)
5 signal cable (obligatory)
6 pressure line (obligatory)
7 sediment collection tube (optional)
8 flexible dilatometer probe (obligatory)
9 data logger (optional)
z test depth
Figure 2 — Schematic diagram of flexible dilatometer equipment
NOTE Sometimes, setting rods are necessary to push the probe into a tight pocket. They also allow orientation of the
instrument. They are also needed in case it becomes difficult to extract the probe at the end of the test and hammering
out is required.
Borehole diameters should be 76 mm, 96 mm, and 101 mm, according to ISO 22475-1.
The external diameter d of the flexible dilatometer when deflated shall be some 3 mm to 6 mm smaller than
d
the nominal diameter of the borehole.
The pressure applied to the membrane shall be measured by one or more electric transducers in the instrument
(see Figure 3).
4.2 Dilatometer probe
The expansion of the borehole shall be monitored by three or more electric transducers.
In variant A, the diametral displacement shall be measured with electric transducers, which shall penetrate the
membrane and shall directly bear on the borehole wall (Figure 3, left.). This variant shall be primarily used in
rocks (Rock dilatometer, RDT, see EN 1997-2:2007, 4.5).
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ISO 22476-5:2012(E)
a) Variant A b) Variant B
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ISO 22476-5:2012(E)
Key
1 membrane
2 pressure transducer
3 fluid or gas
4 displacement transducers
5 setting rod
6 pressure line
7 signal cable
8 metal insert at both ends of each displacement transducer (variant A)
9 sediment collection tube
10 membrane clamping ring
11 compass (if applicable)
d external diameter of the dilatometer
d
L length of the expanding part of the dilatometer
FD
L axial distance between transducer and clamping ring
g
L length of the measuring segment of the dilatometer
d
NOTE 1 On this sketch there are three displacement transducers (No. 4) at 120° from each other.
NOTE 2 For variant A, the third No. 4 transducer is represented lengthwise with its metal inserts (No. 8) at both ends.
Figure 3 — Sketch of flexible dilatometer (not to scale)
The expanding length L of the probe shall exceed (5,5d+ L ). The measuring segment L shall not exceed 1,5d .
FD d d d d
In variant B, the diametral displacement shall be measured by electrical transducers placed at the inner wall
of the membrane (Figure 3 b). Because membrane compression influences the readings of pressure and
displacement, proper corrections shall be determined by corresponding calibration (see A.3). Variant B shall
be primarily used in soils (Soil dilatometer, SDT, see EN 1997-2:2007, 4.5).
4.3 Pressure control and displacement measuring units
The pressure control and displacement measuring units shall control the probe expansion and permit the
reading of liquid or gas pressure and displacement as a function of time.
The pressurizing system (3 and 4 in Figure 2) shall allow:
— reaching a pressure at least equal to 20 MPa;
— implementing a pressure increment of 0,5 MPa as measured on the pressure control unit in less than 20 s;
— stopping the injection when necessary.
4.4 Connecting lines
The pressure line and signal cable shall connect the pressure control and displacement measuring units to
the probe. The pressure line shall convey the fluid to the probe either parallel or coaxial with the signal cable.
4.5 Measurement and control accuracy
4.5.1 Time
The accuracy of the device used to measure time must be one second.
4.5.2 Pressure and displacement
The maximum uncertainty of measurement of the devices measuring pressure and displacement shall be as
specified in 5.4.
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ISO 22476-5:2012(E)
4.5.3 Display of readings
At the site the pressure control and displacement measuring units shall give a simultaneous and instantaneous
display of the following readings: time, pressure of the fluid injected into the probe and diametral displacements.
4.5.4 Membrane compression calibration cylinder
The main dimensions of the steel cylinder serving the calibration for membrane compression shall be as follows:
— a known inside diameter which closely fits the deflated instrument;
— a wall thickness appropriate to the maximum pressure to be applied;
— a length appropriately greater than the expanding length of the instrument.
4.6 Data logging
If the data are not recorded manually, a data logging system shall be available to record the readings from the
transducers, calibration data and the resulting readings of pressure and displacement.
5 Test procedure
5.1 Safety requirements
Regarding environmental protection, national standards and local regulations shall be applied as long as
respective international standards are not available.
National safety regulations shall be followed, for instance for:
— personal health and safety equipment,
— clean air if working in confined spaces,
— ensuring the safety of the equipment.
Drill rigs shall be in accordance with EN 791 and EN 996.
5.2 Assembly of parts
The membrane and other parts of the probe shall be selected according to the expected ground conditions.
Then the probe shall be linked to the control unit through the connecting line/cable.
The system shall be filled with the working fluid.
5.3 Calibration of the testing device and corrections of readings
5.3.1 Calibration of the testing device
Before testing, the equipment shall have been calibrated (see Annex A). The following components of the
equipment shall be calibrated:
— displacement measuring system;
— pressure measuring system.
The calibration of the data logger system shall be conducted according to ISO 10012.
If any part of the system is repaired or exchanged, the calibration shall be verified.
Copies of the calibration documents shall be available at the job site.
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ISO 22476-5:2012(E)
5.3.2 Correction of readings
Corrections as described in A.2 shall be performed for variant A and B probes, taking into consideration the
maximum deformation expected in the test.
In the case of variant B, also the corrections as described in A.3 shall be applied.
5.4 Uncertainties of measurement
The following uncertainties shall be achieved in accordance with ISO 10012 (see also Annex D):
a) the distance between the centre of the membrane and the top of the pocket shall not exceed
— 0,1 m, or
— 1/200 of the length of the rod string,
whichever is the greater.
b) the resolution of each sensor used for the measurement of the additional diametral displacement Δd shall be
r
— 5 µm;
c) the resolution for pressures shall be
— ≤ 0,5 % of the measured pressure, or
— ≤ 20 kPa,
whichever is the greater;
d) the resolution for time intervals shall be
— 1 s.
5.5 Preparation for the sounding
The test location is usually determined from design requirements. The position of the borehole into which the
probe is to be inserted shall be marked on a drawing and identified by its location details. When the borehole
is inclined, its slope and direction should be recorded
For each borehole, the following parameters shall be recorded:
— reference to ISO 22476-5;
— sounding number;
— technique of borehole drilling ;
— soil/rock profile or at least the soil/rock type for each test pocket according to ISO 14688-1 and ISO 14689-1.
5.6 Pocket drilling and device placing
The pocket shall be drilled and the dilatometer probe placed in the test location with the minimum of disturbance
to the borehole wall to be tested.
The pocket shall be drilled and samples taken according to ISO 22475-1. Identification and classification of the
ground according to ISO 14688-1 and ISO 14689-1 shall be available from every separate ground layer within
the desired investigation depth (see EN 1997-2:2007, 2.4.1.4(2) P, 4.1 (1) P and 4.2.3(2) P).
The borehole shall be advanced to within 1 m of the test depth. A pocket of about 3 m length shall then be cored
at the nominal diameter for the instrument. The dilatometer probe shall be placed without delay. In all but hard
rock, it shall be in position no later than 2 h after finishing the coring operation. If necessary, the instrument
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may be orientated in the pocket by rotating the setting rods. The instrument shall enter the pocket so that the
top of the expanding length is at least 0,5 m from the pocket entry. The lower edges of the flexible dilatometer
membrane shall not be closer than 0,5 m to the bottom of the pocket.
Careful attention shall be given to the effects of any sedimentation in the borehole.
Where no core has been recovered or when the stability of the borehole wall is not guaranteed, the decision of
performing a test shall be evaluated by the operator.
When measures are taken to stabilize the borehole wall, their influence shall be considered when evaluating
the test results.
5.7 Test execution
5.7.1 Test procedure and loading programmes
One of the following procedures, each representing a specific loading programme, may be chosen to carry out
the test (see Annex B):
— Procedure A: load, unload and reload cycles. The data are recorded manually.
— Procedure B: load, unload and reload cycles. The data are recorded automatically.
— Procedure C: only one loading phase. The data are recorded manually.
— Procedure D: only one loading phase, followed by an unload/reload loop which is then followed by a
pressure hold of an appreciable length of time during which the corrected pressure shall be maintained
constant. The data are recorded manually.
The test procedure and its loading/unloading programme shall be selected according to the intended use of
the test results.
5.7.2 Readings and recordings before and during the test
A comprehensive number of data (see 7) such as listed in 5.7.2.1 to 5.7.2.4 shall be reported.
5.7.2.1 Before the test
— test operator identification;
— type of probe;
— method of probe setting;
— calibration test references;
— depth (z) of the probe;
— if a data logger is used, its parameters:
— pressurizing and read-out unit number;
— memory card number or disk number;
— the initialization of the data logger if the data are not recorded manually;
— the initial reading of each transducer is checked and recorded;
— year, month, day, hour and minute of test.
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5.7.2.2 During the test
At the end of each pressure hold:
— loading pressure or hold number in the series;
— any changes in the pressure and displacement occurring during the hold.
5.7.2.3 At test completion (see 5.8)
— date and time at completion of test;
— the uncorrected pressure versus displacement curve;
— the full print-out authentication by the operator, who signs and gives his full name in capital letters.
5.7.2.4 Data sheet and print out
Data sheets (see e.g. Annex C) or, in case of the use of a data logger, print outs shall be available for
reporting the results.
5.8 End of loading
All tests stop when any of the following occur:
— the specified test programme h
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 22476-5
Première édition
2012-12-01
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais en place —
Partie 5:
Essai au dilatomètre flexible
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 5: Flexible dilatometer test
Numéro de référence
ISO 22476-5:2012(F)
©
ISO 2012
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ISO 22476-5:2012(F)
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de l’ISO à l’adresse ci-après ou du comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO 22476-5:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles et abréviations . 3
4 Appareillage . 4
4.1 Généralités . 4
4.2 Sonde dilatométrique . 6
4.3 Contrôleur de pression et dispositif de mesure du déplacement . 8
4.4 Tubulures . 8
4.5 Exactitude de mesure et de contrôle . 9
4.6 Enregistrement de données . 9
5 Mode opératoire de l’essai . 9
5.1 Exigences de sécurité . 9
5.2 Raccordement des éléments de l’appareillage . 9
5.3 Étalonnage du dispositif d’essai et corrections des lectures .10
5.4 Incertitudes de mesure .10
5.5 Préparation du sondage .10
5.6 Forage de la cavité et mise en place du dispositif . 11
5.7 Exécution de l’essai . 11
5.8 Fin de chargement .12
5.9 Remblayage du trou de forage .12
6 Résultats d’essai .13
6.1 Équations de base .13
6.2 Essai de chargement .13
6.3 Essais à pression constante (mode opératoire D) .17
6.4 Graphiques non corrigés et corrigés .18
7 Rapport d’essai .19
7.1 Généralités .19
7.2 Rapport des résultats .19
7.3 Choix de la mise à l’échelle des axes .20
7.4 Présentation des résultats d’essai .21
Annexe A (normative) Étalonnage et corrections .22
Annexe B (normative) Réalisation de l’essai .25
Annexe C (normative) Rapport du terrain et résultats de G .29
FDT
Annexe D (normative) Exactitude et incertitudes .32
Bibliographie .33
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ISO 22476-5:2012(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’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 22476-5:2012(F)
Introduction
Les résultats des essais dilatométriques sont utilisés pour les calculs de déformation à condition que la
plage des contraintes appliquée lors de l’essai soit représentative des contraintes appliquées par la structure
projetée. L’expérience locale améliore normalement l’application des résultats. De plus, pour l’identification et
la classification du terrain, les résultats du prélèvement (conformément à l’ISO 22475-1) issu de chaque trou
de forage sont disponibles pour l’évaluation des essais. Les résultats de l’identification et de la classification
(ISO 14688-1 et ISO 14689-1) sont disponibles pour chaque couche distincte de terrain prélevée à la profondeur
de reconnaissance souhaitée [voir l’EN 1997-2:2007, 2.4.1.4(2)P, 4.1(1)P et 4.2.3(2)P].
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NORME INTERNATIONALE ISO 22476-5:2012(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place —
Partie 5:
Essai au dilatomètre flexible
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 au dilatomètre flexible.
NOTE La présente partie de l’ISO 22476 traite des exigences relatives à l’essai au dilatomètre flexible qui est un des
[1] [2]
essais en place du domaine de la reconnaissance et des essais géotechniques selon l’EN 1997-1 et l’EN 1997-2 .
La présente partie de l’ISO 22476 est applicable aux essais dans un terrain suffisamment ferme pour ne pas
être affecté par l’opération de forage.
La présente partie de l’ISO 22476 est applicable aux quatre modes opératoires permettant de réaliser un essai
avec le dilatomètre flexible.
La présente partie de l’ISO 22476 s’applique aux essais réalisés jusqu’à 1 800 m de profondeur. Les essais
peuvent être menés en milieu terrestre ou aquatique.
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 10012, Systèmes de management de la mesure — Exigences pour les processus et les équipements de mesure
ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des
sols — Partie 1: Dénomination et description
ISO 14689-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des
roches — Partie 1: Dénomination et description
ISO 22475-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages
piézométriques — Partie 1: Principes techniques des travaux
EN 791, Appareils de forage — Sécurité
EN 996, Matériel de battage — Prescriptions de sécurité
ENV 13005, Guide pour l’expression de l’incertitude 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.
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ISO 22476-5:2012(F)
3.1.1
dilatomètre flexible
sonde cylindrique flexible pouvant se déformer par l’application d’une pression hydraulique ou d’un gaz sous
pression et contenant des transducteurs pour le mesurage des déplacements de la membrane flexible et de
la pression interne
3.1.2
appareillage pour l’essai au dilatomètre flexible
appareillage complet nécessaire à la réalisation d’un essai au dilatomètre flexible: la sonde, une pompe
hydraulique ou du gaz à haute pression en bouteilles, un dispositif de mesure et des câbles pour relier la sonde
au dispositif de mesure et à la pompe hydraulique ou à la bouteille de gaz
NOTE Les appareils nécessaires à la mise en place de la sonde dilatométrique flexible au point d’essai ne sont pas inclus.
3.1.3
sondage dilatométrique
ensemble des opérations successives dans un trou de forage donné, c’est-à-dire formant des cavités
dilatométriques et réalisant des essais dilatométriques à l’intérieur
3.1.4
cavité d’essai dilatométrique
cavité cylindrique forée dans le terrain pour recevoir la sonde dilatométrique
3.1.5
essai au dilatomètre flexible
processus d’expansion du dilatomètre flexible visant à appliquer la membrane flexible contre la paroi de la
cavité et à mesurer l’expansion associée en fonction de la pression et du temps
Voir Figure 1.
3.1.6
diamètre nominal de la cavité
diamètre de la cavité au moment de l’application de la pression d’ajustement
3.1.7
pression d’ajustement
pression pendant l’expansion du dilatomètre à laquelle la membrane du dilatomètre entre en contact avec la
paroi de la cavité
3.1.8
pas de pression
augmentation fixe de pression dans le dilatomètre flexible, en fonction d’un programme prédéterminé et
enregistré sur le contrôleur
NOTE Il peut également s’agir d’une diminution.
3.1.9
déplacement diamétral de la cavité
déplacement de la paroi de la cavité provoqué par une augmentation ou une diminution de pression
3.1.10
augmentation/diminution du diamètre
variation du diamètre du dilatomètre flexible et du déplacement de la paroi de la cavité provoquée par un pas
de variation de pression, augmentation ou diminution et enregistrée dans le dispositif de mesure
3.1.11
courbe dilatométrique
représentation graphique de la pression en fonction du déplacement de la paroi de la cavité associée
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3.1.12
module dilatométrique de cisaillement au dilatomètre flexible
G
FDT
module calculé à partir de la pente sur plusieurs intervalles de pression et de déplacement de la paroi de la cavité
3.1.13
module dilatométrique au dilatomètre flexible
E
FDT
module d’Young calculé à partir de la pente sur plusieurs intervalles de pression et de déplacement de la
paroi de la cavité
3.1.14
profondeur de l’essai
distance entre le niveau du terrain naturel et le milieu de la partie dilatable du dilatomètre mesurée le long du forage
Voir Figure 2.
3.1.15
opérateur
personne qualifiée réalisant l’essai
3.2 Symboles et abréviations
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans le Tableau 1 s’appliquent.
Tableau 1 — Symboles
Symbole Description Unité
-1
a
Coefficient de compression de la membrane dans le dilatomètre de mm·MPa
variante B
d Diamètre corrigé de la cavité mm
d Diamètre corrigé de la cavité au temps t mm
1 1
d Diamètre corrigé de la cavité au temps t mm
2 2
d Diamètre du tube cylindrique d’étalonnage de la compressibilité mm
c
d Diamètre extérieur du dilatomètre mm
d
d Diamètre de la cavité affiché par le dispositif de mesure mm
r
d Diamètre nominal de la cavité après application de la pression d’ajustement mm
s
E Module d’Young de l’essai au dilatomètre flexible MPa
FDT
G Module de cisaillement lors de la phase de chargement du mode MPa
1
opératoire C
G Module de cisaillement de l’essai au dilatomètre flexible MPa
FDT
G Module de cisaillement lors de la phase de chargement de l’essai au MPa
L
dilatomètre flexible
G Module de cisaillement lors de la phase de rechargement de l’essai au MPa
R
dilatomètre flexible
G Module de cisaillement lors de la phase de déchargement de l’essai au MPa
U
dilatomètre flexible
G Module de cisaillement lors de la phase de déchargement/rechargement de MPa
UR
l’essai au dilatomètre flexible
k Paramètre de fluage mm
f
L Longueur de la partie dilatable de la sonde mm
FD
L Distance axiale entre le capteur ou la section du LVDT et la bague de mm
g
serrage de la membrane
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Tableau 1 (suite)
L Longueur du segment de mesure du dilatomètre mm
d
p Pression appliquée après correction MPa
p Pression au déchargement total constant pour les cycles dans le mode MPa
1.1
opératoire A
p Pression au début du déchargement après le premier cycle MPa
1
p Pression au début du déchargement après le deuxième cycle MPa
2
p Pression au début du déchargement après le troisième cycle MPa
3
p Pression maximale appliquée au cours d’un essai MPa
max
p Résistance propre associée à la rigidité de la membrane MPa
m
p Plage de pression appliquée dans la phase de chargement N° i MPa
Li
p Plage de pression appliquée dans la phase de rechargement N° i MPa
Ri
p Plage de pression appliquée dans la phase de déchargement N° i MPa
Ui
p Pression affichée par le dispositif de mesure MPa
r
p Pression d’ajustement MPa
s
p Pression de déplacement lors de l’essai dilatométrique dans le mode MPa
y
opératoire C
t Durée min
t Durée 1 d’un essai à pression constante min
1
t Durée 2 d’un essai à pression constante min
2
z
Profondeur de l’essai m
Augmentation du déplacement diamétral de la cavité mm
Δd
r
Δd Augmentation corrigée du déplacement diamétral de la cavité mm
Δp Pas de la pression appliquée affichée sur le contrôleur de pression MPa
r
Δp Pas corrigé de la pression appliquée MPa
ν
Coefficient de Poisson —
4 Appareillage
4.1 Généralités
L’essai au dilatomètre flexible est réalisé par l’expansion de la membrane d’un dilatomètre flexible placée dans
le terrain (Voir Figure 1). La pression appliquée à la sonde et la dilatation associée de cette dernière sont
mesurées et enregistrées de manière à déterminer la relation contrainte-déplacement du terrain lors de l’essai.
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ISO 22476-5:2012(F)
Légende
1 surface du terrain
2 paroi du forage
3 cavité
4 sonde dilatométrique dilatable
p pression appliquée
A-A coupe axiale
B-B coupe transversale
Figure 1 — Exemple d’essai au dilatomètre flexible
L’appareillage permettant de réaliser des essais dilatométriques doit comprendre les éléments représentés
à la Figure 2.
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ISO 22476-5:2012(F)
Légende
1 tiges de manœuvre (facultatives)
2 dispositif de mesure du déplacement (obligatoire)
3 contrôleur de pression (obligatoire)
4 source de pression (obligatoire)
5 câble transmettant le signal émis par les capteurs (obligatoire)
6 tube d’alimentation du fluide sous pression (obligatoire)
7 tube de collecte des sédiments (facultatif)
8 sonde dilatométrique (obligatoire)
9 enregistreur de données (facultatif)
z profondeur de l’essai
NOTE Des tiges de manœuvre sont parfois nécessaires pour insérer la sonde dans une cavité étroite. Elles permettent
également d’orienter l’instrument. Elles sont également nécessaires s’il devient difficile d’extraire la sonde à la fin de l’essai
et qu’un battage est requis.
Figure 2 — Schéma de l’appareillage constituant un dilatomètre flexible
Il convient que le diamètre des trous de forage soit de 76 mm, 96 mm et 101 mm, conformément à l’ISO 22475-1.
Le diamètre extérieur, d , du dilatomètre flexible, une fois dégonflé, doit être d’environ 3 mm à 6 mm inférieur
d
au diamètre nominal du trou de forage.
La pression appliquée à la membrane doit être mesurée par un ou plusieurs capteurs électriques placés dans
le dilatomètre (voir Figure 3).
4.2 Sonde dilatométrique
L’expansion du trou de forage doit être suivie par au moins trois capteurs électriques.
Dans la variante A, le déplacement diamétral doit être mesuré au moyen de capteurs électriques, qui doivent
traverser la membrane du dilatomètre flexible et être directement en contact avec la paroi du forage (Figure 3,
gauche). Cette variante doit être principalement utilisée dans les roches (essai dilatométrique dans le rocher,
RDT, voir l’EN 1997-2:2007, 4.5).
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ISO 22476-5:2012(F)
a) Variante A b) Variante B
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ISO 22476-5:2012(F)
Légende
1 membrane
2 transducteur de pression
3 fluide ou gaz
4 capteurs de déplacement
5 tige de manœuvre
6 tube d’alimentation du fluide sous pression
7 câble transmettant le signal émis par les capteurs
8 insert métallique aux deux extrémités de chaque capteur de déplacement 4 (variante A)
9 tube de collecte des sédiments
10 bague de serrage de la membrane
11 boussole (s’il y a lieu)
d diamètre extérieur du dilatomètre
d
L longueur de la partie dilatable du dilatomètre
FD
L distance axiale entre le capteur et la bague de serrage
g
L longueur du segment de mesure du dilatomètre
d
NOTE 1 Ce croquis comprend trois capteurs de déplacement (N° 4), situés à 120°, les uns des autres.
NOTE 2 Pour la variante A, le troisième capteur N° 4 est représenté dans le sens de la longueur avec ses inserts
métalliques (N° 8) aux deux extrémités.
Figure 3 — Croquis d’un dilatomètre flexible (pas à l’échelle)
La longueur dilatable, L , de la sonde doit dépasser (5,5d + L ). Le segment de mesure, L , ne doit pas
FD d d d
dépasser 1,5d .
d
Dans la variante B, le déplacement diamétral doit être mesuré au moyen de capteurs électriques placés au
niveau de la paroi interne de la membrane [voir Figure 3 b)]. Compte tenu de l’influence de la compression de la
membrane sur les lectures de pression et de déplacement, les corrections adéquates doivent être déterminées
par étalonnage correspondant (voir A.3). La variante B doit être principalement utilisée dans les sols (essai
dilatométrique dans le sol, SDT, voir l’EN 1997-2:2007, 4.5).
4.3 Contrôleur de pression et dispositif de mesure du déplacement
Le contrôleur de pression et le dispositif de mesure du déplacement doivent réguler la dilatation de la sonde et
permettre la lecture de la pression et du déplacement de liquide ou de gaz en fonction du temps.
Le système de mise en pression (3 et 4 à la Figure 2) doit permettre
— d’atteindre une pression au moins égale à 20 MPa,
— d’appliquer un pas de pression de 0,5 MPa, mesuré au contrôleur de pression, en moins de 20 s, et
— d’interrompre l’injection, si nécessaire.
4.4 Tubulures
Le tube d’alimentation de fluide sous pression et le câble transmettant le signal émis par les capteurs doivent
relier le contrôleur de pression et le dispositif de mesure du déplacement à la sonde. Le tube d’alimentation de
fluide sous pression doit acheminer le fluide vers la sonde et peut être parallèle ou coaxial au câble transmettant
le signal émis par les capteurs.
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ISO 22476-5:2012(F)
4.5 Exactitude de mesure et de contrôle
4.5.1 Temps
L’exactitude du dispositif servant à mesurer le temps doit être d’une seconde.
4.5.2 Pression et déplacement
L’incertitude de mesure maximale des dispositifs de mesure de la pression et du déplacement doit être telle
que spécifiée en 5.4.
4.5.3 Visualisation des lectures
Sur site, le contrôleur de pression et le dispositif de mesure du déplacement doivent fournir un affichage simultané
et instantané des lectures suivantes: temps, pression du fluide injecté dans la sonde et déplacements diamétraux.
4.5.4 Tube cylindrique d’étalonnage de la compressibilité de la membrane
Les principales dimensions du tube cylindrique en acier utilisé pour l’étalonnage de la compressibilité de la
membrane doivent être les suivantes:
— un diamètre intérieur connu étroitement adapté à l’instrument dégonflé;
— une épaisseur de paroi appropriée à la pression maximale à appliquer;
— une longueur appropriée supérieure à la longueur dilatable de l’instrument.
4.6 Enregistrement de données
Si les données ne sont pas enregistrées manuellement, un système d’enregistrement de données doit être
disponible pour enregistrer les lecteurs des capteurs, les données d’étalonnage et les lectures de pression et
de déplacement qui en résultent.
5 Mode opératoire de l’essai
5.1 Exigences de sécurité
Vis-à-vis de la protection de l’environnement, les normes nationales et les réglementations locales doivent être
appliquées tant que les Normes internationales respectives ne sont pas disponibles.
Les réglementations nationales en matière de sécurité doivent être respectées, notamment celles relatives
— à l’appareillage pour la sécurité et la santé du personnel,
— au filtrage de l’air, si le travail s’effectue en atmosphère confinée, et
— à la sécurité de l’appareillage.
Les machines de forage doivent être conformes à l’EN 791 et à l’EN 996.
5.2 Raccordement des éléments de l’appareillage
La membrane et les autres éléments de la sonde doivent être choisis en fonction des conditions de terrain
prévues. Puis, la sonde doit être reliée au contrôleur par sa tubulure ou son câble.
Le système doit être rempli avec le fluide de travail.
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ISO 22476-5:2012(F)
5.3 Étalonnage du dispositif d’essai et corrections des lectures
5.3.1 Étalonnage du dispositif d’essai
Avant l’essai, l’appareillage doit avoir été étalonné (voir Annexe B). Les éléments suivants de l’appareillage
doivent être étalonnés:
— le dispositif de mesure du déplacement;
— le dispositif de mesure de la pression.
L’étalonnage du système d’enregistrement de données doit être réalisé conformément à l’ISO 10012.
Si une partie du système est réparée ou remplacée, l’étalonnage doit être vérifié.
Des exemplaires des documents de l’étalonnage doivent être disponibles sur le chantier.
5.3.2 Correction des lectures
Les corrections telles que décrites en A.2 doivent être réalisées pour les sondes de variante A et B, en tenant
compte de la déformation maximale attendue durant l’essai.
Dans le cas de la variante B, les corrections telles que décrites en A.3 doivent également être appliquées.
5.4 Incertitudes de mesure
Les incertitudes suivantes (voir Annexe D) doivent être atteintes conformément à l’ISO 10012:
a) la distance entre le centre de la membrane et la partie supérieure de la cavité ne doit pas dépasser
— 0,1 m, ou
— 1/200 de la longueur du train de tiges,
la plus grande des deux valeurs étant retenue;
b) la résolution de chaque capteur utilisé pour le mesurage du déplacement diamétral supplémentaire, Δd ,
r
doit être égale à 5 μm;
c) la résolution pour les pressions doit être
— ≤0,5 % de la pression mesurée, ou
— ≤20 kPa, la plus grande des deux valeurs étant retenue;
d) la résolution pour les intervalles de temps doit être égale à 1 s.
5.5 Préparation du sondage
L’emplacement d’essai est généralement déterminé en fonction des exigences liées au projet constructif. La
position du trou de forage dans lequel est introduite la sonde doit être repérée sur un plan et identifiée par
ses coordonnées. Lorsque le trou de forage est incliné, il convient que sa pente et son orientation soient
enregistrées.
Pour chaque trou de forage, les paramètres suivants doivent être enregistrés:
— une référence à l’ISO 22476-5;
— le numéro du sondage;
— la technique de forage;
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ISO 22476-5:2012(F)
— la coupe géologique ou au moins le type sol/roche pour chaque cavité d’essai conformément à l’ISO 14688-1
et à l’ISO 14689-1.
5.6 Forage de la cavité et mise en place du dispositif
La cavité doit être forée et la sonde dilatométrique positionnée à l’emplacement de l’essai en perturbant au
minimum la paroi du forage soumise à essai.
La cavité doit être forée et des échantillons doivent être prélevés conformément à l’ISO 22475-1. L’identification
et la classification du terrain conformément à l’ISO 14688-1 et à l’ISO 14689-1 doivent être disponibles
pour chaque couche distincte de terrain prélevée dans la profondeur de reconnaissance souhaitée [voir
l’EN 1997-2:2007, 2.4.1.4(2) P, 4.1 (1) P et 4.2.3(2) P].
Le forage doit dépasser de plus de 1 m l
...
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