Geotechnical investigation and testing -- Laboratory testing of soil

ISO 17892-9:2018 specifies a method for consolidated triaxial compression tests on water-saturated soils. ISO 17892-9:2018 is applicable to the laboratory determination of triaxial shear strength under compression loading within the scope of geotechnical investigations. The cylindrical specimen, which can comprise undisturbed, re-compacted, remoulded or reconstituted soil, is subjected to an isotropic or an anisotropic stress under drained conditions and thereafter is sheared under undrained or drained conditions. The test allows the determination of shear strength, stress-strain relationships and effective stress paths. All stresses and strains are denoted as positive numerical values in compression. NOTE 1 This document provides a test for a single specimen. A set of at least three relatable tests are required to determine the shear strength parameters from these tests. Procedures for evaluating the results are included in Annex B and, where required, the shear strength parameters are to be included in the report. Special procedures such as: a) tests with lubricated ends; b) multi-stage tests; c) tests with zero lateral strain (K0) consolidation; d) tests with local measurement of strain or local measurement of pore pressure; e) tests without rubber membranes; f) extension tests; g) shearing where cell pressure varies, are not fully covered in this procedure. However, these specific tests can refer to general procedures described in this document. NOTE 2 This document fulfils the requirements of consolidated triaxial compression tests for geotechnical investigation and testing in accordance with EN 1997‑1 and EN 1997‑2.

Reconnaissance et essais géotechniques -- Essais de laboratoire sur les sols

Le présent document spécifie une méthode pour les essais ŕ l'appareil triaxial de révolution en compression sur sols saturés consolidés. Ce document s'applique ŕ la détermination en laboratoire de la résistance au cisaillement triaxial en conditions de chargement par compression dans le cadre d'investigations géotechniques. L'éprouvette cylindrique, pouvant ętre constituée de sol non remanié, recompacté, remanié ou reconstitué, est soumise ŕ une contrainte isotrope ou anisotrope avec un drainage et est ensuite cisaillée avec ou sans drainage. L'essai permet de déterminer la résistance au cisaillement, les relations contrainte-déformation et les chemins de contraintes effectives. Toutes les contraintes et toutes les déformations sont indiquées sous forme de valeurs numériques positives en compression. NOTE 1: Ce document trait de la réalisation d'un essai sur une seule éprouvette. Un ensemble d'au moins trois éprouvettes est nécessaire pour déterminer les paramčtres de résistance au cisaillement ŕ partir de ces essais. Les procédures d'interprétation des résultats figurent ŕ l'Annexe B et, le cas échéant, les paramčtres de résistance au cisaillement doivent ętre inclus dans le rapport. Les procédures particuličres suivantes: a) essais avec des embases lubrifiées; b) essais en plusieurs phases; c) essais avec consolidation ŕ déformations latérales nulles (essais K0); d) essais avec une mesure locale de la déformation ou de la pression interstitielle; e) essais sans membrane en caoutchouc; f) essais en extension; g) cisaillement avec variations de la pression dans la cellule de l'appareil triaxial; ne sont pas entičrement couvertes par la présente procédure. Toutefois, ces essais spécifiques peuvent faire référence aux procédures générales décrites dans le présent document. NOTE 2 Ce document satisfait aux exigences relatives aux essais en compression ŕ l'appareil triaxial sur sols consolidés ŕ des fins d'investigation et d'essais géotechniques conformément aux normes EN 1997‑1 et EN 1997‑2.

General Information

Status
Published
Publication Date
27-Feb-2018
Technical Committee
Drafting Committee
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
03-Jan-2018
Completion Date
28-Feb-2018
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ISO 17892-9:2018 - Geotechnical investigation and testing -- Laboratory testing of soil
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17892-9
First edition
2018-02
Geotechnical investigation and
testing — Laboratory testing of soil —
Part 9:
Consolidated triaxial compression
tests on water saturated soils
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de laboratoire sur
les sols —
Partie 9: Essais en compression à l'appareil triaxial consolidés sur
sols saturés
Reference number
ISO 17892-9:2018(E)
ISO 2018
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 17892-9:2018(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2018

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 17892-9:2018(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

4 Symbols .......................................................................................................................................................................................................................... 3

5 Apparatus ..................................................................................................................................................................................................................... 5

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 5

5.2 Triaxial cell ................................................................................................................................................................................................. 7

5.3 Confining membrane ......................................................................................................................................................................... 7

5.4 Porous discs ............................................................................................................................................................................................... 7

5.5 Filter paper ................................................................................................................................................................................................. 8

5.6 Pressure systems ................................................................................................................................................................................... 8

5.7 Load frame .................................................................................................................................................................................................. 8

5.8 Measuring devices................................................................................................................................................................................ 8

5.8.1 Load measuring device ........................................................................................................................................... .... 8

5.8.2 Pressure measuring devices .................................................................................................................................. 9

5.8.3 Vertical displacement measuring device .................................................................................................... 9

5.8.4 Volume change measuring device ..................................................................................................................... 9

5.9 Cell and back pressure fluids ...................................................................................................................................................... 9

5.10 Ancillary apparatus ............................................................................................................................................................................. 9

6 Test procedure .....................................................................................................................................................................................................10

6.1 General requirements and equipment preparation .............................................................................................10

6.2 Preparation of specimens ...........................................................................................................................................................10

6.3 Saturation of specimen .................................................................................................................................................................11

6.3.1 Saturation ...................................................................... ......................................................................................................11

6.3.2 Application of cell and back pressure .........................................................................................................12

6.3.3 Saturation checks .........................................................................................................................................................12

6.4 Isotropic consolidation (CIU and CID tests) ...............................................................................................................13

6.5 Anisotropic consolidation (CAU and CAD tests) .....................................................................................................13

6.6 End of consolidation........................................................................................................................................................................13

6.7 Shearing .....................................................................................................................................................................................................13

6.7.1 General...................................................................................................................................................................................13

6.7.2 Undrained tests (CIU and CAU) ........................................................................................................................14

6.7.3 Drained tests (CID and CAD) ..............................................................................................................................14

6.8 Dismounting ...........................................................................................................................................................................................15

7 Test results ...............................................................................................................................................................................................................15

7.1 Bulk density, dry density and water content .............................................................................................................15

7.2 Calculations of test parameters .............................................................................................................................................16

7.2.1 Height after consolidation ....................................................................................................................................16

7.2.2 Corrected cross sectional area ..........................................................................................................................16

7.2.3 Corrections for elastic membrane .................................................................................................................16

7.2.4 Correction for filter paper strips .....................................................................................................................17

7.2.5 Vertical total stress......................................................................................................................................................17

7.2.6 Vertical effective stress ............................................................................................................................................17

7.2.7 Horizontal total stress ..............................................................................................................................................18

7.2.8 Horizontal effective stress ....................................................................................................................................18

7.2.9 Pore pressure change................................................................................................................................................18

7.2.10 Vertical strain ...................................................................................................................................................................18

7.2.11 Vertical strain during shear .................................................................................................................................18

7.2.12 Volumetric strain ..........................................................................................................................................................18

7.2.13 Volumetric strain during shear ........................................................................................................................18

© ISO 2018 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 17892-9:2018(E)

8 Test report ................................................................................................................................................................................................................19

8.1 Mandatory reporting ......................................................................................................................................................................19

8.2 Graphical presentation ..................................................................................................................................................................20

8.3 Optional reporting ............................................................................................................................................................................20

Annex A (normative) Calibration, maintenance and checks ....................................................................................................21

Annex B (informative) Additional calculations for effective shear strength ...........................................................23

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................25

iv © ISO 2018 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 17892-9:2018(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.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

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. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following

URL: www .iso .org/ iso/ foreword .html.

This document was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical

Committee CEN/TC 341, Geotechnical investigation and testing, in collaboration with ISO Technical

Committee TC 182, Geotechnics, in accordance with the agreement on technical cooperation between

ISO and CEN (Vienna Agreement).

This first edition of ISO 17892-9 cancels and replaces ISO/TS 17892-9:2004, which has been technically

revised. It also incorporates ISO/TS 17892-9:2004/Cor.1:2006.
A list of all the parts in the ISO 17892 series can be found on the ISO website.
© ISO 2018 – All rights reserved v
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ISO 17892-9:2018(E)
Introduction

This document covers areas in the international field of geotechnical engineering never previously

standardised. It is intended that this document presents broad good practice throughout the world and

significant differences with national documents is not anticipated. It is based on international practice

(see Reference [1]).
vi © ISO 2018 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17892-9:2018(E)
Geotechnical investigation and testing — Laboratory
testing of soil —
Part 9:
Consolidated triaxial compression tests on water
saturated soils
1 Scope

This document specifies a method for consolidated triaxial compression tests on water-saturated soils.

This document is applicable to the laboratory determination of triaxial shear strength under

compression loading within the scope of geotechnical investigations.

The cylindrical specimen, which can comprise undisturbed, re-compacted, remoulded or reconstituted

soil, is subjected to an isotropic or an anisotropic stress under drained conditions and thereafter is

sheared under undrained or drained conditions. The test allows the determination of shear strength,

stress-strain relationships and effective stress paths. All stresses and strains are denoted as positive

numerical values in compression.

NOTE 1 This document provides a test for a single specimen. A set of at least three relatable tests are required

to determine the shear strength parameters from these tests. Procedures for evaluating the results are included

in Annex B and, where required, the shear strength parameters are to be included in the report.

Special procedures such as:
a) tests with lubricated ends;
b) multi-stage tests;
c) tests with zero lateral strain (K ) consolidation;
d) tests with local measurement of strain or local measurement of pore pressure;
e) tests without rubber membranes;
f) extension tests;
g) shearing where cell pressure varies,

are not fully covered in this procedure. However, these specific tests can refer to general procedures

described in this document.

NOTE 2 This document fulfils the requirements of consolidated triaxial compression tests for geotechnical

investigation and testing in accordance with EN 1997-1 and EN 1997-2.
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 14688-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of soil — Part 1:

Identification and description
© ISO 2018 – All rights reserved 1
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ISO 17892-9:2018(E)

ISO 17892-1, Geotechnical investigation and testing — Laboratory testing of soil — Part 1: Determination

of water content

ISO 17892-2, Geotechnical investigation and testing — Laboratory testing of soil — Part 2: Determination

of bulk density

ISO 17892-3, Geotechnical investigation and testing — Laboratory testing of soil — Part 3: Determination

of particle density
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
3.1
CIU-test
isotropically consolidated undrained test
3.2
CAU-test
anisotropically consolidated undrained test
3.3
CID-test
isotropically consolidated drained test
3.4
CAD-test
anisotropically consolidated drained test
3.5
pore pressure
pressure of water in the void space within the soil specimen
3.6
back pressure

external pressure by which the pore pressure is increased prior to consolidation or shearing to ensure

saturation
3.7
cell pressure
pressure applied to the cell fluid
3.8
deviator stress
difference between the vertical total stress and the horizontal total stress
3.9
effective stress
difference between the total stress and pore pressure
3.10
failure
stress or strain condition at which one of the following criteria are met:
— peak deviator stress
2 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 17892-9:2018(E)

— peak effective stress ratio i.e. the ratio between the vertical and horizontal effective stress

— a specified deformation criterion e.g. 10 % vertical strain
— other definitions if required
4 Symbols
A initial cross sectional area of the specimen
A cross-sectional area of the specimen at any point in time
cor
a cross-sectional area of the piston if an external load cell is used

B pore pressure coefficient i.e. the ratio of the increase in pore pressure, Δu resulting

from an increment of cell pressure, Δσ under undrained conditions
D specimen diameter at the end of consolidation
D initial specimen diameter

D initial internal diameter of the confining membrane (before it is placed on specimen)

E elastic modulus of the confining membrane
F factor for calculating the rate of displacement of the load frame
f factor relating the vertical strain to the specimen volumetric strain
H specimen height at the end of consolidation
H initial height of specimen
h distance from the top of the top cap to the mid-height of the specimen

K load (when fully mobilized) carried by filter paper covering a unit length of the speci-

men perimeter
P vertical load reading
P fraction of perimeter covered by filter paper
t initial thickness of the unstressed membrane
t time required for 50 % primary consolidation to take place
t time required for 100 % primary consolidation to take place
100
u pore pressure at the mid height of the specimen
u back pressure (i.e. the pore pressure at start of shearing)
V initial volume of specimen
v rate of vertical displacement of the load frame during shearing
max

W gravity force acting on the sum of the deadweight hanger (if used), the piston, the top

cap and one half of the soil specimen
ΔH specimen change in height (with compression being a positive numerical value)
© ISO 2018 – All rights reserved 3
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ISO 17892-9:2018(E)

ΔH vertical change in height during consolidation, including any vertical change in height

during saturation, if measured
Δu change in pore pressure at the mid height of the specimen

ΔV specimen volume change (with a reduction in volume being a positive numerical value)

ΔV volume change up to the end of consolidation
Δσ change in cell pressure
(Δσ ) correction to horizontal total stress due to membrane restraint
h m
(Δσ ) correction to vertical total stress due to restraint of the filter paper
v fp
(Δσ ) correction to vertical total stress due to membrane restraint
v m
γ unit weight of the cell fluid
ε strain (with compression being a positive numerical value)
ε vertical strain during shear (expressed as a ratio)
ε volumetric strain during shear (expressed as a ratio)
svol
ε vertical strain (expressed as a ratio)
ε expected vertical strain at failure (expressed as a ratio)
(ε ) vertical strain of the membrane (expressed as a ratio)
v m
ε volumetric strain
vol

(ε ) volumetric strain of the volume enclosed by the membrane (expressed as a ratio)

vol m
σ cell pressure
σ horizontal total stress at the mid height of the specimen (see note)
σ′ horizontal effective stress at the mid height of the specimen (see note)

σ′ horizontal effective stress at the mid height of the specimen at the end of consolidation

σ vertical total stress at the mid height of the specimen (see note)
σ′ vertical effective stress at the mid height of the specimen (see note)
σ − σ deviator stress
v h
(σ′ − 2σ′ )/3 mean effective stress
v h

σ′ vertical effective stress at the mid height of the specimen at the end of consolidation

NOTE Throughout this document, effective stresses are indicated by a prime. Vertical and horizontal

directions are indicated by the suffixes “v” and “h” respectively. This convention ensures that the directions of

the action of stress acting on the specimen are clear and independent of their relative magnitudes.

4 © ISO 2018 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 17892-9:2018(E)
5 Apparatus
5.1 General

The equipment shall undergo regular calibration, maintenance and checks as specified in Annex A.

A schematic diagram of a typical apparatus for triaxial compression testing is shown in Figure 1.

© ISO 2018 – All rights reserved 5
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ISO 17892-9:2018(E)
Key
1 alternative positions for load measuring device 10 pedestal
2 air bleed 11 device for measurement and control of cell pressure
3 vertical displacement measuring device 12 triaxial cell
4 piston 13 drainage tubes
5 top cap 14 pore pressure sensor
6 O-rings 15 device for measurement of volume change
7 porous disc 16 device for measurement and control of back pressure
8 soil specimen 17 flushing system
9 membrane (with or without side drains) P vertical load
Figure 1 — Schematic diagram of a typical triaxial apparatus
6 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 17892-9:2018(E)
5.2 Triaxial cell

5.2.1 The triaxial cell shall be able to withstand a total cell pressure equal to the sum of the

consolidation stress and the back pressure without leakage of cell fluid out of the cell. Transparent cells

should be used where possible.

5.2.2 The sealing bushing and piston guide shall be designed such that the piston runs smoothly with

minimal friction and maintains alignment.

5.2.3 The material of the top cap and the pedestal and the connection between the top cap and the

piston shall be such that their deformations are negligible compared to the deformations of the soil

specimen. In the case of stiff soils and if required (see A.3.3) the vertical deformation shall be corrected

for apparatus compliance.

5.2.4 The diameter of the top cap and of the pedestal should normally be equal to the diameter of the

specimen. Specimens with diameters smaller than the diameter of the end caps may be tested provided

cavities under the membrane at the ends of the specimen can be avoided.

5.2.5 The vertical stress applied on the specimen due to the weight of the top cap should not exceed

2 % of the estimated undrained shear strength of the specimen or 1 kPa, whichever is greater.

5.2.6 The valves on the drainage tubes coming from the porous discs should not cause a pressure

change greater than 1 kPa when operated in a closed saturated pore pressure system. All valves shall

be able to withstand the applied pressure without leakage. Both the top cap and the pedestal should

preferably have two drainage tubes so that the porous discs can be flushed with water after mounting of

the specimen.
5.3 Confining membrane

5.3.1 The soil specimen shall be confined by an elastic membrane which effectively prevents the cell

fluid from penetrating into the specimen.

NOTE Membranes with an elastic modulus of around 1 400 kPa have been found to be suitable.

5.3.2 Combination of confining membrane and side drains that give a combined correction on the

deviator stress of more than 10 % at failure should not be used (see 5.5, 7.2.3 and 7.2.4).

5.3.3 If O-rings are used to seal the confining membrane to the top and to the pedestal, their dimensions

and elastic properties shall be such that the confining membrane is firmly sealed to the top cap and to the

pedestal.

5.3.4 If rubber membranes are used, membranes with following properties should be used:

— unstretched diameter between 95 % and 100 % of specimen (after being stored in water);

— thickness not exceeding 1 % of the specimen diameter.
5.4 Porous discs

5.4.1 Porous discs shall be rigid, non-corrodible and shall have a compressive strength in excess of the

soils to be tested.
© ISO 2018 – All rights reserved 7
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ISO 17892-9:2018(E)

5.4.2 The diameter of the porous discs at the ends of the soil specimen should be equal to that of the

specimen. The discs shall have a plane and smooth surface and their compression shall be negligible

compared to the compression of the soil specimen.
5.5 Filter paper

5.5.1 A filter paper (or similar material) may be placed between the specimen and the porous disc in

order to keep fine material from being washed into the porous disc. The filter paper shall not react with

the specimen. New filter paper shall be used for each test.

5.5.2 New filter paper strips (“side drains”) may also be used to enhance drainage from the radial

edges of low permeability specimens. These may be orientated vertically or spirally, i.e. at an oblique

angle. Spiral drains do not require a filter paper correction and are preferred for specimens with an

undrained shear strength below about 50 kPa.

5.5.3 Vertically orientated filter paper strips shall be evenly spaced and shall not cover more than 50 %

of the specimen’s radial surface. Spiral orientated strips shall be equally spaced, should be orientated at

30 ° to 45 ° to the vertical and shall not cover more than 50 % of the specimen’s radial surface.

5.6 Pressure systems

The devices for applying pressure to the cell and to the back pressure system shall be capable of

maintaining a stable pressure either:
— within 1 kPa or 1 % of the absolute pressure, whichever is greater, or
— within 2 kPa or 3 % of the required effective stress, whichever is greater.

Care needs to be taken when testing at low effective stresses, as it may not be possible to meet the first

requirement.
5.7 Load frame

5.7.1 The load frame shall be able to provide a range of rates of vertical strain as required for the test

(see 6.7.2 and 6.7.3). The actual rate applied up to failure shall not fluctuate more than 10 % from the

intended rate. The movement of the platen shall be smooth without vibration such that fluctuations do

not occur in the test results.

NOTE Frames with a load capacity in the range 10 kN to 50 kN which are able to advance the piston with

displacement rates varying from about 0,000 5 mm to about 2 mm per minute with a minimum of 10 different

constant rates have been found to be sufficient for most testing.

5.7.2 The stroke of the load frame shall be more than that required for the test. A value of 30 % of the

specimen height is normally suitable.
5.8 Measuring devices
5.8.1 Load measuring de
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 17892-9
Première édition
2018-02
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais de laboratoire
sur les sols —
Partie 9:
Essais en compression à l'appareil
triaxial consolidés sur sols saturés
Geotechnical investigation and testing — Laboratory testing of soil —
Part 9: Consolidated triaxial compression tests on water saturated soils
Numéro de référence
ISO 17892-9:2018(F)
ISO 2018
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ISO 17892-9:2018(F)
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© ISO 2018

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 17892-9:2018(F)
Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

4 Symboles ....................................................................................................................................................................................................................... 3

5 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 5

5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 5

5.2 Cellule triaxiale ....................................................................................................................................................................................... 7

5.3 Membrane de confinement .......................................................................................................................................................... 7

5.4 Disques drainants ................................................................................................................................................................................. 8

5.5 Papier filtre ................................................................................................................................................................................................ 8

5.6 Circuits de pression ............................................................................................................................................................................ 8

5.7 Presse de chargement ....................................................................................................................................................................... 8

5.8 Dispositifs de mesure ........................................................................................................................................................................ 9

5.8.1 Dispositif de mesure de la force.......................................................................................................................... 9

5.8.2 Dispositifs de mesure de la pression .............................................................................................................. 9

5.8.3 Dispositif de mesure du déplacement vertical ....................................................................................... 9

5.8.4 Dispositif de mesure de la variation du volume ................................................................................... 9

5.9 Fluides cellulaire et de contre-pression ............................................................................................................................ 9

5.10 Appareillage complémentaire.................................................................................................................................................10

6 Procédure d'essai .............................................................................................................................................................................................10

6.1 Exigences générales et préparation du matériel ....................................................................................................10

6.2 Préparation des éprouvettes ....................................................................................................................................................11

6.3 Saturation de l’éprouvette ..........................................................................................................................................................12

6.3.1 Saturation ...................................................................... ......................................................................................................12

6.3.2 Application d'une pression cellulaire et d’une contre-pression ..........................................12

6.3.3 Contrôles de saturation ...........................................................................................................................................13

6.4 Consolidation isotrope (essais CIU et CID) ..................................................................................................................13

6.5 Consolidation anisotrope (essais CAU et CAD) ........................................................................................................14

6.6 Fin de la consolidation ..................................................................................................................................................................14

6.7 Cisaillement ............................................................................................................................................................................................14

6.7.1 Généralités .........................................................................................................................................................................14

6.7.2 Essais non drainés (CIU et CAU) ......................................................................................................................15

6.7.3 Essais drainés (CID et CAD).................................................................................................................................15

6.8 Démontage ...............................................................................................................................................................................................16

7 Résultats d’essais ..............................................................................................................................................................................................16

7.1 Masse volumique, masse volumique sèche et teneur en eau .......................................................................16

7.2 Calculs des paramètres d'essai ..............................................................................................................................................16

7.2.1 Hauteur après consolidation ..............................................................................................................................16

7.2.2 Section transversale corrigée ............................................................................................................................17

7.2.3 Corrections dues à l’élasticité de la membrane ..................................................................................17

7.2.4 Correction due aux bandes de papier filtre ...........................................................................................17

7.2.5 Contrainte verticale totale ....................................................................................................................................18

7.2.6 Contrainte verticale effective: ............................................................................................................................18

7.2.7 Contrainte horizontale totale .............................................................................................................................18

7.2.8 Contrainte horizontale effective ......................................................................................................................19

7.2.9 Variation de pression interstitielle................................................................................................................19

7.2.10 Déformation verticale ...............................................................................................................................................19

7.2.11 Déformation verticale durant le cisaillement ......................................................................................19

7.2.12 Déformation volumétrique ..................................................................................................................................19

7.2.13 Déformation volumétrique durant le cisaillement ..........................................................................19

© ISO 2018 – Tous droits réservés iii
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ISO 17892-9:2018(F)

8 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................19

8.1 Éléments devant figurer au rapport ..................................................................................................................................19

8.2 Présentation graphique ................................................................................................................................................................20

8.3 Éléments pouvant figurer au rapport ...............................................................................................................................21

Annexe A (normative) Étalonnage, maintenance et contrôles ...............................................................................................22

Annexe B (informative) Calculs supplémentaires pour la résistance effective au cisaillement ..........25

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................27

iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 17892-9:2018(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 (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 CEN/TC 341 Reconnaissance et essais

géotechniques, en collaboration avec le Comité Technique ISO/TC 182 Géotechnique, selon l'Accord ou la

coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).

Cette édition annule et remplace l'ISO/TS 17892-9:2004, qui a été techniquement modifiée. Elle

incorpore également l'ISO/TS 17892-9:2004/Cor.1:2006.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 17892 se trouve sur le site web de l’ISO.

© ISO 2018 – Tous droits réservés v
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ISO 17892-9:2018(F)
Introduction

Le présent document couvre des sujets n’ayant jusqu’alors pas été normalisés au niveau international

dans le domaine de la géotechnique. L’objectif du document est de présenter la pratique généralement

appliquée dans le monde entier et il n’est pas indiqué les différences significatives avec les documents

nationaux. Il s’appuie sur la pratique internationale (voir Référence [1]).
vi © ISO 2018 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 17892-9:2018(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de
laboratoire sur les sols —
Partie 9:
Essais en compression à l'appareil triaxial consolidés sur
sols saturés
1 Domaine d'application

Le présent document spécifie une méthode pour les essais à l'appareil triaxial de révolution en

compression sur sols saturés consolidés.

Ce document s’applique à la détermination en laboratoire de la résistance au cisaillement triaxial en

conditions de chargement par compression dans le cadre d’investigations géotechniques.

L’éprouvette cylindrique, pouvant être constituée de sol non remanié, recompacté, remanié ou

reconstitué, est soumise à une contrainte isotrope ou anisotrope avec un drainage et est ensuite

cisaillée avec ou sans drainage. L’essai permet de déterminer la résistance au cisaillement, les relations

contrainte-déformation et les chemins de contraintes effectives. Toutes les contraintes et toutes les

déformations sont indiquées sous forme de valeurs numériques positives en compression.

NOTE 1 Ce document trait de la réalisation d’un essai sur une seule éprouvette. Un ensemble d'au moins

trois éprouvettes est nécessaire pour déterminer les paramètres de résistance au cisaillement à partir de ces

essais. Les procédures d'interprétation des résultats figurent à l'Annexe B et, le cas échéant, les paramètres de

résistance au cisaillement doivent être inclus dans le rapport.
Les procédures particulières suivantes:
a) essais avec des embases lubrifiées;
b) essais en plusieurs phases;
c) essais avec consolidation à déformations latérales nulles (essais K );

d) essais avec une mesure locale de la déformation ou de la pression interstitielle;

e) essais sans membrane en caoutchouc;
f) essais en extension;

g) cisaillement avec variations de la pression dans la cellule de l’appareil triaxial;

ne sont pas entièrement couvertes par la présente procédure. Toutefois, ces essais spécifiques peuvent

faire référence aux procédures générales décrites dans le présent document.

NOTE 2 Ce document satisfait aux exigences relatives aux essais en compression à l’appareil triaxial sur sols

consolidés à des fins d'investigation et d’essais géotechniques conformément aux normes EN 1997-1 et EN 1997-2.

2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences 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 2018 – Tous droits réservés 1
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ISO 17892-9:2018(F)

ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Identification et classification des sols — Partie 1:

Identification et description

ISO 17892-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de laboratoire sur les sols — Partie 1:

Détermination de la teneur en eau

ISO 17892-2, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de laboratoire sur les sols — Partie 2:

Détermination de la masse volumique d'un sol fin

ISO 17892-3, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de laboratoire sur les sols — Partie 3:

Détermination de la masse volumique des particules solides
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions 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:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
essai CIU
essai consolidé isotropiquement non drainé
3.2
essai CAU
essai consolidé anisotropiquement non drainé
3.3
essai CID
essai consolidé isotropiquement drainé
3.4
essai CAD
essai consolidé anisotropiquement drainé
3.5
pression interstitielle
pression de l’eau dans l’espace vide contenu dans l’éprouvette de sol
3.6
contre-pression

pression externe par laquelle la pression interstitielle est augmentée avant la consolidation ou le

cisaillement pour assurer la saturation
3.7
pression cellulaire
pression appliquée au fluide dans la cellule de l’appareil triaxial
3.8
contrainte déviatorique

différence entre la contrainte verticale totale et la contrainte horizontale totale

3.9
contrainte effective
différence entre la contrainte totale et la pression interstitielle
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 17892-9:2018(F)
3.10
rupture

condition de contrainte ou de déformation, pour laquelle l’un des critères suivants est rempli:

— contrainte déviatorique maximale,

— rapport des contraintes effectives maximal, c’est-à-dire le rapport entre les contraintes effectives

verticale et horizontale,
— critère de déformation spécifié, par ex. déformation verticale égale à 10 %,
— autres définitions si nécessaire.
4 Symboles
A aire de la section transversale initiale de l’éprouvette
A aire de la section transversale de l’éprouvette à tout moment
cor

a section transversale du piston si un capteur externe de mesure de la force est utilisé

B coefficient de pression interstitielle, c’est-à-dire le rapport d’augmentation de la pression

interstitielle Δu, résultant d'une augmentation de la pression cellulaire Δσ dans des

conditions non drainées
D diamètre de l’éprouvette à la fin de la consolidation
D diamètre initiale de l'éprouvette
D diamètre interne initial de la membrane (avant d’être placée sur l’éprouvette)
E module d’élasticité de la membrane
F facteur de calcul du taux de déplacement du bâti de charge

f facteur reliant la déformation verticale à la déformation volumétrique de l’éprouvette

H hauteur de l’éprouvette à la fin de la consolidation
H hauteur initiale de l'éprouvette
h distance entre le haut de l’embase supérieure et la mi-hauteur de l’éprouvette

K force (lorsqu'elle est totalement mobilisée) reprise par le papier filtre recouvrant une

unité de longueur du périmètre de l'éprouvette
P valeur de force verticale
P fraction du périmètre couvert par le papier filtre
t épaisseur initiale de la membrane sans contrainte
t durée nécessaire pour atteindre 50 % de la consolidation primaire
t durée nécessaire pour atteindre 100 % de la consolidation primaire
100
u pression interstitielle à mi-hauteur de l’éprouvette

u contre-pression (c’est-à-dire la pression interstitielle au début du cisaillement)

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ISO 17892-9:2018(F)
V volume initial de l'éprouvette

v vitesse de déplacement vertical de la presse de chargement lors du cisaillement

max

W somme des forces dues à la masse suspendue (si utilisée), au piston, à l'embase supérieure

et à la moitié de l'éprouvette

ΔH variation de hauteur de l’éprouvette (la compression étant une valeur numérique positive)

ΔH variation de hauteur durant la consolidation, y compris toute variation durant la satura-

tion, lorsqu’elle est mesurée
Δu variation de la pression interstitielle à mi-hauteur de l’éprouvette

ΔV variation du volume de l’éprouvette (une réduction du volume étant une valeur numérique

positive)
ΔV variation du volume jusqu’à la fin de la consolidation
Δσ variation de la pression dans la cellule de l’appareil triaxial,
(Δσ ) correction appliquée à la contrainte horizontale totale due à la membrane
h m
(Δσ ) correction appliquée à la contrainte verticale totale due au papier filtre
v fp
(Δσ ) correction appliquée à la contrainte verticale totale due à la membrane
v m
γ poids volumique du fluide cellulaire
ε déformation (la compression étant une valeur numérique positive)
ε déformation verticale durant le cisaillement
ε déformation volumétrique durant le cisaillement
svol
ε déformation verticale
ε déformation verticale attendue à la rupture (exprimée comme un rapport)
(ε ) déformation verticale de la membrane (exprimée comme un rapport)
v m
ε déformation volumétrique
vol

(ε ) déformation volumétrique du volume protégé par la membrane (exprimée comme un

vol m
rapport)
σ pression dans la cellule de l’appareil triaxial
σ contrainte horizontale totale à mi-hauteur de l’éprouvette (voir note)
σ' contrainte horizontale effective à mi-hauteur de l’éprouvette (voir note)

σ' contrainte horizontale effective à mi-hauteur de l’éprouvette à la fin de la consolidation

σ contrainte verticale totale à mi-hauteur de l’éprouvette (voir note)
σ' contrainte verticale effective à mi-hauteur de l’éprouvette (voir note)
4 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 17892-9:2018(F)
σ − σ contrainte déviatorique
v h
(σ' − 2σ' )/3 contrainte effective moyenne
v h

σ' contrainte verticale effective à mi-hauteur de l’éprouvette à la fin de la consolidation.

NOTE Tout au long de ce document, les contraintes effectives sont indiquées par un symbole prime «‘». Les

directions verticale et horizontale sont indiquées par les suffixes «v» et «h» respectivement. Cette convention

permet de s’assurer que les directions des contraintes agissant sur l’éprouvette sont clairement indiquées et

indépendantes de leurs amplitudes relatives.
5 Appareillage
5.1 Généralités

L’équipement doit faire l’objet d’un étalonnage, d'un entretien et de contrôles réguliers comme il est

indiqué à l’Annexe A.

Le schéma d'un appareil triaxial typique destiné aux essais en compression est présenté à la Figure 1.

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ISO 17892-9:2018(F)
Légende
1 Position alternative du dispositif de mesure de la 10 Embase inférieure
force
2 Évacuation de l'air 11 Dispositif de mesure et de contrôle de la pression
cellulaire
3 Dispositif de mesure du déplacement vertical 12 Cellule triaxiale
4 Piston 13 Tubulures de drainage
5 Embase supérieure 14 Capteur de pression interstitielle
6 Joints toriques 15 Dispositif de mesure de la variation de volume
7 Disque drainant 16 Dispositif de mesure et de contrôle de la contre-
pression
8 Éprouvette de sol 17 Système de chasse d’eau
9 Membrane (avec ou sans drains latéraux) P Force verticale
Figure 1 — Schéma d’un appareil triaxial typique
6 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 17892-9:2018(F)
5.2 Cellule triaxiale

5.2.1 La cellule triaxiale doit être capable de supporter une pression dans la cellule de l’appareil triaxial

totale égale à la somme de la contrainte de consolidation et de la contre-pression, sans fuite du fluide

cellulaire hors de la cellule. Il est recommandé d'utiliser des cellules triaxiales transparentes lorsque

c’est possible.

5.2.2 Le manchon d'étanchéité et le dispositif de guidage du piston doivent être dimensionnés de sorte

que le piston coulisse librement, avec un frottement minimal, et conserve son alignement.

5.2.3 L'embase supérieure, l'embase inférieure et la liaison entre l'embase supérieure et le piston

doivent être constituées d'un matériau permettant de maintenir les déformations à un niveau négligeable

par rapport aux déformations de l'éprouvette de sol. Pour les sols raides, si nécessaire (voir A.3.3) la

déformation verticale doit être corrigée en tenant compte de la souplesse de l’appareillage.

5.2.4 Il convient que les diamètres de l'embase supérieure et de l'embase inférieure soient égaux au

diamètre de l'éprouvette. Un essai peut être réalisé sur des éprouvettes de diamètre inférieur au diamètre

des embases à condition d'éliminer toute poche d’air sous la membrane aux extrémités de l'éprouvette.

5.2.5 Il convient que la contrainte verticale appliquée sur l'éprouvette du fait du poids de l'embase

supérieure ne dépasse pas la plus grande des deux valeurs suivantes: 2 % de la résistance au cisaillement

non drainé estimée de l’éprouvette ou 1 kPa.

5.2.6 Il convient que la fermeture ou l'ouverture des vannes situées sur les tubulures reliées aux

disques drainants ne provoque pas, dans le circuit de pression interstitielle entièrement saturé, de

variation de pression supérieure à 1 kPa. Toutes les vannes doivent être capables de supporter sans

aucune fuite les pressions appliquées. II est préférable que l'embase supérieure et l'embase inférieure

soient munies d’un double circuit de drainage pour qu'une circulation d'eau dans les disques drainants

soit possible après la mise en place de l'éprouvette.
5.3 Membrane de confinement

5.3.1 L'éprouvette de sol doit être confinée par une membrane élastique dont la fonction est d'éviter

de façon efficace la pénétration du fluide cellulaire dans l'éprouvette.

NOTE Les membranes présentant un module d'élasticité d’environ 1 400 kPa sont considérées comme

adaptées.

5.3.2 II n'est pas recommandé d'utiliser des membranes de confinement et des drains latéraux qui

nécessitent une correction globale de la contrainte déviatorique supérieure à 10 % de celle provoquant

la rupture (voir 5.5, 7.2.3 et 7.2.4).

5.3.3 Si des joints toriques sont utilisés pour assurer l’étanchéité de la membrane de confinement au

niveau des embases supérieure et inférieure, leurs dimensions et leurs propriétés élastiques doivent être

choisies de façon que la membrane de confinement soit fermement maintenue au niveau des embases

supérieure et inférieure.

5.3.4 Si des membranes en caoutchouc sont utilisées, il est recommandé qu'elles aient les propriétés

suivantes:

— diamètre de la membrane non tendue compris entre 95 % et 100 % du diamètre de l'éprouvette

(après avoir conservé la membrane dans de l'eau);
— épaisseur ne dépassant pas 1 % du diamètre de l'éprouvette;
© ISO 2018 – Tous droits réservés 7
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ISO 17892-9:2018(F)
5.4 Disques drainants

5.4.1 Les disques drainants doivent être rigides, résistants à la corrosion et présenter une résistance à

la compression supérieure à celle des sols faisant l’objet des essais.

5.4.2 Il convient que le diamètre des disques drainants situés aux extrémités de l'éprouvette de sol

soit égal à celui de l'éprouvette. Les disques drainants doivent avoir une surface plane et lisse, et leurs

déformations doivent être négligeables par rapport aux déformations de l'éprouvette de sol.

5.5 Papier filtre
5.5.
...

Questions, Comments and Discussion

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