Geotechnical investigation and testing — Laboratory testing of soil — Part 11: Permeability tests

This document specifies methods for the laboratory determination of the water flow characteristics in soil. This document is applicable to the laboratory determination of the coefficient of permeability of soil within the scope of geotechnical investigations. NOTE This document fulfils the requirements of the determination of the coefficient of permeability of soils in the laboratory 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 — Partie 11: Essais de perméabilité

Le présent document spécifie des méthodes pour la détermination au laboratoire des caractéristiques de circulation de l'eau dans un sol. Ce document s'applique à la détermination en laboratoire du coefficient de perméabilité d'un sol dans le cadre d'investigations géotechniques. NOTE Le présent document répond aux exigences applicables à la détermination du coefficient de perméabilité des sols en laboratoire pour la reconnaissance et les essais géotechniques conformément aux normes EN 1997-1 et EN 1997-2.

General Information

Status
Published
Publication Date
29-Jan-2019
Technical Committee
Drafting Committee
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
30-Jan-2019
Completion Date
30-Jan-2019
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ISO 17892-11:2019 - Geotechnical investigation and testing -- Laboratory testing of soil
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ISO 17892-11:2019 - Reconnaissance et essais géotechniques -- Essais de laboratoire sur les sols
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17892-11
First edition
2019-01
Geotechnical investigation and
testing — Laboratory testing of soil —
Part 11:
Permeability tests
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de laboratoire sur
les sols —
Partie 11: Essais de perméabilité
Reference number
ISO 17892-11:2019(E)
ISO 2019
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ISO 17892-11:2019(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2019

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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 2019 – All rights reserved
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ISO 17892-11:2019(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

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

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

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Symbols .......................................................................................................................................................................................................................... 2

5 Apparatus ..................................................................................................................................................................................................................... 3

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

5.2 Permeameters.......................................................................................................................................................................................... 3

5.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 3

5.2.2 Rigid wall permeameters ......................................................................................................................................... 3

5.2.3 Flexible wall permeameter ..................................................................................................................................... 5

5.3 Porous discs ............................................................................................................................................................................................... 7

5.4 Permeant water properties .......................................................................................................................................................... 7

5.5 Measurement and control devices ......................................................................................................................................... 7

5.5.1 Elevation head .................................................................................................................................................................... 7

5.5.2 Displacement and volume measuring devices ....................................................................................... 7

5.5.3 Flow volume measurement device .................................................................................................................. 7

5.6 Ancillary apparatus ............................................................................................................................................................................. 8

6 Test procedure ........................................................................................................................................................................................................ 8

6.1 General requirements ....................................................................................................................................................................... 8

6.1.1 Saturation ...................................................................... ......................................................................................................... 8

6.1.2 Hydraulic gradient .......................................................................................................................................................... 8

6.1.3 Water temperature ........................................................................................................................................................ 9

6.2 Specimen preparation ...................................................................................................................................................................... 9

6.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 9

6.2.2 Rigid wall permeameter ............................................................................................................................................ 9

6.2.3 Flexible wall permeameter ..................................................................................................................................10

6.3 Test preparation ..................................................................................................................................................................................10

6.3.1 Cylindrical permeameter .......................................................................................................................................10

6.3.2 Oedometer ring ..............................................................................................................................................................10

6.3.3 Flexible wall permeameter ..................................................................................................................................11

6.4 Permeability measurement .......................................................................................................................................................12

6.5 Dismounting ...........................................................................................................................................................................................14

7 Test results ...............................................................................................................................................................................................................14

7.1 Bulk density, dry density, water content and degree of saturation ........................................................14

7.2 Coefficient of permeability and hydraulic gradient .............................................................................................14

7.3 Correction for test temperature ............................................................................................................................................15

8 Test report ................................................................................................................................................................................................................16

8.1 Mandatory reporting ......................................................................................................................................................................16

8.2 Optional reporting ............................................................................................................................................................................16

Annex A (normative) Calibration, maintenance and checks ....................................................................................................17

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................20

© ISO 2019 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 17892-11:2019(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 of 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 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 ISO/TC 182, Geotechnics, in accordance with the Agreement on technical cooperation

between ISO and CEN (Vienna Agreement).

This first edition cancels and replaces ISO/TS 17892-11:2004, which has been technically revised. It

also incorporates the Technical Corrigendum ISO/TS 17892-11:2004/Cor 1:2006.
The main changes compared to the previous edition are as follows:

— the document has been restructured with general revision of text and figures and addition of

specimen preparation procedures;

— types of apparatus have been included for rigid wall permeameters, both cylindrical and oedometer

ring equipment, and flexible wall permeameters;

— permeability measurement by constant head, falling head and constant flow conditions has been

included;
— normative Annex A on calibration, maintenance and checks has been added.
A list of all the parts in the ISO 17892 series can be found on the ISO website.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17892-11:2019(E)
Introduction

This document provides laboratory test methods for the determination of the coefficient of permeability

of soils within the international field of geotechnical engineering.

The tests have not previously been standardized internationally. It is intended that this document

presents broad good practice and significant differences with national documents is not anticipated. It

is based on international practice (see Reference [1]).

The permeability test is carried out on a cylindrical test specimen that is either confined laterally by a

rigid container or by a flexible membrane. The specimen is subjected to differential hydraulic head and

the water flow is measured under either a constant or falling head. The results are used to determine

the coefficient of permeability of the soil specimen. Tests can be carried out on undisturbed, remoulded,

compacted or reconstituted specimens.

The calculation of the coefficient of permeability assumes the application of Darcy’s law for laminar

flow of water under saturated conditions.

It is possible that the size of the specimen does not adequately represent the fabric features present in

field conditions.
© ISO 2019 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17892-11:2019(E)
Geotechnical investigation and testing — Laboratory
testing of soil —
Part 11:
Permeability tests
1 Scope

This document specifies methods for the laboratory determination of the water flow characteristics

in soil.

This document is applicable to the laboratory determination of the coefficient of permeability of soil

within the scope of geotechnical investigations.

NOTE This document fulfils the requirements of the determination of the coefficient of permeability of soils

in the laboratory 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 386, Liquid-in-glass laboratory thermometers — Principles of design, construction and use

ISO 14688-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of soil — Part 1:

Identification and description

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:

— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
permeameter
apparatus (cell) containing the test specimen in a permeability test
3.2
flow rate
volume of water passing through a specimen per unit time
© ISO 2019 – All rights reserved 1
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ISO 17892-11:2019(E)
3.3
discharge velocity

rate of flow of water per unit cross-sectional area of specimen in the direction of flow

3.4
hydraulic gradient

ratio of the difference in elevation head of water (head loss) between two points, to the length of the

flow path (distance between the points measured in the direction of flow)
Note 1 to entry: In Figure 1 the hydraulic gradient is i = Δh/l.
Key
1 measurement point 1
2 measurement point 2
3 specimen
4 standpipe
5 standpipe head
6 datum
Figure 1 — Water flow in a soil specimen
3.5
coefficient of permeability
ratio of the discharge velocity (3.3) to the hydraulic gradient (3.4)

Note 1 to entry: The coefficient of permeability is in accordance with Darcy's law for laminar flow.

3.6
degree of saturation
ratio of the volume of water to the volume of voids
4 Symbols
A cross-sectional area of specimen in the direction of flow
a cross-sectional area of standpipe
a cross-sectional area of inlet pipe
a cross-sectional area of outlet pipe
out
B pore pressure coefficient
D diameter of the specimen
2 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17892-11:2019(E)
h total head of water above datum at measurement point 1
h total head of water above datum at measurement point 2
Δh difference in head of water between measurement point 1 and 2
Δh head of water above outlet elevation at time t
t1 1
Δh head of water above outlet elevation at time t
t2 2
l distance between measuring points 1 and 2 in the direction of flow
k coefficient of permeability
k coefficient of permeability corrected to temperature
Q flow rate
v discharge velocity
i hydraulic gradient
S degree of saturation
Δσ increment of cell pressure
Δt increment of time between two readings
Δu change in pore pressure due increment of cell pressure
α correction factor for temperature
T temperature
5 Apparatus
5.1 General

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

The permeability test arrangement requires a container for the specimen (the permeameter) which may

have either rigid or flexible walls and a system for applying and measuring water pressures to either or

both ends of the specimen. Schematics of some typical arrangements are shown in Figures 2 to 4.

5.2 Permeameters
5.2.1 General

The minimum internal dimension (height and diameter) of the permeameter shall be at least six times

the maximum particle size of the specimen.
5.2.2 Rigid wall permeameters
5.2.2.1 General

Rigid wall permeameters shall be made of corrosion-resistant materials of sufficient rigidity to resist

deformation during the test. The inlet and outlet arrangements shall be of sufficient flow capacity to

not influence the test results. Hydrophobic coating can be used on the inside of the permeameter, mould

or ring to prevent channels and cavities that can cause bypass seepage along the surface. This coating

can consist of silicon grease, petroleum jelly coated with bentonite powder or other suitable lubricant.

5.2.2.2 Cylindrical permeameter

A cylindrical permeameter comprises a cylindrical mould fitted with porous discs on a top-plate and

baseplate. The plates are mounted with watertight seals and equipped with valves where water inlet

and outlet can be connected.
© ISO 2019 – All rights reserved 3
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ISO 17892-11:2019(E)

Two or more fitted glands can be provided for connecting manometer tubes/standpipes along the

length of the cylinder.

If required a piston that goes through the top plate and can be locked with a watertight seal at the

vertical position where it is in contact with the top porous disc, should be provided to maintain the

specimen height during the test.

A typical arrangement for a permeability test in a cylindrical rigid wall permeameter is shown in

Figure 2.
Key
1 reservoir
2 porous disc
3 perforated base plate
4 specimen
5 overflow
6 measuring cylinder
7 standpipe

Figure 2 — Example arrangement for a constant head test in a cylindrical rigid wall

permeameter
5.2.2.3 Oedometer ring permeameter

An oedometer ring permeameter comprises an oedometer ring that holds the specimen in an oedometer

used for compression tests. A typical arrangement for a permeability test in an oedometer ring

permeameter is shown in Figure 3.
4 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17892-11:2019(E)
Key
1 oedometer ring
2 specimen
3 porous disc
4 water seal
5 reservoir
6 standpipe
7 vertical load and displacement measurement device

Figure 3 — Example arrangement for a falling head test in an oedometer cell permeameter

5.2.3 Flexible wall permeameter
5.2.3.1 General

A flexible wall permeameter can be used where the soil specimen is to be tested under specific effective

stress conditions and/or where back pressure will be used to fully saturate the specimen. The test can

be performed in a standard triaxial apparatus. It needs to have a cell that can be pressurised, a base

pedestal and top cap with porous discs and connectors to the water flow measurement system and a

membrane that seals the surface of the specimen.

A typical arrangement for a permeability test in a flexible wall permeameter is shown in Figure 4.

© ISO 2019 – All rights reserved 5
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ISO 17892-11:2019(E)
Key
1 top cap
2 porous disc
3 specimen
4 membrane
5 pedestal
6 cell pressure
7 displacement measurement device
8 pressure control and volume measurement device
Figure 4 — Example arrangement for a flexible wall permeameter
5.2.3.2 Membranes

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

from penetrating into the specimen. If rubber membranes are used they shall have an un-stretched

diameter between 95 % and 100 % of the specimen diameter. The membranes are sealed with O-rings

on the pedestal and top cap.
5.2.3.3 Cell pressure system

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

maintaining a stable pressure within 1 kPa or 1 % of the absolute pressure, whichever is greater.

The total cell pressure used shall be greater than the sum of the back pressure and the inlet pressure

applied.
6 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17892-11:2019(E)
5.2.3.4 Cell pressure fluid

The cell fluid should be selected such that it does not significantly penetrate through the membrane

into the specimen nor extract pore water from the specimen through the membrane in the period of

time it takes to perform the permeability test.
NOTE De-aired water is generally found to meet these requirements.
5.3 Porous discs

The specimen is contained between porous discs at both ends of the specimen. The porous discs shall

be of corrosion-resistant material and shall allow free drainage of water, while preventing intrusion

of soil particles into their pores. The upper and lower surfaces shall be plane, clean and undamaged.

Filter paper may be used to prevent soil particles from clogging the porous discs. The permeability of

the discs together with the filter paper, if used, shall be at least one order of magnitude higher than the

permeability of the specimen tested.
5.4 Permeant water properties

Water of a similar chemistry to the pore water should be used if the soil is susceptible to the chemistry

of the water. If the chemistry of the pore water is unknown, tap water should be used as its chemistry

is more likely to be similar to ground water than distilled water would be. The water shall be de-aired.

5.5 Measurement and control devices
5.5.1 Elevation head

The water elevation head can be measured as the difference in height of the water source and the

water outlet.

Electronic differential or absolute pressure transducers can also be used to determine the elevation

head applied. Differential transducers may be preferred when high back pressures are applied,

If a rigid wall permeameter is used it is preferable to measure the pressure (elevation head) difference

at glands along the length of the specimen, due to potential loss in pressure over tubes, valves and

filter discs. The corresponding flow lengths are the distances between the glands along the side of the

specimen which shall be determined to an accuracy of 1 %.
5.5.2 Displacement and volume measuring devices

If the specimen height or cross-sectional area can change significantly during the test and affect the

calculation of permeability, measuring devices are required to measure the dimensional changes of the

specimen during the test.
5.5.3 Flow volume measurement device

The volume of water passing through the specimen can be measured on graduated tubes or from the

weight of expelled water. If measurements are taken over a long period of time, evaporation of water

from these tubes or water receptacles should be prevented to avoid errors in the measured flow

volumes.

The flow rate may also be measured by inserting an air bubble into both the inlet and outlet tubes, of

known diameter and measuring the travel time of the air bubbles corresponding to the flow volume.

The diameter of the tubes shall be checked at the pressure used for the flow measurement.

If digital pressure/volume controllers are used the change in volume and pressure can be automatically

recorded.

The time between water volume measurements can be measured by a stopwatch or a data-logging system.

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ISO 17892-11:2019(E)

The measurement duration shall be sufficient to determine the flow volume within an accuracy of 10 %.

5.6 Ancillary apparatus
The ancillary apparatus consists of:

— balance, accuracy 0,01 g or 0,1 % of the weighed mass, whichever value is greater;

— timer readable to 1 s;
— maximum/minimum thermometer readable to 1 °C;
— apparatus for determination of water content.
The apparatus for the specimen preparation consists of:

— cutting and trimming tools (e.g. a sharp knife, wire saw, spatula, cutting ring, soil lathe);

— steel straight edge, with a maximum deviation from straight of 0,1 % of its length;

— try-square or a jig (e.g. a mitre box) or split mould to ensure that flatness shall be accurate to within

0,5 % of each dimension and that right-angles are within 0,5° of true;

— callipers, either analogue or digital, readable to 0,1 mm or 0,1 % of the measured length, whichever

value is greater;

— compaction equipment (e.g. Proctor compactor, gyratory compactors or tamping rods).

6 Test procedure
6.1 General requirements
6.1.1 Saturation

The degree of saturation has a great impact on the measured permeability. A completely saturated

specimen gives the highest value of measured permeability. It is not always possible to ensure full

saturation during the test due to equipment or soil condition, so the degree of saturation should be

calculated and reported for each test. Unless a clay specimen is known to be saturated, back pressure

should be used to saturate the specimen.
6.1.2 Hydraulic gradient

The hydraulic gradient shall be sufficiently low to ensure laminar flow conditions and to prevent

material transport within the specimen and high enough to ensure exceeding the threshold gradient.

The more permeable the soil, the lower the hydraulic gradient that should be used. The values in Table 1

have been found to be helpful when choosing the hydraulic gradient. Stable conditions can be confirmed

by measuring the coefficient of permeability for the same specimen at different hydraulic gradients.

Table 1 — Guidelines for maximum recommended hydraulic gradient
Permeability (m/s) Recommended maximum hydraulic gradient
>10 1
−5 −6
10 to 10 2
−6 −7
10 to 10 5
−7 −8
10 to 10 10
−8 −9
10 to 10 20
<10 30 or greater
8 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17892-11:2019(E)
6.1.3 Water temperature

The viscosity of water changes with temperature and affects the measured permeability. The

temperature at which the test was performed shall be recorded.
6.2 Specimen preparation
6.2.1 General

6.2.1.1 The following procedures shall apply to undisturbed, remoulded, compacted or reconstituted

samples.

6.2.1.2 Examine samples prior to testing and select the least disturbed material for the test. If

significant disturbance is apparent in the specimen this should be recorded in the test report. Highly

disturbed samples will not provide meaningful results and should not be tested.

6.2.1.3 Specimens may be prepared directly within a cylindrical permeameter or from previously

fabricated or undisturbed tube or block samples for the oedometer or flexible wall permeameters.

6.2.1.4 The maximum particle size should not exceed 1/6 of the minimum internal dimension of the

permeameter. If larger particles are present a larger permeameter should be used or the larger particles

should be removed and the proportion removed shall be reported. If larger particles are found after

completion of the test, their presence shall be noted in the report.

6.2.1.5 Take care to maintain the water content of the specimen during the preparation process. If the

process is interrupted, the specimen shall be protected so that the water content does not change. Air

circulation around the specimen shall be avoided.
6.2.2 Rigid wall permeameter

6.2.2.1 Disturbed samples shall be prepared by compacting the soil into the permeameter or

compact
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 17892-11
Première édition
2019-01
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais de laboratoire
sur les sols —
Partie 11:
Essais de perméabilité
Geotechnical investigation and testing — Laboratory testing of soil —
Part 11: Permeability tests
Numéro de référence
ISO 17892-11:2019(F)
ISO 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 17892-11:2019(F)
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© ISO 2019

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

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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 17892-11:2019(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

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

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

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Symboles ....................................................................................................................................................................................................................... 2

5 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 3

5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 3

5.2 Perméamètres.......................................................................................................................................................................................... 3

5.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 3

5.2.2 Perméamètres à paroi rigide ................................................................................................................................. 3

5.2.3 Perméamètre à paroi flexible ................................................................................................................................ 5

5.3 Disques drainants ................................................................................................................................................................................. 7

5.4 Propriétés de l’eau de perméation ......................................................................................................................................... 7

5.5 Dispositifs de mesure et de contrôle .................................................................................................................................... 7

5.5.1 Hauteur de charge .......................................................................................................................................................... 7

5.5.2 Dispositifs de mesure du déplacement et du volume ...................................................................... 7

5.5.3 Dispositif de mesure du volume d’écoulement ..................................................................................... 7

5.6 Appareillage accessoire ................................................................................................................................................................... 8

6 Mode opératoire d’essai................................................................................................................................................................................ 8

6.1 Exigences générales ............................................................................................................................................................................ 8

6.1.1 Saturation ...................................................................... ......................................................................................................... 8

6.1.2 Gradient hydraulique ................................................................................................................................................... 8

6.1.3 Température de l’eau ................................................................................................................................................... 9

6.2 Préparation de l’éprouvette ......................................................................................................................................................... 9

6.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 9

6.2.2 Perméamètre à paroi rigide ................................................................................................................................... 9

6.2.3 Perméamètre à paroi flexible .............................................................................................................................10

6.3 Préparation de l'essai .....................................................................................................................................................................11

6.3.1 Perméamètre cylindrique .....................................................................................................................................11

6.3.2 Anneau d’œdomètre ..................................................................................................................................................11

6.3.3 Perméamètre à paroi flexible .............................................................................................................................11

6.4 Mesure de perméabilité ...............................................................................................................................................................13

6.5 Démontage ...............................................................................................................................................................................................14

7 Résultats d’essai .................................................................................................................................................................................................14

7.1 Masse volumique apparente, masse volumique sèche, teneur en eau et degré de

saturation .................................................................................................................................................................................................14

7.2 Coefficient de perméabilité et gradient hydraulique ..........................................................................................15

7.3 Correction de la température d’essai................................................................................................................................15

8 Rapport d’essais .................................................................................................................................................................................................16

8.1 Éléments devant figurer au rapport ..................................................................................................................................16

8.2 Éléments pouvant figurer au rapport ...............................................................................................................................17

Annexe A (normative) Étalonnage, maintenance et contrôles ...............................................................................................18

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................21

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ISO 17892-11:2019(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 procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/CEI, 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 définies dans les Directives ISO/CEI, 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/patents).

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, de la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/foreword .html.

Ce document a été élaboré par le comité technique du Comité européen de normalisation CEN/

TC 341, Reconnaissance et essais géotechniques, en collaboration avec le comité technique ISO/TC 182,

Géotechniques, conformément à l’accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (accord de

Vienne).

Cette première édition annule et remplace l’ISO/TS 17892-11:2004, qui a fait l’objet d’une révision

technique. Elle intègre également le rectificatif technique ISO/TS 17892-11:2004/Cor 1:2006.

Les principaux changements par rapport à l’édition précédente sont les suivants:

— le document a été restructuré avec une révision générale du texte et des figures et l’ajout de

procédures de préparation de l’éprouvette;

— certains types d’appareil ont été inclus concernant les perméamètres à paroi rigide, l’équipement

annulaire cylindrique et à œdomètre, et les perméamètres à paroi flexible;

— des mesures de perméabilité sous charge constante, charge variable et à débit constant ont été

ajoutées;

— l’Annexe A, normative, sur l’étalonnage, la maintenance et les contrôles, a été ajoutée.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 17892 est donnée sur le site Web de l’ISO.

Tout commentaire ou toute question à propos du présent document doit être adressé à l’organisme de

normalisation national de l’utilisateur. Une liste complète de ces organismes est disponible à l’adresse

www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 17892-11:2019(F)
Introduction

Le présent document spécifie les méthodes d’essai de laboratoire destinées à déterminer le coefficient

de perméabilité des sols dans le domaine international de la géotechnique.

Les essais n’ont pas fait l’objet d’une normalisation au niveau international jusqu’alors. L’objectif du

document est de présenter la pratique généralement appliquée et les différences significatives avec

les documents nationaux ne sont pas indiquées. Il se fonde sur la pratique internationale (voir la

Référence [1]).

L’essai de perméabilité est réalisé sur une éprouvette cylindrique qui est confinée latéralement soit par

un récipient rigide, soit par une membrane flexible. L’éprouvette est soumise à une charge hydraulique

différentielle et le débit d’eau est mesuré sous charge soit constante soit variable. Les résultats sont

utilisés pour déterminer le coefficient de perméabilité de l’éprouvette de sol. Les essais peuvent être

réalisés sur des éprouvettes non remaniées, remaniées, compactées ou reconstituées.

Le calcul du coefficient de perméabilité suppose l’application de la loi de Darcy relative à l’écoulement

laminaire de l’eau en conditions saturées.

Il est possible que les dimensions de l’éprouvette ne représentent pas de manière adéquate les

caractéristiques du matériau dans les conditions in situ.
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NORME INTERNATIONALE ISO 17892-11:2019(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais de
laboratoire sur les sols —
Partie 11:
Essais de perméabilité
1 Domaine d'application

Le présent document spécifie des méthodes pour la détermination au laboratoire des caractéristiques

de circulation de l’eau dans un sol.

Ce document s’applique à la détermination en laboratoire du coefficient de perméabilité d’un sol dans le

cadre d’investigations géotechniques.

NOTE Le présent document répond aux exigences applicables à la détermination du coefficient de

perméabilité des sols en laboratoire pour la reconnaissance et les essais géotechniques conformément aux

normes EN 1997-1 et EN 1997-2.
2 Références normatives

Les documents suivants sont mentionnés dans le texte d’une manière telle que tout ou partie de leur

contenu constitue 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 386, Thermomètres de laboratoire à dilatation de liquide dans une gaine de verre — Principes de

conception, de construction et d'utilisation

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
perméamètre
appareil (cellule) contenant l’éprouvette lors d'un essai de perméabilité
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ISO 17892-11:2019(F)
3.2
débit
volume d’eau traversant une éprouvette par unité de temps
3.3
vitesse d’écoulement

vitesse de l’écoulement d’eau par unité de section transversale d’éprouvette dans la direction de

l’écoulement
3.4
gradient hydraulique

rapport entre la différence d’élévation de la charge hydraulique (perte de charge) entre deux points, et la

longueur du trajet de l’écoulement (distance entre les points mesurée dans la direction de l’écoulement)

Note 1 à l'article: Sur la Figure 1, le gradient hydraulique est i = Δh/l.
Légende
1 points de mesure 1
2 points de mesure 2
3 éprouvette
4 tube piézométrique
5 niveau piézométrique
6 référence
Figure 1 — Écoulement d’eau dans une éprouvette de sol
3.5
coefficient de perméabilité
rapport de la vitesse d’écoulement (3.3) au gradient hydraulique (3.4)

Note 1 à l'article: Le coefficient de perméabilité est conforme à la loi de Darcy pour un écoulement laminaire.

3.6
degré de saturation
rapport entre le volume d'eau et le volume des vides
4 Symboles
A section transversale de l’éprouvette dans la direction de l’écoulement
a section transversale du tube piézométrique
2 © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 17892-11:2019(F)
a section transversale du tube d’entrée
a section transversale du tube de sortie
out
B coefficient de pression interstitielle
D diamètre de l'éprouvette

h charge totale de l’eau au-dessus de la référence par rapport au point de mesure 1

h charge totale de l’eau au-dessus de la référence par rapport au point de mesure 2

Δh différence de charge d’eau entre les points de mesure 1 et 2
Δh charge de l’eau au-dessus de la hauteur de sortie au temps t
t1 1
Δh charge de l’eau au-dessus de la hauteur de sortie au temps t
t2 2
l distance entre des points de mesure 1 et 2 dans la direction de l’écoulement
k coefficient de perméabilité
k coefficient de perméabilité corrigé de la température
Q débit
v vitesse d’écoulement
i gradient hydraulique
S degré de saturation
Δσ incrément de pression cellulaire
Δt incrément de temps entre deux relevés

Δu changement de la pression interstitielle dû à l’incrément de pression cellulaire

α facteur de correction de la température
T température
5 Appareillage
5.1 Généralités

L’équipement doit régulièrement faire l’objet d’un étalonnage, d’une maintenance et de contrôles comme

il est indiqué à l’Annexe A.

Le montage relatif à l’essai de perméabilité nécessite un récipient pour l’éprouvette (le perméamètre)

qui peut avoir des parois rigides ou flexibles et un système pour l’application et la mesure des pressions

d’eau à l’une ou l’autre ou aux deux extrémités de l’éprouvette. Les Figures 2 à 4 présentent des schémas

des montages typiques.
5.2 Perméamètres
5.2.1 Généralités

Les dimensions internes minimales (hauteur et diamètre) du perméamètre doivent être d’au moins six

fois la taille maximale des particules de l’éprouvette.
5.2.2 Perméamètres à paroi rigide
5.2.2.1 Généralités

Les perméamètres à paroi rigide doivent être fabriqués avec des matériaux résistants à la corrosion,

de rigidité suffisante pour résister aux déformations lors de l’essai. Les montages d’entrée et de sortie

doivent présenter une capacité d’écoulement suffisante de sorte à ne pas influencer les résultats des

essais. Un revêtement hydrophobe peut être utilisé à l'intérieur du perméamètre, du moule ou de

l’anneau pour éviter la formation de chemins préférentiels et de cavités susceptibles de provoquer

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ISO 17892-11:2019(F)

des circulations d’eau parasites le long des surfaces. Ce revêtement peut être constitué d’une graisse

silicone, de vaseline enduite de poudre de bentonite ou de tout autre lubrifiant.

5.2.2.2 Perméamètre cylindrique

Un perméamètre cylindrique est constitué d’un moule cylindrique dans lequel sont ajustés des disques

drainants sur une plaque supérieure et une plaque de base. Les plaques sont pourvues de joints étanches

à l’eau et de vannes auxquelles peuvent être raccordées l’entrée et la sortie d’eau.

Deux raccords, ou plus, peuvent être installés pour relier des tubes de manomètre/piézométriques le

long du cylindre.

Si nécessaire, il convient qu’un piston traversant la plaque supérieure et pouvant être verrouillé à l’aide

d’un joint étanche à l’eau en position verticale à l’endroit où il est en contact avec le disque drainant

supérieur, soit fourni pour maintenir la hauteur de l’éprouvette durant l’essai.

Un montage typique d’un essai de perméabilité dans un perméamètre à paroi rigide cylindrique est

représenté sur la Figure 2.
Légende
1 réservoir
2 disque drainant
3 plaque de base perforée
4 éprouvette
5 surverse
6 cylindre de mesure
7 tube piézométrique

Figure 2 — Exemple de montage pour un essai à charge constante à l’aide d’un perméamètre à

paroi rigide cylindrique
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5.2.2.3 Perméamètre annulaire à œdomètre

Un perméamètre annulaire à œdomètre comprend un anneau d’œdomètre qui maintient l’éprouvette

dans un œdomètre utilisé pour des essais en compression. Un montage typique d’un essai de

perméabilité dans un perméamètre à anneau d’œdomètre est représenté sur la Figure 3.

Légende
1 anneau d’œdomètre
2 éprouvette
3 disque drainant
4 étanchéité à l’eau
5 réservoir
6 tube piézométrique
7 dispositif de charge et de mesure du déplacement vertical

Figure 3 — Exemple de montage pour un essai à charge variable à l’aide d’un perméamètre à

cellule œdométrique
5.2.3 Perméamètre à paroi flexible
5.2.3.1 Généralités

Un perméamètre à paroi flexible peut être utilisé lorsque l’éprouvette de sol doit être soumise à un essai

dans des conditions de contrainte efficace particulières et/ou lorsqu’une contre-pression sera utilisée

pour saturer entièrement l’éprouvette. L'essai peut être effectué dans un appareil triaxial normalisé.

Celui-ci doit comporter une cellule qui peut être pressurisée, un socle et un couvercle supérieur pourvu

de disques drainants et de raccords pour le système de mesure du débit d’eau et d’une membrane qui

assure l’étanchéité au niveau de la surface de l’éprouvette.

Un montage typique d’un essai de perméabilité dans un perméamètre à paroi flexible est représenté sur

la Figure 4.
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ISO 17892-11:2019(F)
Légende
1 couvercle supérieur
2 disque drainant
3 éprouvette
4 membrane
5 socle
6 pression cellulaire
7 dispositif de mesure du déplacement
8 dispositif de contrôle de la pression et de mesure du volume
Figure 4 — Exemple de montage d’un perméamètre à paroi flexible
5.2.3.2 Membranes

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. Si des membranes en caoutchouc sont

utilisées, leur diamètre non étendu doit être compris entre 95 % et 100 % du diamètre de l’éprouvette.

Les membranes sont jointes à l’aide de joints toriques au niveau du socle et du couvercle supérieur.

5.2.3.3 Circuit de pression cellulaire

Les dispositifs permettant d’appliquer la pression à la cellule et au système de contre-pression doivent

être en mesure de maintenir une pression stable avec une exactitude inférieure à la plus grande des

valeurs suivantes: 1 kPa ou 1 % de la pression absolue. La pression cellulaire totale utilisée doit être

supérieure à la somme de la contre-pression et de la pression d’entrée appliquée.

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5.2.3.4 Fluide de pression cellulaire

Il convient que, sur la durée de l’essai de perméabilité, le fluide cellulaire choisi ne pénètre pas de

façon significative à travers la membrane et ne passe pas dans l’éprouvette et qu’il n’extraie pas l’eau

interstitielle de l’éprouvette à travers la membrane.
NOTE De l'eau désaérée remplit généralement ces conditions.
5.3 Disques drainants

L’éprouvette est contenue, à ses deux extrémités, entre des disques drainants. Les disques drainants

doivent être constitués d’un matériau résistant à la corrosion et doivent permettre le libre écoulement

de l’eau, tout en empêchant l’intrusion de particules de sol dans leurs pores. Leurs surfaces supérieure

et inférieure doivent être planes, propres et intactes. Afin d’éviter que des particules de sol viennent

colmater les disques drainants, il est possible d'interposer du papier-filtre. La perméabilité de l’ensemble

disque plus papier-filtre, si ce dernier est utilisé, doit être supérieure au moins d’un ordre de grandeur,

à la perméabilité de l’éprouvette soumise à l’essai.
5.4 Propriétés de l’eau de perméation

Si le sol est sensible à la chimie de l’eau, il est recommandé d'utiliser une eau de chimie similaire à celle

de l’eau interstitielle. Si la chimie de l’eau interstitielle est inconnue, utiliser de l’eau du robinet, car sa

chimie est probablement plus proche de celle d’une eau souterraine que celle de l’eau distillée. L’eau doit

être désaérée.
5.5 Dispositifs de mesure et de contrôle
5.5.1 Hauteur de charge

La hauteur de charge de l’eau peut être mesurée comme la différence de hauteur entre la source d’eau et

la sortie d’eau.

Des transducteurs de pression différentielle ou absolue électroniques peuvent également être utilisés

pour déterminer la hauteur de charge appliquée. Il est parfois préférable d’utiliser des transducteurs

différentiels lorsque des contre-pressions élevées sont appliquées.

Si un perméamètres à paroi rigide est utilisé, il est préférable de mesurer la différence de pression

(hauteur de charge) au niveau des raccords le long de la longueur de l’éprouvette, en raison de la perte

de charge potentielle dans les tubes, les vannes et les disques de filtration. Les longueurs d’écoulement

correspondantes sont les distances entre les raccords le long du côté de l’éprouvette et il convient de les

déterminer avec une exactitude de 1 %.
5.5.2 Dispositifs de mesure du déplacement et du volume

Si la hauteur de l’éprouvette ou sa section transversale sont susceptibles de varier de manière

significative pendant l’essai et que cela affecte le calcul de la perméabilité, des dispositifs de mesure

doivent être mis en place pour mesurer les changements dimensionnels de l’éprouvette durant l’essai.

5.5.3 Dispositif de mesure du volume d’écoulement

Le volume d’eau qui traverse l’éprouvette peut être mesuré sur des tubes gradués ou à partir du poids

de l’eau expulsée. Si les mesures sont étalées sur de longues durées, il convient d’éviter l’évaporation de

l’eau depuis ces tubes ou réceptacles afin d’éviter des erreurs sur les volumes d’écoulement mesurés.

Le débit peut également être mesuré en insérant une bulle d’air dans les tubes d’entrée et de sortie,

de diamètre connu, et en mesurant le temps de parcours des bulles d’air correspondant au volume

d’écoulement. Le diamètre des tubes doit être contrôlé à la pression utilisée pour la mesure de

l’écoulement.
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ISO 17892-11:2019(F)

Si des contrôleurs de pression/volume numériques sont utilisés, les changements de volume et de

pression peuvent être enregistrés automatiquement.

Le temps entre les mesures de volume d’eau peut être mesuré à l’aide d'un chronomètre ou d'un

enregistreur de données.

La durée de la mesure doit être suffisante pour déterminer le volume d’écoulement avec une exactitude

de 10 %.
5.6 Appareillage accessoire
L’appareillage accessoire comprend:

— une balance présentant une exactitude égale à la plus grande des deux valeurs suivantes: 0,01 g ou

0,1 % de la masse pesée;
— un chronomètre présentant une résolution de 1 s;
— un thermomètre maximum/minimum présentant une résolution de 1° C;
— un appareil permettant de déterminer la teneur en eau;

L’appareillage permettant de préparer l’éprouvette comprend les éléments suivants:

— outils de découpe et de taille (par ex. un couteau aiguisé, une scie à fil tendu, une spatule, un anneau

de taille, un tour vertical);

— une règle en acier, présentant un écart maximal de rectitude de 0,1 % de sa longueur;

— une équerre ou un gabarit (par ex. une boîte à onglets), ou un moule fendu permettant d’assurer

une planéité avec une exactitude inférieure à 0,5 % de chaque dimension et avec une exactitude des

angles droits inférieure à 0,5° par rapport à l’angle droit réel;

— un pied à coulisse, analogique ou numérique, présentant une résolution égale à la plus grande des

deux valeurs suivantes: 0,1 mm ou 0,1
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.