Geotechnical investigation and testing -- Field testing

Reconnaissance et essais géotechniques -- Essais en place

L'ISO 22476-4:2012 spécifie des exigences relatives ŕ l'équipement, ŕ l'exécution et aux rapports pour un essai au pressiomčtre Ménard. Elle décrit la procédure pour conduire un essai au pressiomčtre Ménard dans des sols naturels, dans des couches traitées ou non traitées et dans des roches fragiles, sur terre ou en milieu maritime. Les résultats des essais permettent une détermination quantitative de la résistance du sol et des paramčtres de déformation. Ils peuvent fournir des informations lithologiques. Ils peuvent aussi ętre combinés avec des investigations directes (par exemple des essais conformes ŕ l'ISO 22475-1 ou comparés ŕ d'autres essais in-situ (voir l'EN 1997-2:2007, 2.4.1.4 P, 4.1 (1) P et 4.2.3(2) P). L'essai au pressiomčtre Ménard est réalisé par la dilatation radiale d'une sonde tricellulaire placée dans le sol. Au cours de l'injection de liquide dans la sonde, la dilatation des trois cellules provoque d'abord l'entrée en contact de la gaine de la sonde avec les parois du trou de forage, puis y exerce une pression, ce qui donne lieu ŕ un refoulement du sol. La pression appliquée ŕ la sonde et la dilatation volumique associée de cette derničre sont mesurées et enregistrées de maničre ŕ déterminer la relation contrainte-déformation du sol lors de l'essai. Conjointement avec les résultats des investigations conformes ŕ l'ISO 22475-1 disponibles, ou au moins avec l'identification et la description du sol conformément ŕ l'ISO 14688-1 et ŕ l'ISO 14689-1 obtenues lors des opérations d'essai au pressiomčtre, les résultats d'essai du présent document conviennent pour la caractérisation quantitative du profil de sol, qui inclut le module Ménard (EM) la pression limite (pLM) et la pression de fluage Ménard (pf). L'ISO 22476-4:2012 fait référence ŕ une sonde décrite historiquement comme la sonde de type G de 60 mm. Elle s'applique ŕ des profondeurs d'essai limitées ŕ 50 m et ŕ une pression d'essai ne dépassant pas 5 MPa.

General Information

Status
Replaced
Publication Date
26-Nov-2012
Withdrawal Date
26-Nov-2012
Technical Committee
Drafting Committee
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Completion Date
27-Nov-2012
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22476-4
First edition
2012-12-01
Geotechnical investigation and testing —
Field testing —
Part 4:
Ménard pressuremeter test
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place —
Partie 4: Essai au pressiomètre de Ménard
Reference number
ISO 22476-4:2012(E)
ISO 2012
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ISO 22476-4:2012(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2012

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electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO’s

member body in the country of the requester.
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Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22476-4:2012(E)
Contents Page

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

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

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

3 Terms, definitions and symbols ...................................................................................................................... 2

3.1 Terms and definitions ......................................................................................................................................... 2

3.2 Symbols ................................................................................................................................................................. 4

4 Equipment ............................................................................................................................................................. 6

4.1 General description ............................................................................................................................................ 6

4.2 Pressuremeter probe .......................................................................................................................................... 7

4.3 Pressure and volume control unit (CU) ....................................................................................................... 11

4.4 Connecting lines ................................................................................................................................................ 11

4.5 Injected liquid ..................................................................................................................................................... 11

4.6 Measurement and control ............................................................................................................................... 11

4.7 Data logger ..........................................................................................................................................................12

5 Test procedure ...................................................................................................................................................12

5.1 Assembling the parts .......................................................................................................................................12

5.2 Calibration and corrections ............................................................................................................................12

5.3 Pressuremeter pocket and probe placing ..................................................................................................12

5.4 Preparation for testing .....................................................................................................................................13

5.5 Establishing the loading programme ...........................................................................................................13

5.6 Establishing the differential pressure .........................................................................................................14

5.7 Expansion ............................................................................................................................................................15

5.8 Back-filling of the pockets ..............................................................................................................................15

5.9 Safety requirements .........................................................................................................................................15

6 Test results ..........................................................................................................................................................16

6.1 Data sheet and field print-out .........................................................................................................................16

6.2 Corrected pressuremeter curve ....................................................................................................................17

6.3 Calculated results .............................................................................................................................................17

7 Reporting .............................................................................................................................................................18

7.1 General .................................................................................................................................................................18

7.2 Field report ..........................................................................................................................................................18

7.3 Test report ...........................................................................................................................................................18

Annex A (normative) Geometrical features of pressuremeter probes ...............................................................20

Annex B (normative) Calibration and corrections ...................................................................................................23

Annex C (normative) Placing the pressuremeter probe in the ground ..............................................................31

Annex D (normative) Obtaining pressuremeter parameters .................................................................................38

Annex E (normative) Resolution and uncertainties ................................................................................................46

Annex F (normative) Pressuremeter test records ...................................................................................................47

Bibliography .....................................................................................................................................................................51

© ISO 2012 – All rights reserved iii
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ISO 22476-4:2012(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International

Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 22476-4 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee

CEN/TC 341, Geotechnical investigation and testing, in collaboration with Technical Committee ISO/TC 182,

Geotechnics, Subcommittee SC 1, Geotechnical testing, in accordance with the Agreement on technical

cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).

ISO 22476 consists of the following parts, under the general title Geotechnical investigation and testing —

Field testing:
— Part 1: Electrical cone and piezocone penetration test
— Part 2: Dynamic probing
— Part 3: Standard penetration test
— Part 4: Ménard pressuremeter test
— Part 5: Flexible dilatometer test
— Part 7: Borehole jack test
— Part 9: Field vane test
— Part 10: Weight sounding test [Technical Specification]
— Part 11: Flat dilatometer test [Technical Specification]
— Part 12: Mechanical cone penetration test (CPTM)
iv © ISO 2012 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 22476-4:2012(E)
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 4:
Ménard pressuremeter test
1 Scope

This part of ISO 22476 specifies the equipment requirements, execution of and reporting on the Ménard

pressuremeter test.

NOTE 1 This part of ISO 22476 fulfils the requirements for the Ménard pressurermeter test, as part of the geotechnical

investigation and testing according to EN 1997-1 and EN 1997-2.

This part of ISO 22476 describes the procedure for conducting a Ménard pressuremeter test in natural soils,

treated or untreated fills and in weak rocks, either on land or off-shore.

The pressuremeter test results of this part of ISO 22476 are suited to a quantitative determination of ground

strength and deformation parameters. They may yield lithological information. They can also be combined with

direct investigation (e.g. sampling according to ISO 22475-1) or compared with other in situ tests (see EN 1997-

2:2007, 2.4.1.4(2) P, 4.1 (1) P and 4.2.3(2) P).

The Ménard pressuremeter test is performed by the radial expansion of a tricell probe placed in the ground

(see Figure 1). During the injection of the liquid volume in the probe, the inflation of the three cells first brings

the outer cover of the probe into contact with the pocket wall and then presses on them resulting in a soil

displacement. Pressure applied to and the associated volume expansion of the probe are measured and

recorded so as to obtain the stress-strain relationship of the soil as tested.

Together with results of investigations with ISO 22475-1 being available, or at least with identification and

description of the ground according to ISO 14688-1 and ISO 14689-1 obtained during the pressuremeter test

operations, the test results of this part of ISO 22476 are suited to the quantitative determination of a ground

profile, including
— the Ménard E
modulus,
— the Ménard limit pressure p and
— the Ménard creep pressure p .

This part of ISO 22476 refers to a probe historically described as the 60 mm G type probe. This part of

ISO 22476 applies to test depths limited to 50 m and test pressure limited to 5 MPa.

NOTE 2 Ménard pressuremeter tests are carried out with other probe diameters and pocket dimensions such as shown

below.
Probe Drilling diameter (mm)
Designation Diameter (mm) min max
AX 44 46 52
BX 58 60 66
NX 70/74 74 80
Two alternative methods of measurement are provided as follows.
— Procedure A: data are recorded manually.
— Procedure B: data are recorded automatically.
© ISO 2012 – All rights reserved 1
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ISO 22476-4:2012(E)
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document

(including any amendments) applies.

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

Identification and description

ISO 14689-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of rock — Part 1:

Identification and description

ISO 22475-1, Geotechnical investigation and testing — Sampling methods and groundwater measurements —

Part 1: Technical principles for execution
ENV 13005:1999, Guide to the expression of uncertainty in measurement
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1.1
pressuremeter

whole equipment which is used to carry out a Ménard pressuremeter test, excluding the means necessary to

place the pressuremeter probe into the ground

NOTE 1 A pressuremeter includes a pressuremeter probe, a pressure and volume control unit, called CU, lines to

connect the probe to the CU and, in the case of procedure B, a data logger which is either built into the CU or linked to it.

NOTE 2 See Figure 2.
3.1.2
pressuremeter test pocket

circular cylindrical cavity formed in the ground to receive a pressuremeter probe

3.1.3
pressuremeter borehole

borehole in which pressuremeter pockets with circular cross sections are made in the ground, and into which

the pressuremeter probe is to be placed
3.1.4
pressuremeter test

process during which a pressuremeter probe is inflated in the ground and the resulting pocket expansion is

measured by volume as a function of time and pressure increments according to a defined programme

NOTE See Figure 4 and F.1.
3.1.5
pressuremeter sounding

whole series of sequential operations necessary to perform Ménard pressuremeter testing at a given location,

i.e. forming pressuremeter test pockets and performing pressuremeter tests in them

NOTE See F.2.
3.1.6
pressuremeter pressure reading, p

pressure p as read at the CU elevation in the liquid circuit supplying the central measuring cell

2 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22476-4:2012(E)
3.1.7
pressure loss

difference between the pressure inside the probe and the pressure applied to the pocket wall

3.1.8
volume loss

difference between the volume actually injected into the probe and the volume read on the measuring device

3.1.9
raw pressuremeter curve

graphical plot of the injected volumes recorded at time 60 s, V , versus the applied pressure at each

pressure hold, p
3.1.10
corrected pressuremeter curve
graphical plot of the corrected volume V versus the corrected pressure p
NOTE See Figure 5.
3.1.11
Ménard creep

difference in volumes recorded at 60 s and at 30 s at each pressure hold: V − V = ΔV

60 30 60/30
3.1.12
corrected Ménard creep curve

graphical plot of the corrected Ménard creep versus the corrected applied pressure at each pressure hold

NOTE See Figure 5.
3.1.13
pressuremeter log

graphical report of the results of the pressuremeter tests performed in pockets at a succession of depths in the

same pressuremeter borehole, together with all the information gathered during the drilling

NOTE See Annex F.
3.1.14
Ménard pressuremeter modulus, E

E-modulus obtained from the section between (p V ) and (p V ) of the pressuremeter curve

1, 1 2, 2
NOTE See Figure 5 and Annex D.
3.1.15
Ménard pressuremeter limit pressure, p

pressure at which the volume of the test pocket at the depth of the measuring cell has doubled its original volume

NOTE See Annex D.
3.1.16
pressuremeter creep pressure, p
pressure derived from the creep curve
NOTE See Annex D.
3.1.17
operator
qualified person who carries out the test
3.1.18
casing

lengths of tubing inserted into a borehole to prevent the hole caving in or to prevent the loss of flushing medium

to the surrounding formation, above pocket location
© ISO 2012 – All rights reserved 3
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ISO 22476-4:2012(E)
3.2 Symbols
For the purposes of this document, the symbols given in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols
Symbol Description Unit
a Apparatus volume loss coefficient cm /MPa
d Outside diameter of the inner part of the probe with slotted tube mm

d Inside diameter of the calibration cylinder used for the volume loss calibration mm

Outside diameter of the central measuring cell, including any additional protection such as a

d mm
slotted tube
d Drilling tool diameter mm

e Wall thickness of the calibration cylinder used for the volume loss calibration mm

l Length of the calibration cylinder used for the volume loss calibration mm
l Length of each guard cell mm

l Length of each guard cell for a short central measuring cell pressuremeter probe mm

l Length of each guard cell for a long central measuring cell pressuremeter probe mm

l Length along the tube axis of the slotted section of the slotted tube mm

l Length of the central measuring cell of the probe, measured after fitting the membrane mm

l Length of the short central measuring cell after fitting the membrane mm
l Length of the long central measuring cell after fitting the membrane mm
m Minimum value, strictly positive, of the m slopes cm /MPa
E i

Slope of the corrected pressuremeter curve between the two points with coordinates (p ,

i-1
m cm /MPa
V ) and (p , V ).
i-1 i i
p Pressure applied by the probe to the ground after correction MPa

p Correction for membrane stiffness usually called pressure loss of the probe MPa

p Pressure at the origin of the segment exhibiting the slope m MPa
E E
p Ultimate pressure loss of the probe MPa
p Pressuremeter creep pressure MPa

Gas pressure applied by the control unit indicator to the guard cells of the pressuremeter

p MPa
probe

Hydrostatic pressure between the control unit indicator and the central measuring cell of the

p MPa
pressuremeter probe
p Gas pressure in the guard cells MPa
p Ménard pressuremeter limit pressure of the ground MPa
p * Ménard net pressuremeter limit pressure of the ground MPa

p Ménard pressuremeter limit pressure as extrapolated by the hyperbolic best fit method MPa

LMH

p Ménard pressuremeter limit pressure as extrapolated by the double hyperbolic method MPa

LMDH

p Ménard pressuremeter limit pressure as extrapolated by the reciprocal curve method MPa

LMR

p Pressure loss of the central measuring cell membrane for a specific expansion MPa

p Pressure reading at the CU transducer elevation in the central measuring cell liquid circuit MPa

p Liquid pressure in the central measuring cell of the pressuremeter probe MPa
p Target pressure for each pressure hold according to loading programme MPa

p Corrected pressure at the origin of the pressuremeter modulus pressure range MPa

p Corrected pressure at the end of the pressuremeter modulus pressure range MPa
t Time s
t Time required for incrementing to the next pressure hold s
t Time the loading pressure level is held s
4 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22476-4:2012(E)
Table 1 (continued)
Symbol Description Unit
u Pore water pressure in the ground at the depth of the test MPa
z Elevation, positively counted above datum m

z Elevation of the pressure measuring device for the liquid injected in the measuring cell m

Elevation of the pressure measuring device for the gas injected in the guard cells of the

z m
pressuremeter probe

z Elevation of the ground surface at the location of the pressuremeter sounding m

z Elevation of the measuring cell centre during testing m

z Elevation of the ground water table (or free water surface in a marine or river environment) m

CU Pressure and volume control unit —
Type of pressuremeter probe where the three cells are formed by three separate
E —
membranes in line
E Ménard pressuremeter modulus MPa

Type of pressuremeter probe where the central measuring cell is formed by a dedicated

G —

membrane over which an external membrane is fitted to form the guard cells (see Figure 2)

K Coefficient of earth pressure at rest at the test depth —

Value, after zeroing and data correction, of the volume injected in the central measuring cell

V cm
and measured 60 s after starting a pressure hold

V Original volume of the central measuring cell, including the slotted tube, if applicable cm

V The average corrected volume between V and V cm
m 1 2
V Volume obtained in the volume loss calibration test (see Figure B.2) cm

Value, after data correction, of the volume injected in the central measuring cell for pressure

V cm

Value, after data correction, of the volume injected in the central measuring cell when the

V cm
original volume of the pressuremeter cavity has doubled
V Volume injected in the probe as read on the CU, before data correction cm
V Volume of the central measuring cell possibly including the slotted tube cm

V Corrected volume at the origin of the pressuremeter modulus pressure range (see Figure 5) cm

V Corrected volume at the end of the pressuremeter modulus pressure range cm

Volume injected in the central measuring cell as read 30 s after the beginning of the

V cm
pressure hold

Volume injected in the central measuring cell as read 60 s after the beginning of the

V cm
pressure hold
β Coefficient used to determine the pressuremeter modulus pressure range —
Unit weight of soil at the time of testing KN/m
γ Unit weight of the liquid injected in the central measuring cell KN/m
γ Unit weight of water KN/m
λ Rate of change of pressure head of gas at p per metre depth m
g k
ν Poisson’s ratio —
σ Total vertical stress in the ground at test depth kPa
σ Total horizontal stress in the ground at test elevation kPa
Δp Loading pressure increment MPa
Δp Initial pressure increment MPa

Injected volume change from 30 s to 60 s after reaching the pressure hold − the Ménard

ΔV cm
60/30
creep
ΔV 60 s injected volume change between successive pressure holds cm
60/60
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ISO 22476-4:2012(E)
4 Equipment
4.1 General description
The principle of the Ménard pressuremeter test is shown in Figure 1.
Key
1 ground surface
2 ground
3 pocket
4 expanding pressuremeter probe
p applied pressure
A–A axial section
B–B cross section
Figure 1 — Principle of a Ménard pressuremeter test
6 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22476-4:2012(E)
The pressuremeter as shown schematically in Figure 2 shall include:
— tri-cell probe;
— string of rods to handle the probe;
— control unit (CU);
— lines connecting the control unit to the probe.
The control unit (CU) shall include:

— equipment to pressurize, and so to inflate the probe, and to maintain constant pressures as required

during the test;

— equipment to maintain an appropriate pressure difference between the central measuring cell and the

guard cells;

— device which permits the direct reading and, in the case of procedure B, the automatic recording of the

parameters to be measured: time, pressure and volume.

The pressure measuring devices for the liquid in the central measuring cell and for the gas in the guard cells

shall be located either
— above the ground surface, or

— inside the probe, less than 1 m above the centre of the central measuring cell.

In the first case, the CU shall be provided with means to check the stabilized pressure value at the probe.

Some means of measuring the depth of the test with appropriate accuracy shall be provided.

4.2 Pressuremeter probe
Two types of probe shall be used according to ground type and condition:
— probe with a flexible cover;

— probe with a flexible cover and either an additional more rigid protection or a slotted steel tube.

These probes are described in Figure 3 a) and Figure 3 b), respectively, and their geometrical features are

given in Table A.1.

When the probe is driven or pushed into the ground (see C.3), it shall be fitted with the more rigid protection or

a slotted tube together with a extension tube completed by either a point or a cutting shoe.

NOTE If no slotted tube is involved, the probe body must be designed to withstand driving or pushing.

3 3

The probe shall be capable of a volumetric expansion of at least 700 cm (550 cm for a probe with a short

central measuring cell within a slotted tube).
© ISO 2012 – All rights reserved 7
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ISO 22476-4:2012(E)
Key
1 control unit (CU): 5 pressuremeter probe:

1a pressurization, differential pressurization and injection devices 5a upper guard cell

1b pressure and volume measuring devices 5b central measuring cell

1c acquisition, storage and printing out of the data (required for procedure B) 5c lower guard cell

2 connecting lines: 6 ground
2a line for liquid injection 7 pressuremeter test pocket
2b line for gas injection 8 probe body, hollow
3 depth measurement system 9 probe rod coupling
4 rods
Figure 2 — Diagram of a Ménard pressuremeter
8 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 22476-4:2012(E)
4.2.1 Probe with flexible cover

The probe shall be made up of three cylindrical cells of circular cross-section along the same axis (see

Figure A.1). During a test these cells shall expand simultaneously against the pocket wall. The probe includes:

— one central measuring cell, with an outside diameter d and a length l (l for a “long probe” or l for short

c c cl cs

probe – see Table A.1), which shall expand radially in a pocket and shall apply a uniform stress to the

pocket wall. This cell shall be inflated by injecting a liquid which is assumed to be incompressible;

— two guard cells with an outside diameter d and a length l (l or l ) located above and below the central

g g gl gs

measuring cell. These cells shall be designed to apply to the pocket wall a stress close to, but not greater

than, the stress induced by the central measuring cell. These cells shall be inflated by gas pressure.

The probe shall consist of a hollow steel core with passages to inject the proper fluids to inflate the cells. The

probe shall be fitted with a central measuring cell membrane and a flexible cover sleeve. The steel core, on

its outside curved surface, shall usually bear a network of grooves which uniformly distribute the liquid in the

central measuring cell under the membrane. To this core shall be fixed the membrane and the flexible cover.

The top of the core shall be threaded and coupled to the string of rods handling the probe from ground level;

the central measuring cell membrane shall isolate the fluid in the central measuring cell from the gas of the

guard cells. The flexible cover which overlies the central measuring cell membrane shall give form to the guard

cells. A flexible protection made of thin steel strips usually 17 mm wide either overlapping (up to half-way) or

isolated, running between fixing rings (see Figure A.1) may be added over the cover. Fluid lines shall connect

the probe cells to the pressure and volume control unit (CU). The drain tap of the measuring cell shall protrude

from the bottom of the steel core.

NOTE The flexible protection may be added to reduce damage to the cover from sharp fragments protruding from

the pocket wall.
4.2.2 Probe with slotted tube
This probe shall consist of two parts:

— an inner part which shall be an assembly of three cylindrical cells of circular cross-section along the

same axis; and

— an outer part which shall be made of a slotted steel tube (see Figure A.1). When this slotted tube is pushed

or driven into the soil it shall be fitted with an extension pipe ending with a point or a cutting shoe.

The inner part includes:

— one central measuring cell, with an outside diameter d and a length l (l for a “long probe” or l for short

c c cl cs

probe – see Table A.1), which shall expand radially in the slotted tube and shall apply a uniform stress to

the tube wall. This cell shall be inflated by injecting a liquid which is assumed to be incompressible;

— two guard cells with an outside diameter d and a length l (l or l ), located above and below the central

g g gl gs

measuring cell. These cells shall be designed to apply to the slotted tube wall a stress close to, but not

greater than, the stress induced by the central measuring cell. These cells shall be inflated by gas pressure.

During a test these cells shall act simultaneously on the inside wall of the slotted tube, which shall transfer the

stresses to the pocket wall.

The outside steel tube shall carry at least six axial or helical slots evenly distributed round the circumference

(Figure 3 b).The tube slotted length l is measured along the tube axis. This length shall be the greater of:

1,3 (l + 2 l ) or 800 mm
c g

Before and after expansion, the opening of each slot of the tube shall be less than or equal to 0,4 mm. After

expansion the slotted tube and the slots shall be able to recover their original shape and size.

The assembly within the slotted tube shall be located by flexible spacers so as to allow the probe to expand

radially with a minimum of resistance.
© ISO 2012 – All rights reserved 9
------------------
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 22476-4
Première édition
2012-12-01
Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais en place —
Partie 4:
Essai au pressiomètre Ménard
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 4: Ménard pressuremeter test
Numéro de référence
ISO 22476-4:2012(F)
ISO 2012
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ISO 22476-4:2012(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2012

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Publié en Suisse
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ISO 22476-4:2012(F)
Sommaire Page

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

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

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

3 Termes, définitions et symboles .......................................................................................................................................................... 2

3.1 Termes et définitions ......................................................................................................................................................................... 2

3.2 Symboles ...................................................................................................................................................................................................... 4

4 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 7

4.1 Description générale .......................................................................................................................................................................... 7

4.2 Sondes du pressiomètre.................................................................................................................................................................. 8

4.3 Contrôleur pression-volume (CPV) ....................................................................................................................................11

4.4 Tubulure ....................................................................................................................................................................................................11

4.5 Liquide injecté ......................................................................................................................................................................................11

4.6 Moyens de mesure et de contrôle ........................................................................................................................................13

4.7 Enregistreur des données...........................................................................................................................................................13

5 Mode opératoire d’essai.............................................................................................................................................................................14

5.1 Assemblage .............................................................................................................................................................................................14

5.2 Étalonnage et correction .............................................................................................................................................................14

5.3 Placement de la sonde et forage pressiométrique ................................................................................................14

5.4 Préparation de l’essai .....................................................................................................................................................................14

5.5 Établissement du programme de chargement .........................................................................................................15

5.6 Établissement de la pression différentielle .................................................................................................................16

5.7 Expansion .................................................................................................................................................................................................16

5.8 Remblayage du forage ....................................................................................................................................................................17

5.9 Exigences de sécurité .....................................................................................................................................................................17

6 Résultats d’essai .................................................................................................................................................................................................18

6.1 Fiches de données et imprimé sur le terrain .............................................................................................................18

6.2 Courbe corrigée du pressiomètre ........................................................................................................................................19

6.3 Résultats par le calcul ....................................................................................................................................................................20

7 Rapports .....................................................................................................................................................................................................................20

7.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................20

7.2 Rapport de terrain ............................................................................................................................................................................20

7.3 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................20

Annexe A (normative) Caractéristiques géométriques des sondes du pressiomètre ....................................23

Annexe B (normative) Étalonnage et correction ...................................................................................................................................26

Annexe C (normative) Placement de la sonde du pressiomètre dans le sol .............................................................34

Annexe D (normative) Détermination des caractéristiques du pressiomètre ......................................................42

Annexe E (normative) Exactitude et incertitudes ................................................................................................................................50

Annexe F (normative) Rapport d’essais pressiométriques .......................................................................................................51

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................55

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ISO 22476-4:2012(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne

la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives

ISO/CEI, Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de

Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.

Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités

membres votants.

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de

ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L’ISO 22476-4 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 341, Enquête géotechnique et test, du Comité

européen de normalisation, en collaboration avec le Comité technique ISO/TC 182, Géotechnique, sous-

comité SC 1, Recherches et essais géotechniques, conformément à l’Accord de coopération technique entre

l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).

L’ISO 22476 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Reconnaissance et essais

géotechniques — Essais en place:
— Partie 1: Essais de pénétration au cône électrique et au piézocône
— Partie 2: Essais de pénétration dynamique
— Partie 3: Essai de pénétration au carottier
— Partie 4: Essai au pressiomètre Ménard
— Partie 5: Essai au dilatomètre flexible
— Partie 7: Essai au dilatomètre rigide diamétral
— Partie 9: Essai au scissomètre de chantier
— Partie 10: Essai de sondage par poids [Spécification technique]
— Partie 11: Essai au dilatomètre plat [Spécification technique]
— Partie 12: Essai de pénétration statique au cône à pointe mécanique
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NORME INTERNATIONALE ISO 22476-4:2012(F)
Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place —
Partie 4:
Essai au pressiomètre Ménard
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 22476 spécifie des exigences relatives à l’équipement, à l’exécution et aux

rapports pour un essai au pressiomètre Ménard.

NOTE 1 La présente partie de l’ISO 22476 répond aux exigences d’un essai au pressiomètre Ménard, en tant que

partie de la reconnaissance et des essais géotechniques conformément à l’EN 1997-1 et à l’EN 1997-2.

La présente partie de l’ISO 22476 décrit la procédure pour conduire un essai au pressiomètre Ménard

dans des sols naturels, dans des couches traitées ou non traitées et dans des roches fragiles, sur terre

ou en milieu maritime.

Les résultats des essais au pressiomètre de la présente partie de l’ISO 22476 permettent une

détermination quantitative de la résistance du sol et des paramètres de déformation. Ils peuvent fournir

des informations lithologiques. Ils peuvent aussi être combinés avec des investigations directes, par

exemple des essais conformes à l’ISO 22475-1 ou comparés à d’autres essais in-situ (voir l’EN 1997-2:2007,

2.4.1.4 P, 4.1 (1) P et 4.2.3(2) P).

L’essai au pressiomètre Ménard est réalisé par la dilatation radiale d’une sonde tricellulaire placée dans

le sol (voir Figure 1). Au cours de l’injection de liquide dans la sonde, la dilatation des trois cellules

provoque d’abord l’entrée en contact de la gaine de la sonde avec les parois du trou de forage, puis y

exerce une pression, ce qui donne lieu à un refoulement du sol. La pression appliquée à la sonde et la

dilatation volumique associée de cette dernière sont mesurées et enregistrées de manière à déterminer

la relation contrainte-déformation du sol lors de l’essai.

Conjointement avec les résultats des investigations conformes à l’ISO 22475-1 disponibles, ou au moins

avec l’identification et la description du sol conformément à l’ISO 14688-1 et à l’ISO 14689-1 obtenues

lors des opérations d’essai au pressiomètre, les résultats d’essai du présent document conviennent pour

la caractérisation quantitative du profil de sol, qui inclut
— le module Ménard, E ,
— la pression limite Ménard, p , et
— la pression de fluage Ménard, p .

La présente partie de l’ISO 22476 fait référence à une sonde décrite historiquement comme la sonde de

type G de 60 mm. La présente partie de l’ISO 22476 s’applique à des profondeurs d’essai limitées à 50 m

et à une pression d’essai ne dépassant pas 5 MPa.

NOTE 2 Les essais pressiométriques Ménard sont réalisés avec d’autres diamètres de sonde et dimensions de

cavité, comme noté ci-après.
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ISO 22476-4:2012(F)
Sonde Diamètre de forage
Désignation Diamètre min max
AX 44 46 52
BX 58 60 66
NX 70/74 74 80
Deux procédures alternatives sont fournies:
— procédure A: les données sont consignées manuellement;
— procédure B: les données sont enregistrées automatiquement.
2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour

les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition

du document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des

sols — Partie 1: Dénomination et description

ISO 14689-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des

roches — Partie 1: Dénomination et description

ISO 22475-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages

piézométriques — Partie 1: Principes techniques des travaux
ENV 13005:1999, Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

3.1.1
pressiomètre

ensemble de l’appareillage utilisé pour la réalisation d’un essai au pressiomètre Ménard, indépendamment

des moyens nécessaires pour la mise en place de la sonde pressiométrique dans le terrain

Note 1 à l’article: Un pressiomètre comporte une sonde pressiométrique, un contrôleur pression-volume appelé

CPV, des tubes de raccordement de la sonde au CPV et, dans le cas de la procédure B, un système d’enregistrement

incorporé au CPV ou rapporté sur celui-ci.
Note 2 à l’article: Voir Figure 2.
3.1.2
cavité pressiométrique

cavité cylindrique de section circulaire formée dans le sol pour y recevoir une sonde

3.1.3
forage pressiométrique

trou de forage dans lequel est réalisée une série de cavités cylindriques de section circulaire et à

l’intérieur desquelles est placée la sonde pressiométrique
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ISO 22476-4:2012(F)
3.1.4
essai pressiométrique

processus qui consiste à dilater une sonde cylindrique dans le terrain en appliquant des paliers de

pression conformément à un programme défini et à mesurer la variation du volume en résultant en

fonction du temps
Note 1 à l’article: Voir Article F.1 et Figure 4.
3.1.5
sondage pressiométrique

ensemble des opérations successives nécessaires pour réaliser un essai pressiométrique Ménard

à un emplacement donné, à savoir l’exécution d’un forage pressiométrique et la réalisation d’essais

pressiométriques dans ce forage
Note 1 à l’article: Voir Article F.2.
3.1.6
pression pressiométrique lue, p

pression dans le circuit d’injection du liquide alimentant la cellule centrale lue au niveau du contrôleur

pression-volume (CPV)
3.1.7
résistance propre
perte de pression

différence entre la pression dans la sonde et la pression appliquée aux parois du trou de forage

3.1.8
dilatation propre
perte de volume

différence entre le volume injecté dans la sonde et le volume lu sur l’appareil de mesure

3.1.9
courbe pressiométrique brute

représentation graphique des valeurs du volume injecté V dans la sonde, en fonction de la pression

appliquée au terrain, notée 60 s après le début de chaque palier de pression, p
3.1.10
courbe pressiométrique corrigée

représentation graphique du volume corrigé V en fonction de la pression corrigée p

Note 1 à l’article: Voir Figure 5.
3.1.11
fluage Ménard

différence des volumes enregistrés à 60 s et à 30 s lors de chaque palier de pression: V – V = ΔV

60 30 60/30
3.1.12
courbe de fluage Ménard corrigée

représentation graphique du fluage Ménard corrigé en fonction de la pression appliquée corrigée à

chaque palier de pression
Note 1 à l’article: Voir Figure 5.
3.1.13
sondage pressiométrique

représentation graphique des résultats des essais pressiométriques réalisés à différents niveaux au

cours d’un même forage pressiométrique, accompagnée des informations qui ont été recueillies pendant

cette opération
Note 1 à l’article: Voir Annexe F.
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3.1.14
module pressiométrique Ménard, E

module E calculé sur le segment entre (p V ) et (p V ) de la courbe pressiométrique

1, 1 2, 2
Note 1 à l’article: Voir Annexe D et Figure 5.
3.1.15
pression limite pressiométrique Ménard, p

pression correspondant, à la profondeur de la cellule de mesure, à celle qui entraîne le doublement du

volume de la cavité initiale
Note 1 à l’article: Voir Annexe D.
3.1.16
pression de fluage pressiométrique, p
pression déterminée d’après la courbe de fluage
Note 1 à l’article: Voir Annexe D.
3.1.17
opérateur
personne qualifiée réalisant l’essai
3.1.18
tubage

longueurs de tube introduites dans un trou de forage pour empêcher le trou de s’ébouler ou pour éviter

la perte de fluide de forage vers la formation environnante, au-dessus de la cavité

3.2 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles du Tableau 1 s’appliquent.
Tableau 1 — Symboles
Symbole Description Unité
a Coefficient d’expansion propre de l’appareillage cm /MPa
d Diamètre extérieur de la partie interne de la sonde avec tube fendu mm

d Diamètre intérieur du tube utilisé pour l’étalonnage lors de l’essai d’expansion mm

propre de l’appareillage

d Diamètre extérieur de la cellule centrale, y compris son habillage souple éven- mm

tuel
d Diamètre de l’outil de forage mm

e Épaisseur du tube utilisé pour l’étalonnage lors de l’essai d’expansion propre mm

de l’appareillage

l Longueur du tube utilisé pour l’étalonnage lors de l’essai d’expansion propre mm

de l’étalonnage
l Longueur de chaque cellule de garde mm
l Longueur de chaque cellule de garde de la sonde pressiométrique courte mm
l Longueur de chaque cellule de garde de la sonde pressiométrique longue mm
l Longueur projetée sur l’axe longitudinal de la partie fendue du tube fendu mm

l Longueur de la cellule centrale de la sonde, mesurée après montage de la mem- mm

brane
l Longueur de la petite cellule centrale après montage de la membrane sur une mm
sonde courte
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Tableau 1 (suite)
Symbole Description Unité
l Longueur de la longue cellule centrale après montage de la membrane sur une mm
sonde longue
m Valeur minimale, strictement positive, des pentes m cm /MPa
E i

m Pente de la courbe pressiométrique corrigée délimitée par les points de coor- cm /MPa

données (p , V ) et (p , V )
i-1 i-1 i i
p Pression appliquée par la sonde au terrain après correction MPa
p Correction due à la membrane, généralement appelée résistance propre de la MPa
sonde
p Pression à l’origine du segment de pente m MPa
E E
p pression limite propre de la sonde MPa
p Pression de fluage pressiométrique MPa

p Pression du gaz appliquée par l’indicateur au contrôleur pression-volume CPV MPa

aux cellules de garde de la sonde pressiométrique

p Pression hydrostatique entre l’indicateur au contrôleur pression-volume CPV MPa

et la cellule centrale de la sonde pressiométrique
p Pression du gaz dans les cellules de garde MPa
p Pression limite pressiométrique Ménard du terrain MPa
p * Pression limite pressiométrique Ménard nette du terrain MPa
p Pression limite pressiométrique Ménard extrapolée selon la méthode de la MPa
LMH
régression hyperbolique
p Pression limite pressiométrique Ménard extrapolée selon la méthode hyper- MPa
LMDH
bolique double
p Pression limite pressiométrique Ménard extrapolée selon la méthode de la MPa
LMR
courbe inverse

p Pression due à la résistance propre de la membrane de la cellule centrale pour MPa

une expansion spécifique

p Relevé de pression à la cote altimétrique du capteur dans le circuit d’injection MPa

du liquide de la cellule centrale

p Pression du liquide régnant dans la cellule centrale de la sonde pressiomé- MPa

trique
p Pression à atteindre d’après le programme de chargement MPa

p Pression corrigée correspondant à l’origine de la plage sur laquelle est déter- MPa

miné le module pressiométrique
p Pression corrigée correspondant à l’extrémité de la plage sur laquelle est MPa
déterminé le module pressiométrique
t Temps s
t Temps requis pour l’incrémentation du prochain palier de pression s
t Temps pendant lequel le niveau de chargement de pression est maintenu s
u Pression de l’eau interstitielle dans le terrain au niveau d’essai MPa
z Cote altimétrique, comptée positivement vers le haut m

z Cote altimétrique du dispositif de prise de pression du liquide injecté dans la m

cellule de mesure
z Cote altimétrique du dispositif de prise de pression du gaz injecté dans les m
cellules de garde de la sonde pressiométrique
z Cote altimétrique du terrain naturel à l’emplacement du trou de forage pres- m
siométrique
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Tableau 1 (suite)
Symbole Description Unité
z Cote altimétrique du milieu de la cellule de mesure lors de l’essai m
z Cote altimétrique du niveau de la nappe (ou du plan d’eau en site aquatique) m
CPV Contrôleur pression-volume —
E Type de sonde pressiométrique dans laquelle les trois cellules sont formées —
par trois membranes séparées juxtaposées
E Module pressiométrique Ménard MPa

G Type de sonde pressiométrique dans laquelle la cellule centrale est formée par —

une membrane spécialisée sur laquelle une membrane externe est fixée pour
former les cellules de garde (voir Figure 2)
K Coefficient de pression des terres au repos à la profondeur de l’essai —

V Valeur, après remise à zéro et correction des données, du volume injecté dans cm

la cellule centrale et mesuré 60 s après le début d’un palier de pression
V Volume initial conventionnel de la cellule centrale de mesure y compris son cm
éventuel habillage
V Volume moyen corrigé entre V et V cm
m 1 2
V Volume déterminé lors de l’essai d’étalonnage de l’expansion propre de cm
l’appareillage(voir Figure B.2)

V Valeur, après corrections, du volume injecté dans la cellule centrale correspon- cm

dant à la pression pE.

V Valeur, après corrections, du volume injecté dans la cellule centrale de mesure cm

correspondant au doublement du volume initial de la cavité pressiométrique
V Volume injecté dans la sonde (avant correction des données) lu sur le CPV cm
V Volume de la cellule de mesure centrale pouvant inclure le tube fendu cm

V Volume corrigé correspondant au début de la plage sur laquelle est déterminé cm

le module pressiométrique (voir Figure 5)

V Volume corrigé correspondant à l’extrémité de la plage sur laquelle est déter- cm

miné le module pressiométrique

V Volume injecté dans la cellule centrale de mesure 30 s après le début du palier cm

V Volume injecté dans la cellule centrale de mesure 60 s après le début du palier cm

β Coefficient servant au calcul de la plage pressiométrique conventionnelle —
γ Poids volumique du terrain au moment de l’essai KN/m
γ Poids volumique du liquide injecté dans la cellule centrale de mesure KN/m
γ Poids volumique de l’eau KN/m
λ Coefficient de compressibilité du gaz sous pk par mètre de profondeur m
ν Coefficient de Poisson —
σ Contrainte totale verticale du terrain à la profondeur de l’essai kPa
σ Contrainte totale horizontale du terrain à la cote altimétrique de l’essai kPa
Δp Pas de pression MPa
Δp Pas de pression initial MPa

ΔV Variation de volume injecté entre 30 s et 60 s au cours d’un même palier de cm

60/30
pression – caractéristique de fluage
ΔV Variation de volume injecté à 60 s entre deux paliers consécutifs cm
60/60
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4 Appareillage
4.1 Description générale
Le principe d’un essai au pressiomètre Ménard est montré à la Figure 1.
Légende
1 surface du sol p pression appliquée
2 sol A-A section axiale
3 cavité pressiométrique B-B section transverse
4 sonde pressiométrique en dilatation
Figure 1 — Principe d’un essai au pressiomètre Ménard
Le pressiomètre, représenté à la Figure 2, doit comprendre:
— une sonde tricellulaire;
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— un train de tiges de manœuvre de la sonde;
— un contrôleur pression-volume (CPV);
— la tubulure reliant le CPV à la sonde.
Le contrôleur pression-volume (CPV) doit comporter:

— un système de mise en pression et de dilatation de la sonde, capable de maintenir des pressions

constantes comme requis lors de l’essai;

— un système permettant de maintenir une différence de pression appropriée entre la cellule centrale

de mesure et les cellules de garde;

— un dispositif permettant la lecture directe et, dans le cas de la procédure B, l’enregistrement

automatique des caractéristiques à mesurer: temps, pression et volume.

Les dispositifs de mesurage de la pression du liquide dans la cellule centrale et du gaz dans les cellules

de garde sont situés:
— soit en surface;

— soit à l’intérieur de la sonde, à moins de 1 m du milieu de la cellule centrale de mesure.

Dans le premier cas, le CPV doit être muni de moyens permettant de contrôler la valeur de la pression

stabilisée dans la sonde considérée.

Il faut, en outre, disposer de moyens permettant de déterminer la profondeur de l’essai avec

l’exactitude requise.
4.2 Sondes du pressiomètre
Deux types de sonde doivent être utilisés selon la nature et l’état du terrain:
— sonde à gaine souple;

— sonde à gaine souple associée à une protection plus rigide ou à un tube fendu en acier.

Ces sondes sont respectivement décrites aux Figures 3 a) et 3 b), et leurs caractéristiques géométriques

sont données au Tableau A.1.

Lorsque la sonde est battue ou foncée dans le sol (voir C.3), elle doit être équipée d’une protection plus

rigide ou d’un tube fendu avec une allonge terminée par une pointe ou un chanfrein extérieur.

NOTE Si un tube fendu n’est pas utilisé, le corps de la sonde doit être dimensionné pour résister au fonçage

ou à la battue.
3 3

La sonde doit pouvoir être dilatée d’au moins 700 cm (550 cm pour une sonde dotée d’une cellule

centrale courte et placée dans un tube fendu).
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Légende

1 contrôleur pression-volume: 1a, app. de pressurisation, pressurisation différentielle et injection; 1b, app. de

mesure de pression et volume; 1c, acquisition, stockage et impression des données (requis pour proc. B)

2 tubes de connexion: 2a, tube pour injection de liquide; 2b, tube pour injection de gaz

3 système de mesure de la profondeur
4 tiges

5 sonde pressiométrique: 5a, cellule de garde sup.; 5b, cellule de mesure centrale; 5c, cellule de garde inf.

6 sol
7 cavité d’essai au pressiomètre
8 corps de la sonde, âme creuse
9 barre de couplage de la sonde
Figure 2 — Schéma d’un pressiomètre Ménard
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ISO 22476-4:2012(F)
4.2.1 Sonde à gaine souple

La sonde doit comprendre trois cellules cylindriques de section circulaire et de même axe (voir Figure A.1).

Au cours de l’essai, ces cellules agissent simultanément sur la paroi de forage. La sonde comprend:

— une cellule centrale de mesure, de diamètre extérieur d et de longueur l (l pour une «sonde

c c cl

longue» ou l pour une «sonde courte» — voir Tableau A.1), qui doit pouvoir se déformer radialement

dans un forage et appliquer une contrainte uniforme à la paroi de forage. Elle doit être dilatée par

injection d’un liquide supposé être incompressible;

— deux cellules de garde de diamètre extérieur d et de longueur l (l ou l ), situées de part et d’autre

g g gl gs
de la cellule centrale de mesure et destinées à app
...

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