ISO 22476-4:2012

Geotechnical investigation and testing - Field testing - Part 4: Ménard pressuremeter test

Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place — Partie 4: Essai au pressiomètre Ménard

L'ISO 22476-4:2012 spécifie des exigences relatives à l'équipement, à l'exécution et aux rapports pour un essai au pressiomètre Ménard. Elle 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 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. 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 (EM) la pression limite (pLM) et la pression de fluage Ménard (pf). L'ISO 22476-4:2012 fait référence à une sonde décrite historiquement comme la sonde de type G de 60 mm. Elle s'applique à des profondeurs d'essai limitées à 50 m et à une pression d'essai ne dépassant pas 5 MPa.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 26-Nov-2012
• Withdrawal Date: 26-Nov-2012
• ICS: 93.020 - Earthworks. Excavations. Foundation construction. Underground works
• Technical Committee: ISO/TC 182 - Geotechnics
• Drafting Committee: ISO/TC 182 - Geotechnics
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 01-Sep-2021
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Revised: ISO 22476-4:2021 - Geotechnical investigation and testing - Field testing - Part 4: Prebored pressuremeter test by Ménard procedure
• Effective Date: 07-Apr-2018

Standards Content (Sample)

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 2012
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
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E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved

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
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)
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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,
M
— the Ménard limit pressure p and
LM
— the Ménard creep pressure p .
fM
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.
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
r
pressure p as read at the CU elevation in the liquid circuit supplying the central measuring cell
r
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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
r
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
M
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
LM
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
fM
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
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
ci
d Inside diameter of the calibration cylinder used for the volume loss calibration mm
i
Outside diameter of the central measuring cell, including any additional protection such as a
d mm
c
slotted tube
d Drilling tool diameter mm
t
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
p
l Length of each guard cell mm
g
l Length of each guard cell for a short central measuring cell pressuremeter probe mm
gs
l Length of each guard cell for a long central measuring cell pressuremeter probe mm
gl
l Length along the tube axis of the slotted section of the slotted tube mm
m
l Length of the central measuring cell of the probe, measured after fitting the membrane mm
c
l Length of the short central measuring cell after fitting the membrane mm
cs
l Length of the long central measuring cell after fitting the membrane mm
cl
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
i
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
e
p Pressure at the origin of the segment exhibiting the slope m MPa
E E
p Ultimate pressure loss of the probe MPa
el
p Pressuremeter creep pressure MPa
fM
Gas pressure applied by the control unit indicator to the guard cells of the pressuremeter
p MPa
g
probe
Hydrostatic pressure between the control unit indicator and the central measuring cell of the
p MPa
h
pressuremeter probe
p Gas pressure in the guard cells MPa
k
p Ménard pressuremeter limit pressure of the ground MPa
LM
p * Ménard net pressuremeter limit pressure of the ground MPa
LM
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
m
p Pressure reading at the CU transducer elevation in the central measuring cell liquid circuit MPa
r
p Liquid pressure in the central measuring cell of the pressuremeter probe MPa
c
p Target pressure for each pressure hold according to loading programme MPa
t
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
i
t Time the loading pressure level is held s
h
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Table 1 (continued)
Symbol Description Unit
u Pore water pressure in the ground at the depth of the test MPa
s
z Elevation, positively counted above datum m
z Elevation of the pressure measuring device for the liquid injected in the measuring cell m
c
Elevation of the pressure measuring device for the gas injected in the guard cells of the
z m
cg
pressuremeter probe
z Elevation of the ground surface at the location of the pressuremeter sounding m
N
z Elevation of the measuring cell centre during testing m
p
z Elevation of the ground water table (or free water surface in a marine or river environment) m
w
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
M
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 —
o
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
c
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
p
Value, after data correction, of the volume injected in the central measuring cell for pressure
V cm
E
p
E
Value, after data correction, of the volume injected in the central measuring cell when the
V cm
L
original volume of the pressuremeter cavity has doubled
V Volume injected in the probe as read on the CU, before data correction cm
r
V Volume of the central measuring cell possibly including the slotted tube cm
t
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 —
γ
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
i
γ Unit weight of water KN/m
w
−1
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
vs
σ Total horizontal stress in the ground at test elevation kPa
hs
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
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
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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).
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
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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:
m
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.
a) pressuremeter probe with flexible cover b) pressuremeter probe with slotted tube
Key
1 hollow probe body 6 measuring cell drain outlet
2 measuring cell membrane 7 slotted tube
3 external sleeve or flexible cover 8 rods
4 liquid inlet to the measuring cell 9 probe–rod coupling
5 gas inlet to the guard
Dimensions are given in Annex A.
Figure 3 — Pressuremeter probe (diagrammatic)
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4.3 Pressure and volume control unit (CU)
The control unit (CU) shall be built around a cylindrical volumeter fitted with a pressurizing device and a set
of measuring devices. The CU shall control the probe cell expansion and permit the simultaneous reading of
liquid and gas pressures and injected liquid volume as a function of time.
The pressurizing device shall allow:
— reaching the pressuremeter limit pressure or a pressure p at least equal to 5 MPa;
r
— holding constant each loading pressure level in the measuring cell and in the guard cells during the set time;
— implementing a pressure increment of 0,5 MPa in less than 20 s as measured on the CU;
— controlling the pressure difference between the measuring cell and the guard cells;
— injecting a volume of liquid in the measuring cell larger than 700 cm .
Further, in the control unit a valve between the volumeter and the pressure measuring device shall allow
stopping the injection.
4.4 Connecting lines
The flexible lines shall connect the pressure and volume control unit (CU) to the probe. They shall convey the
liquid to the measuring cell and the gas to the guard cells. They may be parallel or coaxial. When the lines are
coaxial the central line shall convey the liquid and the outer line the gas.
4.5 Injected liquid
The liquid injected into the measuring cell is either water or a liquid of similar viscosity and shall not freeze
under the conditions of use.
4.6 Measurement and control
4.6.1 Time
The accuracy of the device used to measure time shall be in accordance with Annex E.
4.6.2 Pressure and volume
The resolution of measurement of the devices measuring pressure and volume shall be in accordance with Annex E.
4.6.3 Display of readings
At the site the pressure and volume control unit (CU) shall give a simultaneous and instantaneous display of
the following readings: time, pressure of the liquid injected into the measuring cell, volume of the liquid injected
and pressure of the gas in the guard cell circuit.
4.6.4 Volume loss calibration cylinder
The main features of this steel cylinder (Figure B.1) shall be as follows:
— measured inside diameter d not more than 66 mm;
i
— wall thickness e not less than 8 mm;
— length l more than 1 m or the slot length l , whichever is greater.
p m
4.7 Data logger
The data logger, the device to acquire and record the data under procedure B, shall be fitted with
— an internal clock,
— a printer, and
— a memory device readable by a computer.
The data logger shall be designed to record the raw data from the transducers, the zeros, calibration coefficients
and identification of each and the resulting calibrated data of pressure and volume.
The data logger shall not interfere with the conduct of a test as specified in 5.7 and it shall not obscure any
other measuring devices. It shall be designed so as to automatically:
— record its own identification parameters: date, hour, minute, second, CU number, data logger number,
memory device number;
— require the input of the information necessary to identify the test, as described in 5.4;
— prevent the input of pressure and volume data or other information not obtained during the testing process.
The data logger shall include an alarm device or a special display for the following events:
— no memory device in place;
— no test identification parameters recorded according to 5.4;
— no electric power.
5 Test procedure
5.1 Assembling the parts
The cover, the membrane and possibly the slotted tube if required shall be selected according to the expected
stress-strain parameters of the ground in which the probe is to be used. They shall each fulfil the specifications
given in Annex A. Then the probe shall be linked to the control unit through the connecting lines.
The whole system shall be filled with liquid and purged to remove air bubbles.
5.2 Calibration and corrections
Calibration and correction shall be performed according to Annex B. Copies of the calibration results shall be
available at the testing location.
5.3 Pressuremeter pocket and probe placing
In pressuremeter testing, it is paramount to achieve a high quality pocket wall. The procedures and requirements
in Annex C shall be followed.
The preparation of satisfactory pockets shall be the most important step in obtaining acceptable pressuremeter
test results.
Three conditions shall be fulfilled to obtain a satisfactory test pocket:
— the equipment and method used to prepare the test pocket shall cause the least possible disturbance to
the soil at the cavity wall (see C.1);
— the diameter of the cutting tool shall meet the specified tolerances (see C.2.2);
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— the pressuremeter test shall be performed immediately after the pocket is formed (see Table C.1 and
C.1.2 and C.1.3)
NOTE An indication of the quality of the test pocket is given by the shape of the pressuremeter curve and the
magnitude of scatter of the test readings (see D.2).
5.4 Preparation for testing
The pressure and volume control unit (CU) and the data logger shall be protected from direct sunlight.
The position of the pressuremeter sounding shall be marked on a drawing and identified by its location details.
If the sounding is inclined, its slope and direction shall be recorded (see Annex F).
As next step, for each sounding:
— the acquisition and recording device, i.e. the data logger, shall be initialized (procedure B);
— the initial reading of each transducer shall be checked and, if appropriate, recorded (procedures A and B).
The identification parameters of the test shall be recorded, either in the memory device or on the data sheet
with a carbon copy (see Annex F):
— test operator identification;
— file number;
— sounding number;
— type of probe;
— technique of pocket drilling (see Annex C);
— ground identification and description according to ISO 14688-1 and ISO 14689-1;
— method of probe setting;
— calibrations test references (see Annex B);
— elevation z of the pressure transducer or value of z − z for this transducer (see Figure D.1);
c c N
— elevation z of the test location or depth (z − z ) of the probe (see Figure D.1);
s N s
— differential pressure setting (see B.4.4).
5.5 Establishing the loading programme
The loading programme of a pressuremeter test shall be the relationship between time and pressure as applied
by the probe to the ground (Figure 4).
At each pressure hold the pressure shall be held constant in the central measuring cell and in the guard cells
for a time t of 60 s. In procedure A, if a variation in p during a pressure hold exceeds the greater of 25 kPa or
h r
0,5 % of the current pressure value p , the final value of pressure shall be recorded.
r
The initial pressure increment Δp to be used shall be decided by the operator after observation of the drilling
parameters, examination of the core or the drill cuttings and by instruction. Once the initial readings have
been recorded, the operator shall observe the creep parameter ΔV and the differences ΔV between
60/30 60/60
successive 60 s volume readings and as a result may change the pressure increment so as to:
— obtain approximately 10 points during the test and
— reach the end of the test (see 5.7.2).
Key
p target pressures
t
Δp pressure increment
p pressure hold during th
r
C loading phase
t time
t pressure increment time
i
t duration of a pressure hold
h
D unloading phase
Figure 4 — Loading programme for a Ménard pressuremeter test
The time t for raising the pressure by the next step Δp shall be less than 20 s when the line length is less than
i
50 m. Appropriate adjustment to t shall be made for the case of the line length exceeding 50 m (when in coil).
i
Once the test is completed as described in 5.7.2, unloading shall be performed steadily and without stopping.
5.6 Establishing the differential pressure
The pressure of the gas in the guard cells shall be lower than the pressure in the central measuring cell by at
least twice the central measuring cell membrane pressure loss p as defined in B.2.
m
At the elevation of the control unit (CU), the pressure difference which is necessary to keep the above-mentioned
equilibrium is called the differential pressure. It shall be calculated according to B.4.4. This differential pressure
shall be set before the start of the test and checked at each pressure hold.
At the jobsite, before carrying out the tests, the operator shall be given a table exhibiting differential pressures
as a function of the depth according to the type of probes used.
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5.7 Expansion
The expansion process shall include:
— applying a uniform pressure to the pocket wall through the pressuremeter probe according to the loading
programme (see 5.5.);
— recording the measuring cell volume changes with time as a function of the loading pressure applied to the
measuring cell.
5.7.1 Readings and recordings
At each pressure hold the following readings shall be taken:
— in procedure A, the liquid pressure required by the loading programme shall be recorded once and the
injected volume in the probe at the following times once target pressure is reached: 15 s, 30 s and 60 s.
The liquid and gas pressures, the differential pressure and their variations shall be checked. Excessive
variation shall be noted (see also 5.5);
— in procedure B, the applied liquid pressure and the injected volumes in the probe shall be displayed and
recorded at least at the following times: 1 s, 15 s, 30 s and 60 s. Readings of gas pressures at the same
times may be used for checking.
The origin of the time for each pressure hold shall be taken at the end of the corresponding pressure
increment period t .
i
5.7.2 End of test
Unless otherwise specified, the test is terminated when sufficient data has been accumulated for the intended
purpose, within the full capabilities of the equipment. These will normally be:
— when the pressure p reaches at least 5 MPa, or
r
3 3
— when the volume of liquid injected into the central measuring cell exceeds 600 cm (450 cm for a short
probe within a slotted tube) or
— when the probe bursts.
NOTE In the event that these conditions are not met, the test can still be fully analysed when three pressure holds
beyond p are obtained.
fM
5.8 Back-filling of the pockets
Method of back-filling of the pockets resulting from the pressuremeter sounding shall be agreed and carried out
in accordance with ISO 22475-1 and national regulations, technical or authority requirements, and shall take
into consideration the strata, contamination of the ground and its bearing capacity.
If required, backfilling of the hole in the ground resulting from the pressuremeter sounding shall be completed
and documented in the test report.
5.9 Safety requirements
National safety regulations shall be followed; e.g. for:
— personal protection equipment;
— clean air if working in confined spaces;
— ensuring the safety of personnel and equipment;
Drill rigs shall be in accordance with ISO 22475-1 when applicable.
6 Test results
6.1 Data sheet and field print-out
6.1.1 Data sheet in procedure A
All the data as shown in F.1 shall be fully and carefully recorded except readings at 1 s.
The operator shall authenticate the data sheet by signing and giving his full name in capital letters.
6.1.2 Site print-out in procedure B
At least the following information shall be printed at site for any test:
a) before the start of the test:
1) the operator’s identification;
2) a statement that the test will comply with the present standard: ISO 22476-4;
3) the data logger parameters;
— pressurizing and read-out unit number (and data logger number if separate from the unit);
— memory device number;
— information input for test identification: as listed in 5.4.
b) at the start of the test:
1) date (year, month, day, hour and minute) at the start of the test.
c) at the end of each pressure hold:
1) loading pressure step number in the series;
2) one liquid pressure reading in the time interval between the start of the pressure hold and 15 s later,
correct to at least three significant digits;
3) injected volume readings 30 s and 60 s after the start of the pressure hold rounded to the nearest cm ;
4) the difference between these two readings i.e. ΔV ;
60/30
5) the difference between the 60 s injected volume readings of the current and preceding pressure
hold ΔV .
60/60
d) at test completion:
1) date and time at completion of test;
2) computer plot of volume readings V against pressure readings p at 60 s giving the raw
r r
pressuremeter curve;
3) the operator shall authenticate the full print-out by signing and giving his full name in capital letters.
6.1.3 Raw pressuremeter curve
The raw pressuremeter curve shall be obtained by plotting CU readings V versus p , each at 60 s.
r r
In procedure B, the raw pressuremeter curve shall be provided by the data logger printer.
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6.2 Corrected pressuremeter curve
The corrected pressuremeter curve (Figure 5) shall give the probe central measuring cell volume V as a
function of the pressure p applied to the pocket wall:
Vf= ()p
where
p is the pressure at 60 s applied by the outer cover of the probe on the pocket wall, after correction for
hydrostatic head and pressure loss (see D.1.2 and D.1.3);
V is the corresponding volume of liquid injected into the probe, after zeroing (see B.4.1) and after
correction for volume loss (see D.1.4).
The corrected pressuremeter curve shall be defined by the succession of coordinates (p, V) shown in Figure 5.
At the start of the pressuremeter test, the pocket wall shall be loaded by the probe until it returns approximately
to its original condition. The slope of the pressuremeter curve shall then be sensibly constant. After the end of
this stage, the probe radial exp
...

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 2012
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© ISO 2012
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans
l’accord écrit de l’ISO à l’adresse ci-après ou du comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
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E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Publié en Suisse
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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
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 ,
M
— la pression limite Ménard, p , et
LM
— la pression de fluage Ménard, p .
fM
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.
Sonde Diamètre de forage
mm
Désignation Diamètre min max
mm
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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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
r
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
r
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.
3.1.14
module pressiométrique Ménard, E
M
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
LM
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
fM
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
ci
d Diamètre intérieur du tube utilisé pour l’étalonnage lors de l’essai d’expansion mm
i
propre de l’appareillage
d Diamètre extérieur de la cellule centrale, y compris son habillage souple éven- mm
c
tuel
d Diamètre de l’outil de forage mm
t
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
p
de l’étalonnage
l Longueur de chaque cellule de garde mm
g
l Longueur de chaque cellule de garde de la sonde pressiométrique courte mm
gs
l Longueur de chaque cellule de garde de la sonde pressiométrique longue mm
gl
l Longueur projetée sur l’axe longitudinal de la partie fendue du tube fendu mm
m
l Longueur de la cellule centrale de la sonde, mesurée après montage de la mem- mm
c
brane
l Longueur de la petite cellule centrale après montage de la membrane sur une mm
cs
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
cl
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
i
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
e
sonde
p Pression à l’origine du segment de pente m MPa
E E
p pression limite propre de la sonde MPa
el
p Pression de fluage pressiométrique MPa
fM
p Pression du gaz appliquée par l’indicateur au contrôleur pression-volume CPV MPa
g
aux cellules de garde de la sonde pressiométrique
p Pression hydrostatique entre l’indicateur au contrôleur pression-volume CPV MPa
h
et la cellule centrale de la sonde pressiométrique
p Pression du gaz dans les cellules de garde MPa
k
p Pression limite pressiométrique Ménard du terrain MPa
LM
p * Pression limite pressiométrique Ménard nette du terrain MPa
LM
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
m
une expansion spécifique
p Relevé de pression à la cote altimétrique du capteur dans le circuit d’injection MPa
r
du liquide de la cellule centrale
p Pression du liquide régnant dans la cellule centrale de la sonde pressiomé- MPa
c
trique
p Pression à atteindre d’après le programme de chargement MPa
t
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
i
t Temps pendant lequel le niveau de chargement de pression est maintenu s
h
u Pression de l’eau interstitielle dans le terrain au niveau d’essai MPa
s
z Cote altimétrique, comptée positivement vers le haut m
z Cote altimétrique du dispositif de prise de pression du liquide injecté dans la m
c
cellule de mesure
z Cote altimétrique du dispositif de prise de pression du gaz injecté dans les m
cg
cellules de garde de la sonde pressiométrique
z Cote altimétrique du terrain naturel à l’emplacement du trou de forage pres- m
N
siométrique
Tableau 1 (suite)
Symbole Description Unité
z Cote altimétrique du milieu de la cellule de mesure lors de l’essai m
p
z Cote altimétrique du niveau de la nappe (ou du plan d’eau en site aquatique) m
w
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
M
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 —
o
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
c
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
p
l’appareillage(voir Figure B.2)
V Valeur, après corrections, du volume injecté dans la cellule centrale correspon- cm
E
dant à la pression pE.
V Valeur, après corrections, du volume injecté dans la cellule centrale de mesure cm
L
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
r
V Volume de la cellule de mesure centrale pouvant inclure le tube fendu cm
t
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
i
γ Poids volumique de l’eau KN/m
w
−1
λ Coefficient de compressibilité du gaz sous pk par mètre de profondeur m
g
ν Coefficient de Poisson —
σ Contrainte totale verticale du terrain à la profondeur de l’essai kPa
vs
σ Contrainte totale horizontale du terrain à la cote altimétrique de l’essai kPa
hs
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;
— 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
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
cs
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 appliquer à la paroi de forage une contrainte voisine
mais pas supérieure à celle de la cellule centrale. Elles doivent être dilatées par un gaz sous pression.
La sonde doit être constituée d’une âme métallique creuse pour le passage des tubes d’injection des
fluides servant à dilater les cellules. Elle doit être équipée d’une membrane pour la cellule centrale et
d’une gaine souple. L’âme métallique doit porter généralement, sur sa surface extérieure cylindrique, un
système de rainures répartissant uniformément le liquide dans la cellule centrale entre la membrane et
l’âme métallique. Elle doit servir de support à la membrane et à la gaine souple. La partie supérieure de
l’âme doit être terminée par un raccord destiné à assurer la liaison avec le train de tiges manœuvrant la
sonde depuis la surface du terrain; la membrane de la cellule centrale doit isoler le fluide contenu dans la
cellule centrale du gaz contenu dans les cellules de garde. La gaine souple recouvrant la membrane de la
cellule centrale donne également la forme aux cellules de garde. Une protection souple supplémentaire
faite de lamelles d’acier de 17 mm de large, soit en se chevauchant (jusqu’à mi-course), soit isolées, et
passant entre les anneaux de fixation (voir Figure A.1), peut être ajoutée par-dessus la gaine. Les tubes
d’injection des fluides doivent relier les cellules de la sonde au CPV. Le robinet de purge de la cellule de
mesure doit dépasser de la partie inférieure de l’âme métallique.
NOTE La protection souple peut être ajoutée pour réduire les dommages à la gaine dus aux fragments effilés
saillants des murs de la cavité.
4.2.2 Sonde avec tube fendu
Cette sonde doit consister en deux parties:
— une partie intérieure, qui doit être un élément correspondant à l’assemblage des trois cellules
cylindriques de section circulaire et de même axe, et
— une partie extérieure, qui doit être constituée d’un tube en acier fendu (voir Figure A.1). Lorsque ce
tube est poussé ou enfoncé dans le sol il doit être étendu par un tuyau se terminant par une pointe
ou un chanfrein extérieur.
La partie intérieure inclue:
— une cellule centrale de mesure, avec un diamètre extérieur d et une longueur l (l pour une «sonde
c c cl
longue» ou l pour une «sonde courte» — voir Tableau A.1), qui doit se déformer radialement dans
cs
un forage et appliquer une contrainte uniforme à la paroi de forage. Cette cellule 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 conçues pour appliquer à la paroi de forage une contrainte voisine
mais pas supérieure à celle de la cellule centrale. Elles doivent être dilatées par un gaz sous pression.
Lors d’un essai, ces cellules doivent agir de manière simultanée sur la paroi intérieure du tube fendu, qui
doit transférer les efforts aux parois de la cavité.
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Le tube fendu doit comprendre 6 fentes parallèles à l’axe du tube, ou hélicoïdales équidistantes sur la
circonférence [Figure 3 b)]. La longueur des fentes, I , est mesurée parallèlement à l’axe du tube. Cette
m
longueur doit être la plus grande des deux valeurs suivantes:
1,3 (l + 2 l )   ou   800 mm.
c g
Avant et après dilatation de la sonde, l’ouverture de chaque fente du tube fendu doit être inférieure
ou égale à 0,4 mm. Après dilatation, le tube fendu et les fentes doivent retrouver leur forme et leurs
dimensions initiales.
L’élément de la sonde à l’intérieur du tube fendu doit être positionné entre des rondelles élastiques
permettant à la sonde de se déformer radialement en offrant une résistance minimale.
4.3 Contrôleur pression-volume (CPV)
Le CPV est doit être conçu autour d’un volumètre cylindrique équipé d’un système de mise en pression
et d’un ensemble de dispositifs de mesurage. Le CPV doit contrôler l’expansion des cellules de la sonde
et permettre de mesurer simultanément, en fonction du temps, les pressions du liquide et du gaz ainsi
que le volume de liquide injecté.
Le système de mise en pression doit permettre de:
— atteindre la pression limite pressiométrique ou une pression p au moins égale à 5 MPa;
r
— maintenir constant chaque palier de pression de chargement dans la cellule de mesure et dans les
cellules de garde pendant la durée définie;
— appliquer un pas de pression de 0,5 MPa, mesuré au CPV, en moins de 20 s;
— réguler la différence de pression entre la cellule de mesure et les cellules de garde;
— injecter un volume de liquide dans la cellule de mesure supérieur à 700 cm3.
Dans le CPV, un robinet d’arrêt entre le volumètre et le dispositif de mesurage de la pression doit en
outre permettre l’arrêt de l’injection.
4.4 Tubulure
Les tubes souples doivent relier le CPV à la sonde. Ils doivent permettre le passage du liquide vers la
cellule de mesure et du gaz vers les cellules de garde. Ils peuvent être parallèles ou coaxiaux. Lorsque
les tubes sont coaxiaux, le tube central doit permettre le passage du liquide, tandis que le tube extérieur
doit acheminer le gaz.
4.5 Liquide injecté
Le liquide injecté dans la cellule de mesure est soit de l’eau, soit un liquide de viscosité équivalente à celle
de l’eau et insensible au gel dans les conditions d’utilisation.
3a)  Sonde pressiométrique à gaine souple 3b) Sonde pressiométrique à tube fendu
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Légende
1 âme creuse de la sonde 6 robinet de purge de la cellule de mesure
2 membrane de la cellule de mesure 7 tube fendu
3 manchon externe ou gaine souple 8 tiges de manœuvre
4 prise pour l’injection d’eau dans la cellule de mesure 9 raccord sonde-tige de manœuvre
5 prise pour l’injection de gaz dans les cellules de garde
Les dimensions sont données dans l’Annexe A.
Figure 3 — Sonde pressiométrique (schématique)
4.6 Moyens de mesure et de contrôle
4.6.1 Temps
L’exactitude du dispositif utilisé pour mesurer le temps doit se conformer à la spécification de l’Annexe E.
4.6.2 Volume et pression
L’incertitude maximale des dispositifs de mesurage de la pression et du volume doit être telle que
spécifiée à l’Annexe E.
4.6.3 Affichage des données
Sur site, le CPV doit permettre une visualisation simultanée et instantanée des lectures suivantes:
temps, pression du liquide injecté dans la cellule de mesure, volume du liquide injecté et pression du gaz
dans le circuit des cellules de garde.
4.6.4 Étalonnage du cylindre pour la dilatation propre
Les principales caractéristiques du tube en acier (voir Figure B.1) doivent être les suivantes:
— un diamètre intérieur, d , de valeur connue, inférieur ou égal à 66 mm;
i
— une épaisseur de paroi, e, supérieure ou égale à 8 mm;
— une longueur, l , supérieure à 1 m ou à la longueur des fentes, I , la plus grande des deux valeurs
p m
étant retenue.
4.7 Enregistreur des données
L’enregistreur de données, dispositif permettant de saisir et d’enregistrer les données selon la
procédure B, doit être doté:
— d’une horloge interne;
— d’une imprimante;
— d’une carte mémoire ou d’un disque pouvant être lu(e) par un ordinateur.
L’enregistreur doit être conçu pour permettre d’enregistrer les données brutes des capteurs avec leur
identificateur, les zéros, les coefficients d’étalonnage et l’identification de chacun ainsi que les données
des pressions d’étalonnage et des volumes résultants.
L’enregistreur de données ne doit imposer aucune modification au déroulement d’un essai, tel que
spécifié en 5.7, et ne doit masquer aucun autre dispositif de mesurage. Il doit être conçu pour effectuer
les opérations suivantes automatiquement:
— enregistrer ses propres caractéristiques d’identification: date, heure, minute, seconde, numéro du
CPV, numéro d’enregistreur de données, numéro de carte mémoire ou de disque;
— imposer l’introduction des informations nécessaires à l’identification de l’essai, tel que décrit en 5.4;
— empêcher l’entrée de valeurs de pression et de volume ou autres informations non obtenues au cours
du déroulement de l’essai.
L’enregistreur de données doit comporter un dispositif d’alarme ou d’affichage spécial dans les cas suivants:
— absence de carte mémoire ou de disque;
— absence des caractéristiques d’identification de l’essai, conformément à 5.4;
— défaut d’alimentation électrique.
5 Mode opératoire d’essai
5.1 Assemblage
La gaine, la membrane et le tube fendu, si son utilisation est requise, doivent être sélectionnés en fonction
des paramètres contrainte-déformation attendus du sol dans lequel la sonde va être utilisée. Ils doivent
tous remplir les exigences décrites dans l’Annexe A. Puis, la sonde doit être reliée au CPV par la tubulure.
L’ensemble du système doit être rempli d’eau et purgé pour supprimer les bulles d’air.
5.2 Étalonnage et correction
L’étalonnage et la correction doivent être effectués conformément à l’Annexe B. Des copies des résultats
de l’étalonnage doivent être disponibles sur le site de l’essai.
5.3 Placement de la sonde et forage pressiométrique
Lors d’un essai pressiométrique, il est primordial de réaliser une paroi de forage de grande qualité. Les
procédures et les exigences de l’Annexe C doivent être suivies.
La préparation de forages satisfaisants doit être l’étape la plus importante pour l’obtention de résultats
d’essai pressiométrique acceptables.
Trois conditions doivent être remplies pour obtenir une cavité d’essai satisfaisante:
— l’appareillage et la méthode utilisés pour réaliser la cavité d’essai doivent provoquer le moins de
perturbations possible dans le sol et à la paroi du trou de forage (voir C.1);
— le diamètre de l’outil de forage doit être conforme aux tolérances spécifies (voir C.2.2);
— lors des essais dans des sols et des roches tendres, l’essai pressiométrique doit être pratiqué
immédiatement après la réalisation du trou de forage (voir Tableau C.1, et C.1.2 et C.1.3).
NOTE Une indication de la qualité du forage est donnée par la forme de la courbe pressiométrique et par
l’amplitude de la dispersion des résultats (voir D.2).
5.4 Préparation de l’essai
Le CPV et l’enregistreur de données doivent être protégés contre tout ensoleillement direct.
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La position du trou de forage dans lequel doit être introduite la sonde doit être repérée sur un plan coté.
Lorsque le trou de forage est incliné, il convient que sa pente et son orientation soient consignées
(voir Annexe F).
Puis, pour chaque trou de forage:
— le dispositif d’acquisition et d’enregistrement, à savoir l’enregistreur de données, doit être initialisé
(procédure B);
— la lecture initiale de chaque capteur doit être contrôlée et, selon le cas, notée ou enregistrée
(procédures A et B).
Les caractéristiques d’identification de l’essai doivent être enregistrées soit sur la carte mémoire/sur le
disque/dans l’enregistreur de données, soit sur la feuille d’essai avec copie au carbone (voir Annexe F):
— identification de l’opérateur effectuant l’essai;
— numéro de dossier;
— numéro du sondage;
— type de sonde;
— technique de forage (voir Annexe C);
— identification et description du sol conformément à l’ISO 14688-1 et l’ISO 14689-1;
— méthode de mise en œuvre de la sonde;
— références des essais d’étalonnage (voir Annexe B);
— cote altimétrique, z , du conditionneur de pression ou valeur de (z - z pour le conditionneur (voir
c c N)
Figure D.1);
— cote altimétrique, z , de l’essai ou profondeur (z - z ) de la sonde (voir Figure D.1);
s N s
— pression différentielle imposée (voir B.4.4).
5.5 Établissement du programme de chargement
Le programme de chargement d’un essai pressiométrique correspond à la relation entre la pression et la
durée d’application, par la sonde, de cette pression sur le terrain (Figure 4).
À chaque pas de pression, la pression est maintenue constante dans la cellule de mesure centrale et dans
les cellules de garde pendant une durée t de 60 s. Dans la procédure A, si la variation de p pendant un
h r
palier de pression dépasse la plus grande des pressions suivantes, à savoir 25 kPa ou 0,5 % de la pleine
échelle, c’est la valeur finale de la pression qui doit être notée.
Le pas de pression initial, Δp , à utiliser doit être déterminé par l’opérateur après l’observation des
caractéristiques de forage, examen des débris de carottage ou de forage et selon les instructions reçues.
Une fois que les lectures initiales ont été enregistrées, l’opérateur doit observer la caractéristique de
fluage ΔV et les différences ΔV entre les lectures de volume à 60 s des paliers successifs, et par
60/30 60/60
voie de conséquence, modifier le pas de pression de manière à:
— obtenir environ 10 points au cours de l’essai; et
— atteindre la fin de l’essai (voir 5.7.2).
Légende
p pression à atteindre t temps
t
Δp pas de pression t durée d’un palier de pression
i
p palier de pression maintenu pendant t t durée du maintien de la pression
r h h
C phase de chargement D phase de déchargement
Figure 4 — Programme de chargement d’un essai au pressiomètre Ménard
La durée t de passage d’un palier de pression au palier suivant pour un incrément Δp doit être inférieure
i
à 20 s lorsque la longueur de la tubulure ne dépasse pas 50 m. Un ajustement approprié de t doit être
i
effectué lorsque la longueur de tubulure est supérieure à 50 m (avant le déroulement de la tubulure).
Une fois l’essai terminé, tel que décrit en 5.7.2, le déchargement se fait progressivement sans palier.
5.6 Établissement de la pression différentielle
La pression du gaz dans les cellules de garde doit être inférieure à celle présente dans la cellule centrale
de mesure d’au moins deux fois la résistance propre, p , de la membrane de la cellule centrale de mesure,
m
telle que définie en B.2.
Lors de l’élévation de la cote altimétrique du contrôleur pression-volume (CPV), la différence de pression
qui est nécessaire pour garder l’équilibre mentionné au-dessus est appelée pression différentielle. Elle
doit être calculée selon B.4.4. Cette pression doit être fixée avant le début de l’essai et contrôlée à chaque
palier de pression.
Sur le site, avant de mener les essais, l’opérateur doit fournir un tableau des pressions différentielles en
fonction de la profondeur et suivant le type de sondes utilisé.
5.7 Expansion
Le processus d’expansion doit comprendre:
— l’application d’une pression
...