ISO 22476-15:2016

Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 15: Measuring while drilling

ISO 22476-15:2016 specifies the technical principles for measuring equipment requirements, the execution and reporting on the parameters of the investigation drilling process for geotechnical purposes. It is applicable to top-driven, destructive drilling methods performed by a fully hydraulically powered drill rig and driving device. It is commonly used with destructive drilling techniques but can also be used with core drilling. The recording of the drilling parameters during soil grouting, drilling of nails, anchors or piles are beyond the scope of ISO 22476-15:2016.

Reconnaissance et essais — Essais de sol — Partie 15: Enregistrement des paramètre de forages

La présente partie de l'ISO 22476 traite des principes techniques pour la définition des exigences applicables à l'équipement de mesure ainsi que la mise en œuvre et la consignation des paramètres du processus de mesure en cours de foragedans le cadre de reconnaissances géotechniques. Elle s'applique aux méthodes de forage destructif entraînées par le haut et réalisées par une machine de forage et un dispositif de forage entièrement hydrauliques. Elle est habituellement mise en œuvre avec les techniques de forage destructif mais peut également être utilisée dans le cadre d'opérations de carottage. L'enregistrement des paramètres de forage pendant l'injection de ciment dans le sol ou le forage pour la réalisation de clous, ancrages ou pieux n'entre pas dans le cadre de la présente partie de l'ISO 22476.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 11-Aug-2016
• ICS: 93.020 - Earthworks. Excavations. Foundation construction. Underground works
• Technical Committee: ISO/TC 182 - Geotechnics
• Drafting Committee: ISO/TC 182 - Geotechnics
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 06-Dec-2021

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22476-15
First edition
2016-08-15
Geotechnical investigation and
testing — Field testing —
Part 15:
Measuring while drilling
Reconnaissance et essais — Essais de sol —
Partie 15: Enregistrement des paramètre de forages
Reference number
ISO 22476-15:2016(E)
©
ISO 2016

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ISO 22476-15:2016(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
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ISO 22476-15:2016(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 Equipment . 3
5.1 General . 3
5.2 Drilling equipment. 4
5.3 Measuring system . 4
5.3.1 General. 4
5.3.2 Sensors for hydraulic pressures . 5
5.3.3 Measuring system for penetration length . 5
5.3.4 Measuring system for flushing medium flow . 5
5.3.5 Measuring system for rotational speed . 5
5.3.6 Measuring of hammering energy . 6
5.3.7 Reflected vibrations . 6
5.3.8 Time . 6
5.4 Selection of measured parameters . 6
5.5 Factors influencing MWD results . 7
5.5.1 Tool influence . 7
5.5.2 Drilling rig influence . 7
5.5.3 Operator influence . 7
6 Test procedures . 7
6.1 General . 7
6.2 Position and level of drill rig . 8
6.3 Preparation of the measurement . 8
6.4 Drilling procedure . 8
6.5 Frequency of logging parameters . 9
6.6 Registration of penetration length . 9
6.7 Test completion . 9
6.8 Equipment checks and calibrations .10
7 Test results .10
7.1 General .10
7.2 Calculated parameters .10
7.2.1 General.10
7.2.2 Penetration rate .10
7.2.3 Down-thrust pressure .10
7.2.4 Net down-thrust pressure .11
7.2.5 Flushing medium pressure .11
7.2.6 Drill head rotational torque .11
8 Reporting .12
8.1 General .12
8.2 Reporting of test results .12
Annex A (informative) Application of drilling parameters .14
Annex B (informative) Graphical presentation of drilling parameters .20
Bibliography .22
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ISO 22476-15:2016(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
ISO 22476-15 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) in collaboration
with ISO/TC 182, Geotechnics, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO
and CEN (Vienna Agreement).
A list of all parts in the ISO 22476 series, published under the general title Geotechnical investigation and
testing — Field testing, can be found on the ISO website.
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ISO 22476-15:2016(E)

Introduction
The measuring-while-drilling (MWD) method deals with the recording of the machine parameters
during the drilling process. This can be done manually or with the use of computerized systems which
monitor a series of sensors installed on rotary and/or percussive drilling equipment. These sensors
continuously and automatically collect data on all aspects of drilling, in real time, without interfering
with the drilling progress. The data are displayed in real time and are also recorded for further analysis.
Examples for interpretation of the results are presented in Annex A.
The borehole can be used for other applications such as installation of monitoring equipment,
geophysical logging or realization of expansion tests. The interpretation of the MWD results can be
done in relation with the information provided by sampling.
It should be noted that measured and calculated drilling parameters are relative and dependant of the
test conditions, procedures and equipment.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 22476-15:2016(E)
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 15:
Measuring while drilling
1 Scope
This part of ISO 22476 specifies the technical principles for measuring equipment requirements,
the execution and reporting on the parameters of the investigation drilling process for geotechnical
purposes.
It is applicable to top-driven, destructive drilling methods performed by a fully hydraulically powered
drill rig and driving device. It is commonly used with destructive drilling techniques but can also be
used with core drilling.
The recording of the drilling parameters during soil grouting, drilling of nails, anchors or piles are
beyond the scope of this part of ISO 22476.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 14688-1, Geotechnical investigation and testing — Identification and classification of soil — Part 1:
Identification and description
ISO 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 ground water measurements
— Part 1: Technical principles for execution
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 22475-1 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
drilling parameters
parameters measured and recorded on the drill rig during drilling (mainly hydraulic pressures, depth,
penetration rate, rotation speed, fluid pressure and flow, etc.)
3.2
compound parameters
parameters derived from the combination of a number of the drilling parameters
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ISO 22476-15:2016(E)

3.3
reflected vibration
acceleration due to elastic rebound of rods compressed by hammer impact
3.4
penetration length
length measured along the axis of the borehole between ground level and the drilling tool
3.5
penetration rate
rate of penetration of drilling tool into the ground
3.6
down thrust pressure
thrust pressure applied to drilling tool
3.7
holdback pressure
pressure limiting penetration rate due to safety requirements
3.8
flushing medium pressure
pressure at the level of the drilling tool
3.9
torque
drill head rotational torque
3.10
rotation speed
drill head rotational speed
3.11
flushing medium circulation rate
rate of output of drilling tool down the hole
4 Symbols
Symbol Name Unit
a measured penetration length m
α efficiency coefficient of down-thrust work —
β efficiency coefficient of torque work —
γ efficiency coefficient of hammering work —
C measured drill head torque kN·m
R
C maximum measured drill head torque kN·m
R max
d external diameter of drill bit mm
o
E calculated drilling energy J
E calculated specific energy J
S
E measured reflected vibrations J
R
f hammer frequency Hz
F maximum down thrust force kN
max
H maximum hold back force kN
max
I calculated alteration index —
A
N quantity of rods —
p measured hydraulic pressure in feed motor or cylinder MPa
2 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO 22476-15:2016(E)

Symbol Name Unit
p measured hydraulic pressure in torque motor MPa
CR
p unloaded torque motor pressure MPa
CRO
p maximum measured hydraulic pressure in torque motor MPa
CR max
p measured hold back pressure MPa
H
p calculated flushing medium pressure at output of the drilling tool MPa
I
p calculated net down-thrust (or feed thrust) applied on drilling tool MPa
E
p measured flushing medium pressure at output of the pump MPa
F
p measured hammering pressure MPa
M
p maximum measured down-thrust pressure MPa
max
p raw down-thrust (or feed thrust) applied on drilling tool MPa
O
p calculated holdback pressure MPa
HC
p maximum measured holdback pressure MPa
H max
P penetration resistance s/0,2 m
R
Q measured borehole drilling fluid inflow l/min
I
Q measured borehole drilling fluid outflow l/min
O
−1 −1
R calculated soil-rock resistance MPa m s
SR
S calculated Somerton index —
d
2
s measured area removed by drill bit (= drilling tool surface) m
O
t measured time s
v penetration rate m/h
A
v measured drill head rotational speed r/min
R
W weight of rotary head kN
H
W weight of drill rod kN
R
Z measured depth m
r measured ground water table depth m
w
5 Equipment
5.1 General
Drilling parameters can be considered as being in one of three categories.
— Parameters imposed by the method (type of drilling tool and diameter, nature of the fluid medium,
limits of machine performance and injection system) and unmanaged scalable parameters (tools
wear, changes in the composition of the fluid).
— Parameters set by the operator (p down-thrust, v drill head rotational speed, Q flushing medium
O R I
circulation rate in the case of an incompressible or water based drilling fluid, p injection pressure
I
in the case of a compressible air based fluid),
— Parameters depending on the response of the ground (v penetration rate, C torque, p injection
A R I
pressure in the case of an incompressible or water based fluid, Q flushing medium circulation rate
I
in the case of a compressible air-based fluid),
These parameters may be measured directly or calculated using calibration relations. Further
compound parameters may be derived by combining a number of drilling parameters (see A.2.)
© ISO 2016 – All rights reserved 3

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ISO 22476-15:2016(E)

5.2 Drilling equipment
Drilling machines with appropriate stability, power and equipment such as drilling rods and bits shall
be selected in order to achieve the required depth and stability of the borehole. The drilling equipment
shall be of the appropriate size and type in order to produce the required quality of MWD test. The
drilling rig and equipment shall allow all drilling functions to be adjusted accurately.
The drill rig shall be chosen based on the project objectives with sufficient capacity to penetrate the
various geologic layers and equipped with the appropriate drilling tools.
Drill head and feed mechanism shall be hydraulically operated to allow drilling parameter monitoring.
Only top hammer drilling shall be used. The equipment shall be loaded or anchored to limit movements
of the drilling machine relative to ground level while the penetration occurs.
The drilling flow pump shall comply with the following characteristics:
— provide a constant flow independent of the pressure, pumps creating pulsation shall be avoided (e.g.
single piston pump);
— achieve a minimum pressure of 3 MPa (unless otherwise noted);
— have a sensitive and calibrated pressure gauge mounted directly on the pump outflow;
— allow a 0,8 m/s to 1 m/s cutting return (depending on fluid viscosity).
Prior to each use, the straightness of rods shall be checked visually. The deviation of the linearity of the
rods shall not exceed 5 mm from the centreline for 3 m long rod. The straightness of the push rods shall
be determined at regular intervals.
The drilling tool used for MWD method shall be drill bit type acting in rotary or rotary percussion
drilling. The use for other drilling technique shall be avoided.
5.3 Measuring system
5.3.1 General
The automatic measurement system shall include
— a data recorder incorporating a data display,
— a data acquisition system including a signal converter (sometime part of data recorder), and
— transducers set on the machine.
Depending upon the MWD application class (see 5.4), the influence of the positioning of sensors on the
recorded measurements shall be minimized.
The manual measurement shall include
— depth according to time or time for a penetration of 0,2 m, and
— parameters read by the operator on gauges.
The measuring system shall give a real-time display of the readings to allow adjustments to the drilling
process according to the observed progress of the test.
The measuring equipment shall be checked and/or calibrated regularly according to the manufacturers’
specification. The results of the checking and/or calibration shall be reported (see Clause 7). If any part
of the system is repaired or exchanged, calibration shall be verified.
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ISO 22476-15:2016(E)

Calibration of all sensors shall be performed at the following interval:
— yearly, if certifications are made by third-party control (for instance, manufacturer) at regular
interval;
— at least every six months by internal control.
A calibration report should be generated and a copy of the report should be kept with the maintenance
log. A copy of the latest calibration test report shall be available at the job site.
5.3.2 Sensors for hydraulic pressures
The following pressures shall be measured:
a) down-thrust pressure p and torque pressure p ;
CR
b) holdback pressure p (complementary to the down-thrust, this pressure p shall be measured
H H
to calculate the net down-thrust applied on the bit; holdback pressure is the hydraulic pressure
prevailing in the return line);
NOTE 1 Differential pressure transducer can be used to measure the net down thrust directly.
NOTE 2 Down-thrust force can be directly measured by load sensor.
c) flushing medium pressure p .
F
Measurement of this pressure shall be performed in the manual procedure on pressure gauges and in
the automatic procedure using transducers placed on the flush line.
5.3.3 Measuring system for penetration length
Measurement of drilling tool penetration length shall be performed between the top of the mast and
the drill rod.
The penetration length shall be determined through the following methods:
— automatic, using a rotary encoder fitted on the feed motor axis, a chain/cable attached between
the fixed mast and moving drill-head, a wheel fitted the drill head and running against the mast or
other suitable method;
— manual, using a tape.
5.3.4 Measuring system for flushing medium flow
Flow shall be measured using a flow meter. Its accuracy and calibration shall be documented as part of
the report.
NOTE The measurement of the drilling fluid return flow (outflow), Q , at the exit of the borehole can provide
O
an estimation of the volume of fluid exchanged (absorbed or provided from confined aquifer) within the ground.
5.3.5 Measuring system for rotational speed
Rotational speed (v ) measurement shall be done through the following methods:
R
— manual procedure using a tachometer;
— automatic procedure using a rotation or proximity sensor that counts the passage of a metallic
element.
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ISO 22476-15:2016(E)

5.3.6 Measuring of hammering energy
Hammering energy shall be measured using a pressure transducer to measure the pressure p used to
M
activate the hammer and the blow frequency, f (alternatively determined by a flow meter).
5.3.7 Reflected vibrations
Vibration due to percussive reflected waves generated when the hammer hits the anvil (E ) which
R
descends and ascends after reflection in the end of the rods may be measured with an accelerometer.
This signal is disturbed by stray reflections to each new stem, natural attenuation of the signal, and so on.
5.3.8 Time
Measuring the time, t, shall be performed using the following methods:
— manual procedure using a stop watch;
— automatic procedure using the internal clock of the data acquisition system and corresponds to a
detection time of a new depth step.
5.4 Selection of measured parameters
Depending on the number of parameters measured while drilling, three quality classes of MWD
measurements are defined (see Table 1):
— quality class 1, where six or more parameters are measured;
— quality class 2, where four or five parameters are measured;
— quality class 3, where at least two parameters are measured.
The following drill parameters may be measured:
— penetration length;
— down-thrust pressure in feed motor or cylinder;
— holdback pressure;
— torque pressure in motor;
— flushing medium pressure;
— drill head rotational speed;
— flushing medium circulation rate.
The fluid flow, as well as the total drilling fluid volume for each boring, should be recorded.
In the case of rotary percussion, reflected vibrations, E may be measured.
R
Instead of penetration length, a, the operator can use penetration rate, v , given by the measuring
A
system to control the machine (see 5.3).
For all quality classes, the parameters measured shall always include the measured penetration length,
a, and the down-thrust pressure, p, in feed motor or cylinder except for Quality Class 3 manual recording
when p shall be replaced by penetration resistance, p . Additional parameters shall be selected to meet
R
the particular requirements of the investigation.
6 © ISO 2016 – All rights reserved

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ISO 22476-15:2016(E)

Table 1 — Quality class
Quality Examples of measured drill Allowable minimum accuracy
Recording
a
class parameters of measured values
1 Automatic penetration length (a) 5 mm or 0,1 %
down-thrust pressure (p) 1 %
holdback pressure (p ) 1 %
H
flushing medium pressure (p ) 1 %
F
drillhead rotational speed (v ) 1 %
R
flushing medium circulation rate 1 l/min
(Q )
I
1 %
torque pressure (p )
CR
2 Automatic penetration length (a) 1 %
down-thrust pressure (p) 2 %
holdback pressure (p ) 2 %
H
flushing medium pressure (p ) 2 l/min
F
torque pressure (p ) 2 %
CR
3 Automatic or penetration length (a) 0,2 m or 2 %
manual
penetration resistance (P ) 1 s/0,2m
R
a
The allowable minimum accuracy of the measured parameter is the larger value of the two values quoted.
5.5 Factors influencing MWD results
5.5.1 Tool influence
The type of tool determines the effectiveness of the chosen drilling method for the geological conditions
at site.
For this reason, the type of tool shall be recorded. The same type tool shall be kept during the drilling in
order to interpret the recording.
Tool wear or change shall be documented in the field report before and after MWD (see Clause 8).
5.5.2 Drilling rig influence
As the characteristics of the drilling rig such as its capability and its hydraulic design have an influence
on the MWD results, care shall be taken comparing MWD results obtained by different types of drill
rigs at the same site. Therefore the characteristics of the drill rig shall be reported.
5.5.3 Operator influence
The operator should be familiar with MWD method and should be clearly and completely instructed
regarding the investigation requirements. This should ensure that results are consistent where it is
desired to interpret a series of tests taken using one or more different drill rigs. A change of driller
should be avoided if possible but if this is unavoidable, the change of operator shall be noted.
6 Test procedures
6.1 General
The measured, calculated and derived drilling parameters (e.g. depth, advancement rate, pull-down
pressure, torque, rotation rate, flush fluid pressure, flush fluid flow, vibration, penetration resistance,
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ISO 22476-15:2016(E)

soil-rock resistance) can produce useful data about the lithology of the layers for a reliable geotechnical
model, their density or weathering, the localization of voids or faults in the ground, the depth to rock
and other properties like permeability.
The MWD test can be used in soil, rock and manmade ground, either on land or off-shore.
After the MWD test, the borehole can be used for other purpose such as installation of monitoring
equipment, etc.
Before using new drillin
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 22476-15.2
ISO/TC 182/SC 1 Secretariat: DIN
Voting begins on: Voting terminates on:
2015-09-03 2015-11-03
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 15:
Measuring while drilling
Reconnaissance et essais — Essais de sol —
Partie 15: Enregistrement des paramètre de forages
ICS: 93.020
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This draft has been developed within the European Committee for Standardization
(CEN), and processed under the CEN lead mode of collaboration as defined in the
Vienna Agreement.
This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member
bodies for a parallel five month enquiry.
Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments
received, will be submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
formal vote in CEN.
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
committee secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
composition will be undertaken at publication stage.
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number ISO/DIS
NATIONAL REGULATIONS.
22476-15.2:2015(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
©
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2015

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/DIS 22476-15.2:2015(E)
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All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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ISO/DIS 22476-15.2
Contents Page
Foreword . v
Introduction . vii
1 Scope . 1
5 Normative references . 1
6 Terms and definitions . 2
4 Symbols and abbreviations . 2
7 Equipment . 3
7.1 General . 3
7.2 Drilling equipment . 4
7.3 Measuring system . 4
7.3.1 General . 4
7.3.2 Sensors for hydraulic pressures . 5
7.3.3 Measuring system for penetration length . 5
7.3.4 Measuring system for flushing medium flow . 5
7.3.5 Measuring system for rotational speed . 5
7.3.6 Measuring of hammering energy . 6
7.3.7 Reflected vibrations . 6
7.3.8 Time . 6
7.4 Selection of measured parameters . 6
7.5 Factors influencing MWD results . 7
7.5.1 Tool influence . 7
7.5.2 Drilling rig influence . 7
7.5.3 Operator influence . 8
8 Test procedures . 8
8.1 General . 8
8.2 Position and level of drill rig . 8
8.3 Preparation of the measurement . 8
8.4 Drilling procedure . 9
8.5 Frequency of logging parameters . 9
8.6 Registration of penetration length . 9
8.7 Test completion . 9
8.8 Equipment checks and calibrations . 10
9 Test results . 10
9.1 General . 10
9.2 Calculated parameters . 10
9.2.1 General . 10
9.2.2 Penetration rate . 10
9.2.3 Down-thrust pressure . 11
9.2.4 Net down-thrust pressure . 11
9.2.5 Flushing medium pressure. 11
9.2.6 Drill head rotational torque. 11
10 Reporting . 12
10.1 General . 12
10.2 Reporting of test results . 12
10.2.1 General information . 12
10.2.2 Location of the test . 12
10.2.3 Test equipment . 13
10.2.4 Test procedure . 13
© ISO 2015 – All rights reserved iii

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ISO/DIS 22476-15.2
10.2.5 Measured parameters . 13
Annex A (informative) Application of drilling parameters. 14
A.1 The interpretation of drilling parameters . 14
A.1.1 General . 14
A.1.2 Penetration rate . 14
A.1.3 Net down-thrust . 14
A.1.4 Flushing medium pressure . 14
A.1.5 Torque . 14
A.1.6 Conclusion . 14
A.2 Calculated parameters . 16
A.2.1 General . 16
A.2.2 Penetration resistance . 16
A.2.1 Soil-rock resistance . 16
A.2.2 Somerton Index . 16
A.2.3 Energy . 17
Annex B (normative) Graphical presentation of drilling parameters . 19
B.1 Presentation of test results . Error! Bookmark not defined.
Bibliography . 21

iv © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO/DIS 22476-15.2
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 performed 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 22476-15 was prepared by Technical Committee ISO/TC 182, Géotechnique, Subcommittee SC 1,
Recherches et essais géotechniques.
This second/third/. edition cancels and replaces the first/second/. edition (), [clause(s) / subclause(s) /
table(s) / figure(s) / annex(es)] of which [has / have] been technically revised.
ISO 22476 consists of the following parts, under the general title Geotechnical investigation and testing —
Field testing:
 Part 1: Electrical cone penetration tests
 Part 2: Dynamic probing
 Part 3: Standard penetration test
 Part 4:Menard pressuremeter test
 Part 5: Flexible dilatometer test
 Part 6: Self-boring pressuremeter test
 Part 7: Borehole jack test
 Part 8: Full displacement pressuremeter
 Part 9: Field vane test
 Part 10: Weight sounding test
 Part 11: Flat dilatometer test
 Part 12: Mechanical cone penetration test
 Part 13: Plate loading test
© ISO 2015 – All rights reserved v

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ISO/DIS 22476-15.2
 Part 15: Measuring while drilling
vi © ISO 2015 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/DIS 22476-15.2
Introduction
ISO 22476-15 specifies the technical principles for measuring equipment requirements, the execution and
reporting on the parameters of investigation drilling process for geotechnical purposes.
The measuring while drilling (MWD) method deals with the recording of the machine parameters during the
drilling process. This can be done manually or with the use of computerized systems which monitor a series of
sensors installed on rotary and/or percussive drilling equipment. These sensors continuously and
automatically collect data on all aspects of drilling, in real time, without interfering with the drilling progress.
The data are displayed in real-time and are also recorded for further analysis. Examples for interpretation of
the results are presented in an annex.
The method shall be used for its own purpose. The borehole can be used for other application such as
installation of monitoring equipment, geophysical logging or realisation of expansion tests. The interpretation
of the MWD results can be done in relation with the information provided by sampling.
It should be noted that measured and calculated drilling parameters are relative and dependant of the test
conditions, procedures and equipment.
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 22476-15.2

Geotechnical investigation and testing — Field testing — Part 15:
Measuring while drilling
1 Scope
This international standard deals with equipment, execution and reporting of the measuring while drilling method
(MWD) as a method of geotechnical investigation and testing.
It is applicable to top driven destructive drilling methods performed by a fully hydraulically powered drill rig and driving
device.
The recording of the drilling parameters during soil grouting, drilling of nails, anchors or piles are beyond the scope of
this standard.
2 Normative references
The following referenced documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the
latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1219-1, Fluid power systems and components - Graphic symbols and circuit diagrams - Part 1: Graphic symbols
for conventional use and data-processing applications
EN 1997-1, Eurocode 7: Geotechnical design – Part 1: General rules.
EN 1997-2, Eurocode 7: Geotechnical design.– Part 2: Ground investigation and testing
EN 16228-1, Drilling and foundation equipment - Safety - Part 1: Common requirements
EN 16228-2, Drilling and foundation equipment - Safety - Part 2: Mobile drill rigs for civil and geotechnical engineering,
quarrying and mining
ENV 13005:1999, Guide to the expression of uncertainty in measurement.
EN ISO 10012, Measurement management systems – Requirements for measurement processes and measuring
equipment.
EN ISO 14688-1, Geotechnical investigation and testing – identification and classification of soil – Part 1: identification
and description.
EN ISO 14689-1, Geotechnical investigation and testing – identification and classification of rock – Part 1:
identification and description.
EN ISO 22475-1, Geotechnical investigation and testing – Sampling methods and ground water measurements – Part
1: Technical principles for execution.
© ISO 2015 – All rights reserved 1

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ISO/DIS 22476-15.2
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in EN ISO 22475-1 and the following apply.
3.1
reflected vibration
acceleration due to elastic rebound of rods compressed by hammer impact
4 Symbols and abbreviations
Table 1 — Symbols, units and abbreviations
Symbol Name Unit
a measured penetration length m
α efficiency coefficient of down-thrust work -
β efficiency coefficient of torque work -
γ efficiency coefficient of hammering work -
C measured drill head torque kN.m
R
C maximum measured drill head torque kN.m
R max
d external diameter of drill bit m
o
E calculated drilling energy J
E calculated specific energy J
S
E measured reflected vibrations J
R
f hammer frequency Hz
F maximum down thrust force kN
max
H maximum hold back force kN
max
I calculated alteration index -
A
n quantity of rods -
p measured hydraulic pressure in feed motor or cylinder MPa
p measured hydraulic pressure in torque motor MPa
CR
p unloaded engine rotation pressure MPa
CRO
p maximum measured hydraulic pressure in torque motor MPa
CR max
p measured hold back pressure MPa
H
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ISO/DIS 22476-15.2
p calculated flushing medium pressure at output of the drilling tool MPa
I
p calculated net down-thrust (or feed thrust) applied on drilling tool MPa
E
p measured flushing medium pressure at output of the pump MPa
F
p measured hammering pressure MPa
M
p maximum measured down-thrust pressure MPa
max
p raw down-thrust (or feed thrust) applied on drilling tool MPa
O
p calculated holdback pressure MPa
HC
p maximum measured holdback pressure MPa
H max
P penetration resistance s/0,2 m
R
Q measured borehole drilling fluid inflow l/min
I
Q measured borehole drilling fluid outflow l/min
O
-1 -1
R calculated soil-rock resistance MPa m s
SR
S calculated Somerton index -
d
2
s measured area removed by drill bit (=/= drilling tool surface) m
O
T measured time S
v penetration rate m/h
A
v measured drill head rotational speed Rpm
R
W weight of rotary head kN
H
W weight of drill rod kN
R
Z measured depth m
z measured ground water table depth m
w

5 Equipment
5.1 General
Drilling parameters can be considered as being in one of three categories:
 parameters imposed by the method (type of drilling tool and diameter, nature of the fluid medium, limits of
machine performance and injection system) and unmanaged scalable parameters (tools wear, changes in the
composition of the fluid).
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ISO/DIS 22476-15.2
 parameters set by the operator (p down-thrust, v drill head rotational speed, Q drilling fluid circulation rate in
O R I
the case of an incompressible or water based drilling fluid, p injection pressure in the case of a compressible air
I
based fluid),
 parameters depending of the response of the ground (v penetration rate, C torque, p injection pressure in the
A R I
case of an incompressible or water based fluid, Q flushing medium circulation rate in the case of a compressible
I
air-based fluid),
Further derived parameters can be calculated from the drilling parameters either directly or using calibration relations.
5.2 Drilling equipment
Drilling machines with appropriate stability, power and equipment such as drilling rods and bits shall be selected in
order to achieve the required depth and stability of the borehole. The drilling equipment shall be of the appropriate
size and type in order to produce the required quality of MWD test. The drilling rig and equipment shall allow all drilling
functions to be adjusted accurately.
The drill rig shall be chosen based on the project objectives with sufficient capacity to penetrate the various geologic
layers and equipped with the appropriate drilling tools.
Drill head and feed mechanism shall be hydraulically operated to allow drilling parameter monitoring.
Only top hammer drilling shall be used. The equipment shall be loaded or anchored to limit movements of the drilling
machine relative to ground level while the penetration occurs.
The drilling flow pump shall comply with the following characteristics:
 -provide a constant flow independent of the pressure, pumps creating pulsation shall be avoided (e.g. single
piston pump);
 -achieve a minimum pressure of 3 MPa (unless otherwise noted);
 -have a sensitive and calibrated pressure gauge mounted directly on the pump outflow;
 -allow a 0,8 to 1 m per second cutting return (depending on fluid viscosity).
Prior to each use, the straightness of rods shall be checked visually. The deviation of the linearity of the rods shall not
exceed 5 mm from the centreline for 3 m long rod. The straightness of the push rods shall be determined at regular
intervals.
The drilling tool used for MWD method shall be drill bit type acting in rotary or rotary percussion drilling. The use for
other drilling technique shall be avoided.
5.3 Measuring system
5.3.1 General
The automatic measurement system shall include :
 a data recorder,
 a data acquisition system including a signal converter (sometime part of data recorder),
 transducers set on the machine. Depending of the MWD application class (see 6.2) the influence of the
positioning of sensors on the recorded measurements shall be minimised.
The manual measurement shall include:
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ISO/DIS 22476-15.2
 depth according to time or time for a penetration of 0.2 m,
 parameters read by the operator on gauges.
The measuring system shall give a real time display of the readings to allow adjustments to the drilling process
according to the observed progress of the test.
The measuring equipment shall be checked and/or calibrated regularly according to the manufacturers' specification.
The results of the checking and/or calibration shall be reported (see clause 7). If any part of the system is repaired or
exchanged, calibration shall be verified.
Calibration of all sensors shall be performed at the following interval:
 yearly if certifications are made by third party control (for instance manufacturer) at regular interval or
 At least every six months by internal control.
A calibration report should be generated as well as a copy of the report should be kept with the maintenance log. A
copy of the latest calibration test report shall be available at the job site.
5.3.2 Sensors for hydraulic pressures
The following pressures shall be measured:
a) Down-thrust pressure p and torque pressure p ;
CR
b) Holdback pressure p . Complementary to the down-thrust, this pressure p shall be measured to calculate the net
H H
down-thrust applied on the bit. Holdback pressure is the hydraulic pressure prevailing in return line;
NOTE 1 Differential pressure transducer can be used to measure the net down thrust directly.
NOTE 2 Down-thrust force can be directly measured by load sensor.
c) Flushing medium pressure P .
F
Measurement of these pressures shall be performed in the manual procedure on pressure gauges and in the
automatic procedure using transducers placed on flush line.
5.3.3 Measuring system for penetration length
Measurement of drilling tool penetration length shall be performed between the top of the mast and the drill rod.
The penetration depth shall be determined, for example:
 in the automatic procedure, using a rotary encoder fitted to a winch drum assembly.
 in the manual procedure using a tape,
5.3.4 Measuring system for flushing medium flow
Flow shall be measured using a flow meter. Its accuracy and calibration shall be documented as part of the report.
NOTE The measurement of drilling fluid return flow (outflow) Q at the exit of the borehole can provide an estimation of the
O
volume of fluid exchanged (absorbed or provided from confined aquifer) within the ground.
5.3.5 Measuring system for rotational speed
Rotational speed (v ) measurement shall be done:
R
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ISO/DIS 22476-15.2
 in the manual procedure using a tachometer,
 in the automatic procedure with a rotation or proximity sensor that counts the passage of a metallic element.
5.3.6 Measuring of hammering energy
Hammering energy shall be measured using a pressure transducer to measure the pressure p used to activate the
M
hammer and the blow frequency f (alternatively determined by a flow meter).
5.3.7 Reflected vibrations
Vibration due to percussive reflected waves generated when the hammer hits the anvil (E ) which descends and
R
ascends after reflection in the end of the rods may be measured with an accelerometer. This signal is disturbed by
stray reflections to each new stem, natural attenuation of the signal, and so on.
5.3.8 Time
Measuring the time t shall be performed:
 in the manual procedure, by a stop watch,
 in the automatic procedure by the internal clock of the data acquisition system and corresponds to a detection
time of a new depth step.
5.4 Selection of measured parameters
Depending on the number of parameters measured while drilling, three quality classes of MWD measurements are
defined (table 1):
 quality class A where more than four parameters are measured,
 quality class B where two up to four parameters are measured,
 quality class C where at least two parameters are measured.
The following drill rig parameters may be measured:
 penetration length;
 hydraulic pressure in feed motor or cylinder;
 hold-back pressure;
 hydraulic pressure in torque motor;
 flushing medium pressure;
 drill head rotational speed;
 flushing medium circulation rate;
The fluid flow as well as the total drilling fluid volume for each boring should be recorded.
In case of rotary percussion, reflected vibrations ER may be measured.
Instead of penetration length a, the operator can use penetration rate vA given by the measuring system to control the
machine (see 7.1).
6 © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO/DIS 22476-15.2
Table 2 —Quality class
Quality class Recording Examples of measured drill rig Allowable minimum
parameters accuracy of measured
a
values
1 automatic penetration length (a), 5 mm or 0.1 %
down-thrust pressure (p), 1 %
holdback pressure (p ), 1 %
H
flushing medium pressure (p ),  1 %
F
Drill head rotational speed (v ), 1 %
R
flushing medium circulation rate (Q ), 1 l/min
I
torque pressure (p ) 1 %
CR
2 Automatic penetration length (a), 1 %
down-thrust pressure (p), 2 %
holdback pressure (p ), 2 %
H
flushing medium pressure (p ) 2 l/min
F
torque pressure (p ) 2 %
CR
3 Automatic or penetration length (a), 0.2 m
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 22476-15
Première édition
2016-08-15
Reconnaissance et essais — Essais de
sol —
Partie 15:
Enregistrement des paramètre de
forages
Geotechnical investigation and testing — Field testing —
Part 15: Measuring while drilling
Numéro de référence
ISO 22476-15:2016(F)
©
ISO 2016

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ISO 22476-15:2016(F)

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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
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Publié en Suisse
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ISO 22476-15:2016(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Équipement . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Équipement de forage . 4
5.3 Système de mesure . 4
5.3.1 Généralités . 4
5.3.2 Capteurs de pressions hydrauliques . 5
5.3.3 Système de mesure de la longueur de pénétration . 5
5.3.4 Système de mesure du débit du fluide de forage . 5
5.3.5 Système de mesure de la vitesse de rotation . 5
5.3.6 Mesure de l’énergie de martèlement . 6
5.3.7 Vibrations réfléchies . 6
5.3.8 Temps . 6
5.4 Sélection des paramètres mesurés . 6
5.5 Facteurs d’influence sur les résultats MWD . 7
5.5.1 Influence de l’outil . 7
5.5.2 Influence de la machine de forage . 7
5.5.3 Influence de l’opérateur . 7
6 Procédures d’essai . 8
6.1 Généralités . 8
6.2 Position et niveau de la machine de forage . 8
6.3 Préparation de la mesure . 8
6.4 Procédure de forage . 9
6.5 Fréquence d’acquisition des paramètres . 9
6.6 Enregistrement de la longueur de pénétration . . 9
6.7 Fin de l’essai . 9
6.8 Contrôles et étalonnages de l’équipement .10
7 Résultats d’essai .10
7.1 Généralités .10
7.2 Paramètres calculés .10
7.2.1 Généralités .10
7.2.2 Vitesse d’avance .10
7.2.3 Pression de poussée .11
7.2.4 Pression de poussée nette .11
7.2.5 Pression du fluide de forage .11
7.2.6 Couple de rotation de la tête de forage .11
8 Consignation dans un rapport .12
8.1 Généralités .12
8.2 Consignation des résultats d’essai dans un rapport .12
Annexe A (informative) Application des paramètres de forage .15
Annexe B (informative) Présentation graphique des paramètres de forage .21
Bibliographie .23
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ISO 22476-15:2016(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO, participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction définies dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/patents).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien
suivant: www .iso .org/iso/foreword .html.
L’ISO 22476-15 a été élaborée par le Comité européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le
comité technique ISO/TC 182, Géotechnique, conformément à l’accord de coopération technique entre
l’ISO et le CEN (accord de Vienne).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 22476, publiée sous le titre général Reconnaissance et essais
géotechniques — Essais en place, est disponible sur le site Internet de l’ISO.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés

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ISO 22476-15:2016(F)

Introduction
La méthode de mesure en cours de forage (MWD) traite de l’enregistrement des paramètres
machine au cours du processus de forage. Celle-ci peut être réalisée manuellement ou à l’aide de
systèmes informatisés qui acquièrent les capteurs installés sur le matériel de forage en rotation et/
ou par percussion. Ces capteurs collectent en continu et de manière automatique des données sur
tous les aspects du forage, en temps réel et sans interférer avec l’avancement du forage. Les données
sont affichées en temps réel et également enregistrées à des fins d’analyse ultérieure. Des exemples
d’interprétation de ces résultats sont fournis en Annexe A.
Le trou de forageforage peut être utilisé pour d’autres applications, telles que l’installation
d’équipements de surveillance, la consignation des données géophysiques ou la réalisation d’essais
d’expansion. L’interprétation des résultats de la mesure en cours de foragepeut être réalisée en relation
avec les informations fournies par carottage.
Il convient de noter que les paramètres de forage mesurés et calculés sont liés et dépendants des
conditions d’essai, des procédures et de l’équipement.
© ISO 2016 – Tous droits réservés v

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NORME INTERNATIONALE ISO 22476-15:2016(F)
Reconnaissance et essais — Essais de sol —
Partie 15:
Enregistrement des paramètre de forages
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 22476 traite des principes techniques pour la définition des exigences
applicables à l’équipement de mesure ainsi que la mise en œuvre et la consignation des paramètres du
processus de mesure en cours de foragedans le cadre de reconnaissances géotechniques.
Elle s’applique aux méthodes de forage destructif entraînées par le haut et réalisées par une machine
de forage et un dispositif de forage entièrement hydrauliques. Elle est habituellement mise en œuvre
avec les techniques de forage destructif mais peut également être utilisée dans le cadre d’opérations de
carottage.
L’enregistrement des paramètres de forage pendant l’injection de ciment dans le sol ou le forage pour
la réalisation de clous, ancrages ou pieux n’entre pas dans le cadre de la présente partie de l’ISO 22476.
2 Références normatives
Les documents suivants sont mentionnés dans le texte d’une manière telle que tout ou partie de leur
contenu constitue les exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Identification et classification des sols — Partie 1:
Identification et description
ISO 14689-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Identification, 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
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 22475-1 ainsi que les
termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et la CEI tiennent à jour des bases de données terminologiques, destinées à être utilisées dans les
activités de normalisation, aux adresses suivantes:
— Glossaire Electropedia de la CEI: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
— Plateforme de navigation en ligne de l’ISO: disponible à l’adresse http: //www .iso .org/obp
3.1
paramètres de forage
paramètres de la machine de forage mesurés et enregistrés lors du forage (notamment les pressions
hydrauliques, la profondeur, la vitesse d’avance, la vitesse de rotation, la pression et le débit du fluide, etc.)
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1

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ISO 22476-15:2016(F)

3.2
paramètres composés
paramètres dérivés de la combinaison de plusieurs paramètres de forage
3.3
vibration réfléchie
accélération due au rebondissement élastique des tiges comprimées par l’impact du marteau
3.4
longueur de pénétration
longueur mesurée dans l’axe du trou de forage, entre le niveau du sol et l’outil de forage
3.5
vitesse d’avance
vitesse d’avance de l’outil de forage dans le sol
3.6
pression de poussée
pression de poussée appliquée sur l’outil de forage
3.7
pression de retenue
pression limitant la vitesse d’avance en raison d’exigences de sécurité
3.8
pression du fluide de forage
pression du fluide de forage au niveau de l’outil de forage
3.9
couple
couple de rotation de la tête de forage
3.10
vitesse de rotation
vitesse de rotation de la tête de forage
3.11
vitesse de circulation du fluide de forage
débit de sortie du fluide de forage de l’outil de forage dans le trou
4 Symboles
Symbole Nom Unité
a longueur de pénétration mesurée m
α coefficient d’efficacité du travail de poussée —
β coefficient d’efficacité du travail de couple —
γ coefficient d’efficacité du travail de martèlement —
C couple de rotation de la tête de forage mesuré kN·m
R
C couple de rotation de la tête de forage mesuré maximal kN·m
R max
d diamètre externe de l’outil mm
o
E énergie de forage calculée J
E énergie spécifique calculée J
S
E vibrations réfléchies mesurées J
R
f fréquence du marteau Hz
F force maximale de poussée kN
max
H force maximale de retenue kN
max
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés

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ISO 22476-15:2016(F)

Symbole Nom Unité
I indice d’altération calculé —
A
N nombre de tiges —
p pression hydraulique mesurée dans le moteur d’avance ou le vérin MPa
p pression hydraulique mesurée dans le moteur couple MPa
CR
p pression du moteur couple sans charge MPa
CRO
p pression hydraulique maximale mesurée dans le moteur couple MPa
CR max
p pression de retenue mesurée MPa
H
p pression du fluide de forage calculée à la sortie de l’outil de forage MPa
I
p poussée (avance) nette calculée appliquée à l’outil de forage MPa
E
p pression du fluide de forage mesurée à la sortie de la pompe MPa
F
p pression de martèlement mesurée MPa
M
p pression maximale de poussée mesurée MPa
max
p poussée (avance) brute calculée appliquée à l’outil de forage MPa
O
p pression de retenue calculée MPa
HC
p pression maximale de retenue mesurée MPa
H max
P résistance à la pénétration s/0,2 m
R
Q débit du fluide de forage mesuré à l’entrée du trou de forage l/min
I
Q débit du fluide de forage mesuré à la sortie du trou de forage l/min
O
−1 −1
R résistance sol-roche calculée MPa m s
SR
S indice Somerton calculé —
d
2
s zone mesurée retirée par le trépan (= surface de l’outil de forage) m
O
t temps mesuré s
v vitesse d’avance m/h
A
v vitesse de rotation de la tête de forage mesurée r/min
R
W poids de la tête de rotation kN
H
W poids de la tige de forage kN
R
Z profondeur mesurée m
r profondeur mesurée à la surface de la nappe phréatique m
w
5 Équipement
5.1 Généralités
Les paramètres de forage peuvent être classés en trois catégories:
— Paramètres imposés par la méthode (type d’outil de forage et diamètre, nature du fluide, limites de
performance de la machine et du système d’injection) et les paramètres évolutifs non gérés (usure
des outils, changements dans la composition du fluide);
— Paramètres réglés par l’opérateur (poussée p , vitesse de rotation de la tête de forage v , vitesse
O R
de circulation du fluide de forage Q dans le cas d’un fluide de forage incompressible ou aqueux,
I
pression d’injection p dans le cas d’un fluide compressible à base d’air);
I
— Paramètres qui dépendent de la réponse du sol (taux de pénétration v , couple C , pression d’injection
A R
p dans le cas d’un fluide incompressible ou aqueux, vitesse de circulation du fluide de forage Q dans
I I
le cas d’un fluide compressible à base d’air).
Ces paramètres peuvent être mesurés directement ou calculés à l’aide de relations d’étalonnage.
D’autres paramètres composés peuvent être déterminés en combinant plusieurs paramètres de forage
(voir A.2.)
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5.2 Équipement de forage
Des machines de forage dotées d’une stabilité, d’une puissance et d’équipements appropriés, tels que
les outils et les tiges de forage, doivent être sélectionnées de manière à atteindre la profondeur et la
stabilité exigées pour le trou de forage. L’équipement de forage doit être de la taille et du type appropriés
de manière à produire la qualité exigée pour l’essai MWD. L’équipement et la machine de forage doivent
permettre d’ajuster toutes les fonctions de forage avec précision.
La machine de forage doit être sélectionnée en fonction des objectifs du projet, avec une capacité
suffisante pour pénétrer les différentes couches géologiques et doit être équipé des outils de forage
appropriés.
La tête de forage et le mécanisme d’avance doivent fonctionner grâce à un circuit hydraulique pour
permettre le suivi des paramètres de forage.
Seul une ligne d’outil avec marteau en haut doit être utilisé. L’équipement doit être lesté ou ancré pour
limiter les mouvements de la machine de forage par rapport au niveau du sol au cours de la pénétration.
La pompe de fluide de forage doit être conforme aux caractéristiques suivantes:
— fournir un débit constant indépendamment de la pression, les pompes créant des pulsations doivent
être évitées (par exemple une pompe à piston unique);
— atteindre une pression minimale de 3 MPa (30 bars) (sauf notification contraire);
— disposer d’un capteur de pression étalonné et sensible directement monté sur la sortie de la pompe;
— permettre une remontée du fluide de forage compris entre 0,8 et 1 m par seconde (en fonction de la
viscosité du fluide).
Avant chaque utilisation, la rectitude des tiges doit être contrôlée à l’œil nu. L’écart de linéarité des tiges
ne doit pas dépasser 5 mm depuis la ligne centrale pour les tiges de 3 m de long. La rectitude des tiges
doit être déterminée à intervalles réguliers.
L’outil de forage utilisé pour la méthode MWD doit être du type outil à lame pour une action de forage
rotatif ou rotatif à percussions. L’utilisation d’autres techniques de forage doit être évitée.
5.3 Système de mesure
5.3.1 Généralités
Le système de mesure automatique doit inclure:
— un enregistreur de données intégrant un affichage,
— un système d’acquisition des données doté d’un convertisseur de signal (parfois intégré à
l’enregistreur de données), et
— des capteurs installés sur la machine.
En fonction de la classe d’application de la méthode MWD (voir le paragraphe 5.4), l’influence de la
position des capteurs sur les mesures enregistrées doit être limitée autant que possible.
La mesure manuelle doit déterminer:
— la profondeur en fonction du temps ou la durée de pénétration de 0,2 m, et
— les paramètres lus par l’opérateur sur les capteurs.
Le système de mesure doit fournir un affichage en temps réel des valeurs pour permettre d’ajuster le
processus de forage selon la progression observée de l’essai.
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L’équipement de mesure doit être contrôlé et/ou étalonné régulièrement selon les spécifications des
fabricants. Les résultats du contrôle et/ou de l’étalonnage doivent être consignés (voir l’Article 7). Si
une partie du système est réparée ou remplacée, l’étalonnage doit être vérifié.
L’étalonnage de tous les capteurs doit être réalisé en respectant la fréquence suivante:
— tous les ans si les certifications sont assurées par le contrôle d’un tiers (par exemple le fabricant) à
intervalles réguliers;
— au moins tous les six mois par contrôle interne.
Il convient de réaliser un rapport d’étalonnage et de conserver une copie du rapport avec le carnet
d’entretien. Une copie du rapport d’essai d’étalonnage le plus récent doit être tenue à disposition sur le
chantier.
5.3.2 Capteurs de pressions hydrauliques
Les pressions suivantes doivent être mesurées:
a) pression de poussée p et pression de couple p ;
CR
b) pression de retenue p (en vue de compléter la pression de poussée, cette pression p doit être
H H
mesurée pour calculer la poussée nette appliquée au trépan. La pression de retenue est la pression
hydraulique qui prévaut dans la conduite de retour);
NOTE 1 Un transducteur de pression différentielle peut être utilisé pour mesurer directement la
poussée nette.
NOTE 2 La force de poussée peut être directement mesurée par un capteur de force.
c) pression du fluide de forage p .
F
La mesure de ces pressions doit être réalisée en suivant la procédure manuelle sur les capteurs de
pression et en suivant la procédure automatique à l’aide de transducteurs placés sur le circuit de forage.
5.3.3 Système de mesure de la longueur de pénétration
La mesure de la longueur de pénétration de l’outil de forage doit être réalisée entre le sommet du mât et
la tige de forage
La longueur de pénétration doit être déterminée par les méthodes suivantes:
— en suivant la procédure automatique à l’aide d’un encodeur rotatif fixé à l’axe du moteur d’avance,
une chaîne ou un câble attaché entre le mât fixe et la tête de forage mobile, une roue fixée à la tête
de forage et roulant contre le mât ou toute autre méthode appropriée;
— en suivant la procédure manuelle, à l’aide d’un mètre ruban.
5.3.4 Système de mesure du débit du fluide de forage
Le débit doit être mesuré à l’aide d’un débitmètre. Sa précision et son étalonnage doivent être consignés
dans le rapport.
NOTE La mesure du débit de renvoi du fluide de forage (flux de sortie) Q à la sortie du trou de forage peut
O
fournir une estimation du volume de fluide échangé (absorbé ou fourni par la nappe aquifère confinée) avec le sol.
5.3.5 Système de mesure de la vitesse de rotation
La mesure de la vitesse de rotation (v ) doit être réalisée au moyen des méthodes suivantes:
R
— en suivant la procédure manuelle à l’aide d’un tachymètre;
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— en suivant la procédure automatique à l’aide d’un capteur de rotation ou de proximité qui compte les
passages d’un élément métallique.
5.3.6 Mesure de l’énergie de martèlement
L’énergie de martèlement doit être mesurée à l’aide d’un transducteur de pression permettant de
mesurer la pression p utilisée pour activer le marteau et la fréquence de chocs f (également déterminée
M
par un débitmètre).
5.3.7 Vibrations réfléchies
Les vibrations causées par les ondes de percussion réfléchies générées lorsque le marteau frappe
l’enclume (E ) qui descendent et remontent après réflexion en bout de tiges peuvent être mesurées
R
à l’aide d’un accéléromètre. Ce signal est déformé par les réflexions générées à chaque nouvelle tige,
l’atténuation naturelle du signal, etc.
5.3.8 Temps
La mesure du temps, t, doit être réalisée au moyen des méthodes suivantes:
— en suivant la procédure manuelle à l’aide d’un chronomètre;
— en suivant la procédure automatique par l’horloge interne du système d’acquisition de données,
correspondant au délai de détection d’un nouveau palier de profondeur.
5.4 Sélection des paramètres mesurés
Selon le nombre de paramètres mesurés pendant le forage, trois classes de mesures MWD sont définies
(voir le Tableau 1):
— classe de qualité 1, dans laquelle six paramètres (ou plus) sont mesurés;
— classe de qualité 2, dans laquelle quatre ou cinq paramètres sont mesurés;
— classe de qualité 3, dans laquelle au moins deux paramètres sont mesurés.
Les paramètres de la machine de forage suivants peuvent être mesurés:
— longueur de pénétration;
— pression de poussée mesurée dans le moteur d’avance ou le vérin;
— pression de retenue;
— pression de couple dans le moteur;
— pression du fluide de forage;
— vitesse de rotation de la tête de forage;
— vitesse de circulation du fluide de forage.
Il convient d’enregistrer le débit de fluide et le volume total de fluide de forage pour chaque trou.
Pour le forage rotatif par percussion, les vibrations réfléchies E peuvent être mesurées.
R
Au lieu d’utiliser la longueur de pénétration a, l’opérateur peut utiliser la vitesse d’avance v indiqué par
A
le système de mesure pour contrôler la machine (voir le paragraphe 5.3).
Pour toutes les classes de qualité, les paramètres mesurés doivent toujours comprendre la longueur
de pénétration mesurée a et la pression de poussée p dans le moteur d’avance ou le vérin, sauf pour
l’enregistrement manuel de la classe de qualité 3 lorsque p doit être remplacé par la résistance à la
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pénétration p . Des paramètres supplémentaires doivent être sélectionnés pour satisfaire les exigences
R
particulières de la reconnaissance.
Tableau 1 — Classe de qualité
Classe Exemples de paramètres mesurés Précision minimale autorisée pour
Enregistrement
a
de qualité pour la machine de forage les valeurs mesurées
1 Automatique longueur de pénétra
...