FA046184 ISSN 0335-3931

NF X 30-420
Juin 1999

Indice de classement : X 30-420

ICS : 13.030.40 ; 93.020

Déchets
Détermination de la perméabilité
d'une formation géologique en place,
de matériaux rapportés,
ou artificiellement reconstitués
Infiltromètres à simple ou double anneau, de type fermé

E : Waste — Determination of the permeability of a permanent geological formation

© AFNOR 1999 — Tous droits réservés

of added or artificially reconstituted materials — Closed-type, single- or double-

ring infiltrometers
D : Abfall — Bestimmung der Durchlässigkeit einer ortsfesten geologischen
Formation sowie aufgesetzter bzw. künstlich wiederzusammengesetzter
Materialien — Ein- bzw. Doppelringinfiltrationsmesser, geschlossener Typ

Norme française homologuée

par décision du Directeur Général d'AFNOR le 20 mai 1999 pour prendre effet
le 20 juin 1999.

Correspondance À la date de publication du présent document, il n'existe pas de travaux européens

ou internationaux traitant du même sujet.

Analyse Le présent document permet la détermination in situ de la perméabilité à l’eau d’un

matériau en place ou rapporté, à l’aide d’un infiltromètre à simple ou double anneau
fermé. Il définit les termes employés, les paramètres mesurés et les modalités de
calcul.

Descripteurs Thésaurus International Technique : environnement, protection de l’environne-

ment, sol, déchet, stockage, matériau, essai in situ, détermination, perméabilité à
l’eau, infiltration, mode opératoire, résultats d’essai.

Modifications

Corrections

Éditée et diffusée par l’Association Française de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La Défense Cedex
Tél. : 01 42 91 55 55 — Tél. international : + 33 1 42 91 55 55

© AFNOR 1999 AFNOR 1999 1er tirage 99-06-F

Déchets — Perméabilité AFNOR X30P

Membres de la commission de normalisation

Président : MLLE CONCHE
Secrétariat : MLLE BRUN — AFNOR

M ALCAYDE MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT — DGAD

M AMAR MINISTERE DE L’ÉQUIPEMENT, DES TRANSPORTS ET DU LOGEMENT — LCPC
M ANGULO JARAMILLO LTHE
M BARRES BRGM
M BEAUDOING CEA GRENOBLE
M BEGASSAT ADEME
M BERTRAND ANTEA SA
M BIGOT LABORATOIRE REGIONAL DE L'EST PARISIEN
M BOUILLY EDF DIRECTION EQUIPEMENT
M BOUR INERIS
M CALMELS CEA GRENOBLE
M CAZAUX INSA
M CHOSSAT MINISTERE DE L’AGRICULTURE ET DE LA PECHE — CEMAGREF
MLLE CONCHE UNED
M CORDIER DECTRA
M DIDIER INSA
M DORE MECASOL SA
MME DOUCES MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT — DPPR SDPD
MME DUPLOUY SCM2 SA
M DUQUENNOI MINISTERE DE L’AGRICULTURE ET DE LA PECHE — CEMAGREF GROUPEMENT
M GAMBELLI FIM
M GISBERT FD CONSEIL
M GRIMOT MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT
M GUERBOIS GAEA
M HUBERT SOLEN GEOTECHNIQUE
M LARRIERE SIMECSOL SA
M LEJEUNE ELF AQUITAINE
M LEMOINE HORIZONS SA
MME MASROURI ECOLE NATIONALE SUP GEOL
M MAZEAS ECOAUDIT SA
M PAILLARD FNADE
M MONTEIL VILLE DE PARIS
M MOWAREK BURGEAP
M ORSINI INRA STATION AGRO
M RAYNAUD CEBTP
M ROCHET ADEME
M SCHAEFFNER MINISTERE DE L’ÉQUIPEMENT, DES TRANSPORTS ET DU LOGEMENT — LCPC
M SQUARCIONI HYDRO INVEST SA
 —3— NF X 30-420

Sommaire
Page

Introduction ......................................................................................................................................................... 4

1 Domaine d’application ....................................................................................................................... 4

2 Références normatives ..................................................................................................................... 4

3 Définitions — Symboles .................................................................................................................... 5

4 Principe de l'essai .............................................................................................................................. 6

5 Appareillage ....................................................................................................................................... 7

6 Mode opératoire ................................................................................................................................. 9

7 Déterminations complémentaires nécessaires à l'exploitation des résultats ........................... 13

8 Expression des résultats ................................................................................................................ 13

9 Rapport d'essai ................................................................................................................................ 15

Annexe A (normative) Mise en place d’un anneau d’infiltromètre ............................................................. 18

Annexe B (informative) Produits de collage des anneaux au terrain ......................................................... 19

Annexe C (normative) Mesure du volume infiltré par dilution de traceur .................................................. 21

Annexe D (normative) Correction de l’influence des variations thermiques ............................................ 24

Annexe E (informative) Appareillages de mesure ........................................................................................ 26

Annexe F (informative) Reconnaissances complémentaires ..................................................................... 31

Bibliographie .................................................................................................................................................... 36
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Introduction
Pour le choix d'un site adapté à l'implantation d'un centre de stockage de déchets, la perméabilité de la formation
géologique en place, de matériaux rapportés, ou artificiellement reconstitués, qui constituent la base et les parois
du site, doit être inférieure ou égale à une certaine valeur, fixée par la réglementation.
Le présent document concerne l'exposé du principe, la description, les conditions d'utilisation et d'exploitation des
infiltromètres à simple ou double anneau, de type fermé, existant sur le marché et couramment mis en œuvre.
Le présent document ne vise pas l'exhaustivité des dispositifs d'essais et devra être révisé en tenant compte des
progrès scientifiques et techniques réalisés.
Différentes variantes sont retenues, basées sur des appareils de tailles différentes et sur différentes technologies
de mesure du débit infiltré.
D'une manière générale, cette méthode vise à estimer la perméabilité d'un matériau. Elle consiste à produire une
infiltration sous une ou plusieurs charges hydrauliques constantes, ces charges pouvant varier de quelques cen-
timètres à quelques mètres.
Cette méthode permet d'estimer la perméabilité sur une tranche superficielle de matériau d'épaisseur centimétrique.

1 Domaine d’application
Le présent document s'applique à la détermination in situ de la perméabilité à l'eau d'une formation géologique en
place, de matériaux rapportés, ou artificiellement reconstitués, placés dans un état proche de la saturation. Cette
détermination est effectuée au moyen d’un infiltromètre à simple ou double anneau fermé mis en place à la surface
du matériau à tester.
Le présent document définit les termes employés et les paramètres mesurés. Il spécifie les principales caracté-
ristiques des différents appareils employés, fixe les modes opératoires relatifs aux différentes techniques de
mesure mises en œuvre, et précise les résultats à présenter.
Il ne s'applique pas aux essais sur des terrains présentant, visuellement, des fissures et des macroporosités.
Pour chaque appareil mis en œuvre, l'intervenant doit être en mesure de préciser les limites d'utilisation de l'appa-
reil en termes de perméabilité. Les infiltromètres à simple ou double anneau permettent de mesurer des perméa-
bilités de l'ordre de 1.10–7 m/s à 1.10–10 m/s
L'essai, décrit dans le présent document, est utilisé plus particulièrement dans le domaine de l'environnement,
pour caractériser la perméabilité des matériaux rapportés qui constituent les fonds ou les parois de centres de
stockage de déchets.
Il peut aussi s'appliquer aux études en génie civil, et en hydrogéologie en général (milieux poreux).
Il est précisé également que le terme «anneau» se rapporte, dans ce texte, en principe à des appareils de forme
cylindrique circulaire. Cependant, ce terme peut aussi se rapporter à des formes différentes, notamment prisma-
tiques à base carrée ou rectangulaire.

2 Références normatives
Ce document comporte par référence datée ou non datée des dispositions d'autres publications. Ces références
normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-après. Pour les
références datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces publications ne s'appli-
quent à ce document que s'ils y ont été incorporés par amendement ou révision. Pour les références non datées,
la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique.

XP X 30-412, Déchets — Plan-type de rédaction d'une norme présentant une méthode de caractérisation de la
perméabilité d'un matériau.

XP P 94-010, Sols : reconnaissance et essais — Glossaire géotechnique — Définitions, notations, symboles.

NF P 94-050, Sols : reconnaissance et essais — Détermination de la teneur en eau pondérale des matériaux —
Méthode par étuvage.
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NF P 94-053, Sols : reconnaissance et essais — Détermination de la masse volumique des sols fins en laboratoire —
Méthodes de la trousse coupante, du moule et de l'immersion dans l'eau .

NF P 94-054, Sols : reconnaissance et essais — Détermination de la masse volumique des particules solides des
sols — Méthode du pycnomètre à eau .

XP P 94-202, Sols : reconnaissance et essais — Prélèvement des sols et des roches — Méthodologie et procédures.

3 Définitions — Symboles

3.1 Définitions
Pour les besoins du présent document, les définitions de la norme expérimentale XP X 30-412 s'appliquent.

3.2 Symboles et unités

3.2.1 Paramètres relatifs au phénomène d’écoulement en milieu saturé

Symbole Dénomination Unité Dimension

k Coefficient de perméabilité m.s–1 L.T–1

P Pression Pa ML–1 T–2

h Charge hydraulique m L

v Vitesse d’infiltration m.s–1 L.T–1

i Gradient hydraulique m.m–1 —

q Débit d'infiltration m3.s–1 L3.T–1

V Volume infiltré m3 L3

zw Épaisseur de la zone saturée m L

η Viscosité dynamique de l'eau Pa.s ML–1 T–1

3.2.2 Paramètres relatifs à la caractérisation du sol

Symbole Dénomination Unité Dimension

w Teneur en eau pondérale % M.M–1

Sr Degré de saturation % —

n Porosité % —

ρs Masse volumique des particules solides kg.m–3 M.L–3

ρd Masse volumique d’un sol sec kg.m–3 M.L–3

ρw Masse volumique de l’eau kg.m–3 M.L–3

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3.2.3 Paramètres géométriques et généraux

Symbole Dénomination Unité Dimension

A Aire d’essai m2 L2

d Diamètre des anneaux de mesure m L

d1 Diamètre anneau interne m L

d2 Diamètre anneau externe m L

zp Profondeur d'enfoncement des anneaux m L

t Temps s T

T° Température °C —

4 Principe de l’essai
Le principe de la méthode des infiltromètres à simple ou à double anneau repose sur la mesure d'un débit surfa-
cique d'eau s'infiltrant sous plusieurs charges hydrauliques. Dans le cas où un anneau externe, dit de garde, est
utilisé, il a pour but de maintenir le flux coaxial à l'anneau interne.
L'essai comprend plusieurs phases :
a) préparation de la surface de l'essai ;
b) installation du ou des anneaux — L'étanchéité périphérique est acquise :
— soit par enfoncement partiel du ou des deux anneaux dans le sol ;
— soit par collage du ou des deux anneaux dans le sol avec un cordon d'argile, un mastic ou un ciment.
c) mise en eau du ou des anneaux — Dans le cas de l'utilisation du dispositif à double anneau, la même charge
hydraulique est appliquée dans chacun des anneaux ;
d) mesure du volume infiltré V à travers l'aire d'essai A, pendant une durée t.
e) poursuite de l'essai avec plusieurs valeurs croissantes successives de charge hydraulique et mesure des volu-
mes d'eau infiltrés correspondants ;
f) conversion du volume d'eau infiltré ∆V pendant un temps ∆t, en débit surfacique (ou vitesse) d'infiltration v,
après correction de température (voir annexe D), pour chaque charge hydraulique appliquée.
∆V
v = --------------
A ⋅ ∆t
Quels que soient l’appareil mis en œuvre et la nature du terrain testé, le mode d'exploitation des résultats con-
duit à la détermination d'un débit surfacique d’infiltration sous une charge hydraulique donnée.
Bien que le débit surfacique d’infiltration v soit analogue du point de vue des unités à une perméabilité, ces
deux grandeurs sont fondamentalement distinctes sur le plan de la signification physique. Il n'est possible de
passer de l'une à l'autre que si l'on est en mesure de préciser un certain nombre de paramètres qui caractéri-
sent l'écoulement (gradient hydraulique, régime d'écoulement, saturation, etc.).
g) estimation du coefficient de perméabilité k après mesure de l'épaisseur de la zone saturée, après essai.
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5 Appareillage
L’appareillage comprend :
a) une cellule d'essai destinée à infiltrer le liquide dans le terrain ;
b) un dispositif de réaction ;
c) un contrôleur de pression et de volume du liquide infiltré en fonction du temps ;
d) des tubulures reliant le contrôleur de pression et de volume à la cellule d'essai ;
e) un disque poreux ;
f) un caisson d'isolation thermique.
L'annexe E détaille les principaux appareillages considérés.

5.1 Cellule d’essai

La cellule d'essai est constituée d'un anneau cylindrique ou de deux anneaux cylindriques coaxiaux de section
transversale circulaire fermé(s) par un couvercle rigide étanche (voir schéma figure 1 et annexe E).
Le couvercle est équipé de vannes de purge et d'amenée des fluides d'essai (repère 2, figure 1).
Dans le cas du double anneau, le diamètre extérieur (d 2) est au moins deux fois le diamètre de l'anneau intérieur
(d1) avec d1 ≥ 30 cm. Pour les sols argileux homogènes, à granulométrie très fine, on tolère que le diamètre d1
puisse être réduit à 15 cm.
Dans le cas du simple anneau, son diamètre doit être supérieur à 30 cm. Pour les sols argileux homogènes, à
granulométrie très fine, on tolère que ce diamètre de l'anneau de mesure puisse être réduit à 15 cm.
Dans chacun des cas, le dispositif doit permettre un enfoncement zp dans le matériau d'au moins 5 cm.
Les anneaux doivent être rigides et indéformables (épaisseur d'acier en général supérieure à 3 mm). Leur partie
inférieure est taillée en forme de trousse coupante. Des organes annexes sont prévus pour la manutention, le cen-
trage, la rigidification des anneaux et l'application du dispositif de réaction.
Dans certaines occasions, il pourra être utilisé des anneaux de forme polygonale régulière sous réserve que, pour
chaque anneau, le rapport entre le diamètre du cercle circonscrit et le diamètre du cercle inscrit soit inférieur à 1,5.
Un dispositif rigide, filtrant et poreux, s'appuyant sur le sol et en contact avec le couvercle (repère 1, figure 1), doit
permettre de confiner l'aire d'essai.

1 Vannes de purge
2 Vannes d’alimentation en eau
3 Dispositif éventuel de confinement

Figure 1 — Schéma de principe de la cellule d'essai (exemple du double anneau)

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5.2 Dispositif de réaction

Un dispositif de réaction (ancrage par exemple) permet de reprendre les efforts générés par les pressions d'injec-
tion adoptées et ainsi de s'opposer au déplacement de la cellule d'essai.
Le déplacement est contrôlé par un capteur solidaire du couvercle et relié à une base fixe.
La résolution du capteur doit être le centième de millimètre.

5.3 Système d'application et de mesure de la pression hydrostatique et du volume infiltré en

fonction du temps
Ce type de dispositif (Contrôleur Pression Volume) permet d'imposer et de maintenir constante la pression hydros-
tatique dans l'anneau de mesure. Dans le cas du double anneau, la pression doit rester identique dans les deux
anneaux.
Ce dispositif doit également permettre de mesurer le volume infiltré en fonction du temps, avec une résolution de
0,1 cm3 ou mieux.
Les différentes variantes de matériel, sans être exhaustives, sont décrites en annexe E.
La pression dans chacun des 2 anneaux doit être maintenue à une valeur constante, avec une incertitude infé-
rieure à 2 % de la pression appliquée.
La durée des différentes phases est mesurée au moyen d'un chronomètre à 0,5 min près.

5.4 Dispositif de mesure de température

La température de l'eau est mesurée dans l'anneau de mesure avec une incertitude inférieure à 0,5 °C.

5.5 Matériel complémentaire

Il s’agit :
— du dispositif d'isolation thermique ;
— du matériel pour le prélèvement d'échantillons (carottier, etc.) ;
— du matériel pour la préparation de l'aire d'essai (pelle, truelle, règle à araser, niveau, brosse, couteau, spatule,
etc.) ;
— d'une règle graduée ;
— du matériel pour la mise en place des anneaux (vérinage, collage) ;
— de la pompe pour la vidange des anneaux ;
— de la pompe à vide ou du dispositif équivalent pouvant produire une dépression de l'ordre de 50 kPa par rapport
à la pression atmosphérique.

5.6 Produits
— eau claire, éventuellement additionnée de traceur (voir Annexe C) ;
— matériau d'étanchéité (coulis, résine, etc.) compatible avec l'eau et le terrain du site.
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6 Mode opératoire

6.1 Préparation de la surface d’essai

La réalisation de l'essai nécessite de disposer d'une surface de dimension minimale adaptée à la taille de l’infil-
tromètre utilisé (par exemple, à titre indicatif, 1,5 m × 1,5 m, voire 2 m × 2 m). Cette surface doit être sensiblement
plane.
La préparation de la surface consiste à décaper et araser la couche superficielle jusqu'à atteindre le niveau d'un
matériau non altéré par les conditions climatiques (dessiccation, gel, submersion, etc.) au moyen des outils adap-
tés (truelles, règles à araser, etc.). Un nettoyage au moyen d'une brosse doit éliminer toutes les particules de
petite dimension sur la surface à tester.

6.2 Mise en place du ou des anneaux

Le rôle du ou des anneaux étant d'isoler une tranche de terrain, d'épaisseur minimale de 5 cm, dans laquelle l'eau
s'infiltre, il est indispensable de s'assurer que la mise en place de ces anneaux ne crée pas de chemins préféren-
tiels d'infiltration et ne déstructure pas le terrain.
Trois méthodes sont susceptibles d'être mises en œuvre en fonction de la nature et de la consistance du terrain :
— la mise en place par collage du ou des anneaux au terrain, convient à tous les types de terrain. Cette méthode
est la seule acceptable pour les terrains raides, et est recommandée pour tous les autres ;
— la mise en place par vérinage statique, qui ne peut être envisagée que pour des terrains mous à fermes bien
homogènes, et pour des anneaux de petit diamètre ;
— la mise en place par battage est à éviter, mais elle est tolérée pour des terrains très tendres, homogènes, et
pour des anneaux de petit diamètre.
On se référera à l'Annexe A pour le choix de la méthode de mise en place, selon les types de terrain.
L'enfoncement du ou des anneaux doit s'effectuer sur une profondeur minimale z p de 5 cm.

6.2.1 Collage
À l’aide d’un gabarit ayant le diamètre des anneaux ou à l’emplacement du simple anneau, on creuse avec soin
une ou deux saignées selon le type d'appareil, de géométrie adaptée, en prenant toutes les précautions pour ne
pas détériorer la surface d'infiltration. Après nettoyage de la saignée, on vérifie la conformité du positionnement
de chaque anneau.
On prépare le matériau de collage (voir Annexe B) en quantité suffisante pour assurer le remplissage de la saignée.
Après mise en place du ou des anneaux, le matériau de collage doit avoir totalement rempli la saignée, mais sans
déborder sur le terrain à tester.
On attend ensuite que l'état du matériau de collage permette la mise en eau du dispositif pour la saturation du
terrain.

6.2.2 Vérinage
Cette opération nécessite de disposer d'une réaction à l'action du vérin (appui sous l'extrémité d'un véhicule suf-
fisamment chargé qui est généralement utilisé, dispositif ancré au sol, etc.).
On procède à l'enfoncement de l'anneau en appuyant le vérin contre une pièce intermédiaire (madrier en bois,
morceau de profilé métallique, etc.). On s'assure que l'effort exercé par le vérin est centré, et que l'enfoncement
s'effectue perpendiculairement à la surface jusqu'à la profondeur requise.
Dans le cas ou le couvercle fermant les anneaux est amovible, on peut procéder à un contrôle visuel du contact
entre le terrain et chaque anneau. Un apport ponctuel de matériau plastique (consistance de pâte à modeler) peut
être effectué localement à l'intérieur de l'anneau, pour combler un éventuel interstice entre le terrain et le tube. À
cet effet, on procède d'abord, au moyen d'un couteau, à la découpe d'un chanfrein (à 45°, d'une largeur de 0,5 cm
environ) dans lequel on dépose un cordon de matériau plastique, pressé ensuite au doigt ou avec un outil.
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6.2.3 Battage
L'anneau est disposé sur le sol, et une pièce de bois dur servant de cale de battage est posée sur la plaque de
fermeture.
La frappe ne doit pas s'effectuer directement, mais par l'intermédiaire de la cale de battage.
Il est exclu de frapper au moyen d'une masse, en raison du trop grand risque de déstructuration du terrain et
d'enfoncement non vertical de l'anneau.
On utilise donc seulement un dispositif de type mouton, pour lequel la chute de la masse mobile provoque un effort
vertical centré.
Comme décrit en 6.2.2, une étanchéité complémentaire peut être rapportée, si nécessaire, de préférence sur le
côté interne de chaque anneau.

6.3 Mise en eau de l’infiltromètre

Avant de procéder à la mise en eau des anneaux, il est nécessaire de pratiquer une mise sous vide de la chambre
qui a pour avantage d’accélérer la saturation ultérieure du sol et du dispositif ainsi que de permettre le contrôle de
l’étanchéité latérale du ou des anneaux. Le contrôleur pression volume ainsi que les tubes de liaison à l’infiltro-
mètre doivent être également saturés.
L'eau choisie est claire et de provenance locale, sauf requête particulière explicitement exprimée par le deman-
deur de l'essai. Elle pourra être si nécessaire additionnée de traceur.
Après remplissage, on attend quelques minutes et on contrôle soigneusement si des traces de suintement sont
visibles à l’extérieur des anneaux. Si de telles fuites sont détectées, on change l’infiltromètre de place.

6.4 Déroulement de l'essai

6.4.1 Généralités
L’essai comprend :
— une phase de saturation du matériau, correspondant au premier palier ;
— au moins deux paliers supplémentaires effectués sous des charges hydrauliques croissantes.

6.4.2 Phase de saturation

À l'issue de la phase de mise en eau du ou des anneaux, on procède à la phase de saturation du matériau. La
durée de cette phase dépend de la perméabilité et de l'état hydrique du matériau, ainsi que de la charge hydrau-
lique appliquée.
La durée minimale tmin de cette phase de saturation est estimée, pour une charge hydraulique inférieure à 1 m,
en se référant à la Figure 2.
La phase de saturation constitue le premier palier de l'essai.
On procède successivement aux opérations suivantes :
a) Mise en place :
— de la sonde de température placée dans l’eau de l’anneau interne ;
— du dispositif d'isolation thermique au-dessus de l'appareil ;
— du système d'application et de mesure de la charge hydraulique et du volume infiltré.
b) Application de la charge hydraulique h1 à une valeur inférieure à 1 m, qui tient compte de l'autonomie du dis-
positif de saturation et de la perméabilité du matériau. La référence de mesure de la charge est le centre de
l'aire d'essai ;
 — 11 — NF X 30-420

c) Mesure du volume infiltré

Pendant cette phase de saturation, les volumes infiltrés dans chaque anneau ou au moins dans l'anneau central
sont mesurés (CPV, burettes, réservoirs gradués, etc.).
Les mesures de volume infiltré et de température sont effectuées :
— soit manuellement ;
— soit par enregistrement au moyen d'une chaîne d’acquisition de données.
Chaque relevé doit comprendre le temps écoulé depuis le début du palier, la valeur du volume infiltré, la tempé-
rature et la valeur moyenne de la charge appliquée. Ces mesures sont exploitées graphiquement.
— S'il y a lieu, on réalimente en eau le C.P.V. lorsqu’on arrive en limite de lecture. Pendant cette opération, l’infil-
tromètre est isolé du C.P.V.
d) Calcul de la vitesse d’infiltration
La vitesse d’infiltration est calculée conformément à l’article 4.f).
e) Arrêt de la phase de saturation
Au-delà de la durée minimale tmin fixée par la Figure 2, on calcule la diminution de la vitesse d’infiltration sur un
intervalle de temps ∆t1 (voir Figure 3). La phase de saturation est arrêtée lorsque :
v t – v t + ∆t
--------------------------1- ≤ 0,2
vt

avec t1 = 0,2 tmin

Figure 2 — Durée indicative minimale pour la phase de saturation (1er palier)

(charge hydraulique h1 inférieure à 1 m)
NF X 30-420 — 12 —

6.4.3 Poursuite et arrêt de l'essai

Pour chacun des paliers, on procède successivement aux opérations suivantes :
a) augmentation de la charge hydraulique
La nouvelle valeur de la charge hydraulique hj+1 est estimée par la relation :
hj+1 = a.hj
où :
j est le numéro du palier (j ≥ 1) ;
a un coefficient arbitraire, fixé par l'opérateur. Ce coefficient est le même pour tous les paliers et sa valeur est
en général comprise entre 1,5 et 3.
NOTE a est choisi de telle façon que la répartition des différentes charges hydrauliques soit régulière dans une repré-
sentation logarithmique.

b) mesure des volumes infiltrés

Les volumes infiltrés sont mesurés dans l'anneau interne et accessoirement dans l'anneau externe comme indi-
qué au paragraphe 6.4.2

c) calcul de la vitesse d'infiltration

La vitesse d'infiltration est calculée conformément à l’article 4 f)

d) arrêt de palier
Le palier est arrêté lorsque :
vt – v t + ∆t
-------------------------j ≤ 0,2
vt

où :
h1
∆t j = ∆t 1 ⋅ ------
hj

À l'issue de ce palier, soit on procède au palier suivant, soit on arrête l'essai (voir Figure 3).

Figure 3 — Courbe type d'évolution

de la vitesse d’infiltration v en fonction du temps
 — 13 — NF X 30-420

6.5 Démontage de l'infiltromètre

Lorsque l'essai est terminé, on procède aux opérations suivantes :
— arrêt de l'alimentation en eau ;
— démontage, s’il y a lieu, du dispositif de réaction ;
— extraction avec soin de l’infiltromètre afin de ne pas endommager le terrain. Pour ce faire on peut appliquer
une légère surpression d’air dans la chambre ;
— prélèvement d'échantillons pour caractérisation de l'état physique du matériau, puis autopsie du terrain et prise
de photos (voir article 7).

7 Déterminations complémentaires nécessaires à l'exploitation des résultats

La méthode d’interprétation des résultats de l'essai nécessite de pouvoir contrôler, à la fin de l'essai, un certain
nombre de paramètres. Il s'agit essentiellement de l'homogénéité du terrain sous l’infiltromètre et l'extension de
la zone saturée créée lors de l'essai, ainsi que la porosité et le degré de saturation vertical moyen initial et après
essai, dans la tranche de terrain concerné par l'essai.
Plusieurs types d'investigations peuvent être menés, notamment ceux décrits dans l'Annexe F.

8 Expression des résultats

8.1 Généralités
L'essai conduit à la détermination de deux paramètres :
a) le débit surfacique (ou vitesse d’infiltration), pour chaque charge hydraulique (voir 4.f) ;

b) la loi entre débit surfacique et gradient hydraulique permettant de calculer le coefficient de perméabilité k du
milieu.
La relation entre vitesse d’infiltration v et gradient hydraulique i adaptée aux matériaux argileux est convention-
nellement exprimée par la formule :
v = k.ib
La valeur du coefficient b, calculée a posteriori est en général comprise entre 0,8 et 1,5.

8.2 Modalités de calcul

La méthode d’exploitation de l’essai consiste à représenter dans un graphe bilogarithmique la vitesse d’infiltration
en fonction du gradient hydraulique (Figure 4).
Le gradient ij est calculé pour chaque palier de charge j suivant la relation :
hj + ( zw )
i j = -----------------------j
( zw )j

où :
hj est la charge hydraulique du palier j ;
(zw)j est l’épaisseur saturée à la fin du palier j.
NF X 30-420 — 14 —

(zw)j est calculée par la formule suivante :

∆V ( f – j )
z wj = z w – --------------------------------------------
-
A ⋅ n ⋅ 1 – Sr    
   0

avec
zw épaisseur saturée mesurée en fin d'essai lors de l'autopsie (profondeur du point d'inflexion de la
courbe du profil de saturation, voir figure 5) ;
∆V(f – j) variation du volume d'eau infiltré entre la fin de l'essai et le début du palier j ;
A aire d'essai ;
n porosité du milieu ;
(Sr)0 degré de saturation initial du milieu.
On détermine graphiquement l’équation de la droite passant par les points expérimentaux :
v = k.ib (voir figure 4)
La valeur de la perméabilité est l'ordonnée correspondant à la valeur 1 du gradient hydraulique.
Le coefficient b représente la pente de la droite dans le diagramme bilogarithmique.

Figure 4 — Exemple de représentation de la relation entre la vitesse d’infiltration

et le gradient hydraulique en coordonnées bilogarithmiques
 — 15 — NF X 30-420

w% Sr %
16 17 18 19 20 21 80 85 90 95 100 105
0 0

20 20

zw
40 40
z mm

z mm
60 60

80 80

100 100

120 120

et profil sur échantillon témoin, prélevé hors infiltromètre.

et profil sur échantillon, prélevé dans l'anneau interne.

Figure 5 — Exemple de profils de teneur en eau et de saturation relevés après essai

9 Rapport d’essai
Le rapport d'essai doit faire référence au présent document. Il comporte un procès-verbal d'essai et un document
complémentaire où sont indiqués les points suivants :

9.1 Réception et préparation de l'aire d'essai

— localisation de la zone d'essai, description de l'état de surface ;
— préparation de la surface ;
— rappel des conditions climatiques.

9.2 Description de l’appareillage

— indication du type d’infiltromètre utilisé : référence commerciale s'il y a lieu, type de mesure effectué, type de
C.P.V. utilisé ;
— géométrie du dispositif.

9.3 Rappel de la procédure d'essai utilisée, notamment

— le mode de mise en place du ou des anneaux dans le terrain ;
— les modalités de saturation préalablement à l'essai proprement dit (durée, volumes infiltrés) ;
— la nature de l'eau utilisée ;
— le déroulement de l'essai (incidents éventuels, etc.) ;
— les contrôles après essai (autopsie, prélèvements, etc.) ;
— des photos du site et de l'appareillage jointes au rapport d'essai.
NF X 30-420 — 16 —

9.4 Résultats obtenus

— Ensemble des mesures brutes relatives à la totalité des paliers, ainsi que les déterminations complémentaires ;
— les corrections effectuées (correction thermique par exemple) et la justification de la nature de ces corrections ;
— la valeur retenue du débit surfacique d’infiltration et de l'épaisseur saturée pour chaque charge hydraulique
appliquée ;
— la loi de variation du débit surfacique en fonction du gradient hydraulique et la valeur du coefficient de perméa-
bilité ;
— l'estimation de l'incertitude sur les valeurs mesurées de tous les paramètres.

9.5 Fiche d’essai

Ce document synthétique doit comporter au moins toutes les informations précédemment mentionnées en 9.3 et
9.4. Un exemple de fiche d'essai est donné en Figures 6.a et 6.b.

SOCIÉTÉ : FICHE D'ESSAI Essai réalisé selon

NF X 30-420

INFILTROMÈTRE À SIMPLE ANNEAU FERMÉ

SITE : Réf. appareil : .........................................................................................................................................

type de CPV :
Réf. ESSAI : ❑ tube de Mariotte ❑ type «Ménard»
DATE : ❑ Réservoir pressurisé ❑ type «Piston»
OPÉRATEUR : Confinement de la surface : ❑ oui ❑ non
NATURE TERRAIN : Mode de mise en place des anneaux :
NATURE DU FLUIDE : ❑ Collage ❑ Vérinage ❑ Battage

MESURES BRUTES
Charge h Durée Débit surfacique T °C
(m) de palier (m3.m–2.s–1) (eau)
h1 =
h2 =
h3 =
h4 =

Phase de saturation préalable :

Durée :

Volume total infiltré (anneau central) :

Contrôle après essai :

❑ Autopsie ❑ Prélèvement teneur en eau Épaisseur de la zone saturée zw : ........................................................................ cm

Figure 6a
 — 17 — NF X 30-420

SOCIÉTÉ : FICHE D'ESSAI Essai réalisé selon

NF X 30-420

INFILTROMÈTRE À DOUBLE ANNEAU FERMÉ

SITE : Réf. appareil : .........................................................................................................................................

type de CPV :
Réf. ESSAI : ❑ tube de Mariotte ❑ type «Ménard»
DATE : ❑ Réservoir pressurisé ❑ type «Piston»
OPÉRATEUR : Confinement de la surface : ❑ oui ❑ non
NATURE TERRAIN : Mode de mise en place des anneaux :
NATURE DU FLUIDE : ❑ Collage ❑ Vérinage ❑ Battage

MESURES BRUTES
Charge h Durée Débit surfacique T °C
(m) de palier (m3.m–2.s–1) (eau)
h1 =
h2 =
h3 =
h4 =

Phase de saturation préalable :

Durée :

Volume total infiltré (anneau central) :

Contrôle après essai :

❑ Autopsie ❑ Prélèvement teneur en eau Épaisseur de la zone saturée zw : ........................................................................ cm

Figure 6b
NF X 30-420 — 18 —

Annexe A
(normative)
Mise en place d’un anneau d’infiltromètre

Init numérotation des tableaux d’annexe [A]!!!

Init numérotation des figures d’annexe [A]!!!
Init numérotation des équations d’annexe [A]!!!

Les méthodes de mise en place des anneaux dépendent de la nature des sols et de leur état hydrique. Le tableau A.1
présente différentes méthodes avec leurs conditions d’emploi. Un indice de consistance du sol (cohésion non drai-
née cu) est donné à titre indicatif ; il peut être déterminé rapidement à l’aide d’un pénétromètre de poche ou d’un
scissomètre de poche.

Tableau A.1 — Méthodes de mise en place d’un anneau d’infiltromètre

Tests d’identification simplifiés Méthodes de mise en place

Types de terrains
visuel mécanique cu Vérinage battage collage
(kPa) v > 1 cm/s

Argiles et limons très mous s’échappe entre les doigts < 20 R X O

sous une légère pression

Argiles et limons mous peut être pétri par une légère 20 à 40 R O R

pression des doigts

Argiles et limons fermes peut être pétri par une forte 40 à 75 R O R

pression des doigts

Argiles et limons raides ne peut être pétri, le pouce 75 à 150 O X R

y marque une empreinte

Argiles et limons très raides rayable à l’ongle 150 à 300 X X R

Argiles et limons durs — > 300 X X R

Sables argileux mous à fermes peut être pétri par une légère — R X O
pression des doigts

Sables argileux raides à durs ne peut être pétri, le pouce — O X R

y marque une empreinte

Sols grossiers : argiles à silex, etc. — — NA NA R

Roches altérées — — NA NA R

Légende :
v Vitesse de fonçage continu
R Recommandé
O Toléré
X Non recommandé
NA Non applicable
 — 19 — NF X 30-420

Annexe B
(informative)
Produits de collage des anneaux au terrain

Init numérotation des tableaux d’annexe [B]!!!

Init numérotation des figures d’annexe [B]!!!
Init numérotation des équations d’annexe [B]!!!

La mise en place des anneaux par collage au terrain, à partir de saignées creusées dans le sol, impose à l'opé-
rateur de disposer d'un matériau approprié pour réaliser cette opération.

B.1 Propriétés du matériau de collage

Ce matériau assure la fixation mécanique des anneaux et l'étanchéité vis-à-vis de la charge hydraulique appliquée
à l'intérieur de l'appareil. Ses propriétés doivent être les suivantes :
— réalisation à partir de composants facilement mis en œuvre sur site sans matériel sophistiqué ;
— consistance de liquide visqueux pour la phase de mise en place (η > 1.102 mPa.s, afin d'éviter une infiltration
dans le terrain) ;
— temps de prise à température ambiante inférieur si possible à 1 h environ afin de ne pas allonger excessive-
ment la durée de l'essai ;
— perméabilité inférieure à celle du terrain à tester (si possible 10 fois moins) ;
— bonne adhérence au terrain et aux anneaux (pas de retrait), et ne pas être hydrophobe ;
— possibilité d'être détaché des anneaux sans difficulté après démontage de ceux-ci.

B.2 Nature des matériaux possibles

À titre indicatif, on peut citer :
Les coulis à base ciment
Parmi les nombreux mortiers préconditionnés disponibles chez les revendeurs de matériaux, on retiendra les pré-
parations à granulométrie très fine, avec additifs incorporés permettant une prise rapide, un retrait très faible et
une perméabilité < 1.10–9 m/s.
Ces mortiers, conditionnés en petits sacs, ne nécessitent en général qu'un ajout d'eau avant malaxage, pour être
opérationnels.

Les élastomères silicone

Certains élastomères silicone de type RTV (Room Temperature Vulcanizing) conviennent pour cette utilisation.
La mise en œuvre consiste en général à mélanger 2 composants (base et catalyseur) en proportion variable selon
la résine choisie.
Les viscosités du mélange sont souvent élevées (plusieurs centaines à plusieurs milliers de mPa.s.), et les temps
de réticulation (prise) de quelques heures. Le choix de ces résines est plus délicat, en raison de possibilité
d'incompatibilité chimique de ces produits avec l'eau ou les minéraux du sol.
Ces résines présentent l'avantage de rester souples après réticulation, et d'être très imperméables.

Autres produits
D'autres produits peuvent être retenus, à base de résines époxy, etc.
NF X 30-420 — 20 —

B.3 Validité des matériaux de collage

Il est nécessaire, lors de la mise en œuvre des matériaux de collage, que l'opérateur puisse satisfaire aux points
suivants :
— respecter la préparation du coulis conformément aux recommandations du fournisseur, ou pouvoir justifier, par
des essais préalables suffisamment documentés, d'un mode de préparation spécifique ;
— couler, simultanément à l'opération de collage des anneaux, des échantillons témoins en provenance de la
même préparation, afin de s'assurer de la bonne prise du matériau ;
— pouvoir fournir une fiche technique succincte du produit utilisé en réponse à une demande éventuelle du client.
 — 21 — NF X 30-420

Annexe C
(normative)
Mesure du volume infiltré par dilution de traceur

Init numérotation des tableaux d’annexe [C]!!!

Init numérotation des figures d’annexe [C]!!!
Init numérotation des équations d’annexe [C]!!!

La mesure du volume infiltré dans le terrain à l'intérieur de l'anneau central pendant la durée de l'expérimentation
peut être effectuée en utilisant un traceur, qui se substitue à ce volume infiltré, et dont on mesure la concentration,
en général à la fin de la période d'expérimentation.
Deux types de traceurs sont couramment mis en œuvre : des traceurs fluorescents (exemple : Rhodamine WT)
ou des traceurs radioactifs à faible durée de vie (exemple : Technétium 99m sous forme chimique de pertechné-
tate de sodium).

C.1 Principe des mesures

Selon que l'on utilise de la Rhodamine WT ou du Technétium 99m, la mesure se fera par fluorescence ou par
comptage de photons gamma.
Les masses de traceurs mises en œuvre initialement seront évaluées pour qu'après dilution et mélange dans la
chambre de mesures, les éventuels phénomènes de sorption traceur-argile soient négligeables pour ne pas per-
turber les mesures de débit d'infiltration. Suivant la nature du sol étudié, des contrôles de validation du choix de
la valeur de la concentration initiale en traceur pourront être réalisés in situ.
Quel que soit le traceur, cette mesure comprend les trois étapes suivantes :
a) Mesure du signal naturel, ou bruit de fond (BF) délivré par l'eau et la chaîne de mesure, réalisée sur échan-
tillons d'eau ou in situ durant la phase préexpérimentale.
b) Mesure de la variation de la fluorescence ou de la radioactivité de l'eau, engendrée par l'apport de traceur sous
la cloche constituant l'anneau central pendant la phase expérimentale ;
Cette mesure est réalisée après homogénéisation du traceur dans toute l'eau confinée sous la cloche ;

c) Mesure de la variation de la fluorescence ou de la radioactivité, engendrée par l'injection sous la cloche d'un
volume connu (10 ml à 50 ml) de la solution mère, dont la concentration initiale est connue ;
Cette mesure est réalisée après homogénéisation de ce nouvel apport dans toute l'eau confinée sous la cloche.

C.2 Réalisation des mesures

C.2.1 Mesure du traceur fluorescent
La Rhodamine WT est mesurée à l'aide d'un fluorimètre équipé des filtres optiques spécifiques aux longueurs
d'ondes d'excitation et d'émission de sa fluorescence.
La mesure est réalisée en statique, sur des échantillons d'eau, de 30 ml par exemple, prélevés sous la cloche.
Dans ce cas, le fluorimètre est équipé pour des mesures sur éprouvette.
La mesure peut aussi être effectuée en dynamique, sur une boucle de circulation branchée sur la cloche. Cette
circulation, animée par une pompe péristaltique de laboratoire, passe à travers la cellule de mesure en continu du
fluorimètre équipé à cet effet.
Les valeurs mesurées sont exprimées en unité de fluorescence. Ces valeurs sont ensuite transcrites en valeurs
de concentrations à l'aide de la droite d'étalonnage de l'appareil.
NF X 30-420 — 22 —

C.2.2 Mesure du traceur radioactif

La mesure du traceur radioactif est faite in situ par comptage des photons γ émis par le Technétium 99m. Ce
comptage est réalisé à l'aide d'une chaîne de détection nucléaire constituée d'une sonde de détection, placée à
demeure, au sein de la cloche, d'un ictomètre et d'une cellule de comptage. Cette sonde est constituée d'un
cristal d'iodure de sodium dopé au thallium, qui transforme les photons γ en photons lumineux «vus» par la pho-
tocathode d'un photomultiplicateur qui les transforme en signaux électriques analysés et calibrés par l'ictomètre
(IPP4) et comptabilisés à l'aide de l'échelle de comptage.

C.3 Exploitation des mesures

L'exploitation des résultats des mesures des concentrations se résume à un calcul de proportion, après soustrac-
tion du signal naturel et correction éventuelle des temps de comptage et de la décroissance de la radioactivité du
Technétium 99m.
La concentration étant proportionnelle au volume de traceur dilué dans un même volume d'eau, la concentration
Cv relative au volume V de traceur qui s'est introduit sous la cloche durant la phase expérimentale est dans le
même rapport Cv/V que la concentration CM relative au volume M, connu, de traceur introduit sous la cloche
durant la phase post-expérimentale :
V
C v = -------
VT

où VT est le volume contenu dans l’anneau interne

M+V V M
C M = ------------------ – ------- = -------
VT + M VT VT

puisque M est très inférieur à VT

D’où :

CV CM
------- = -------
-
V M
CV
d’où la valeur du volume infiltré : V = -------- M durant le temps t de la phase expérimentale.
CM

C.3.1 Exploitation des mesures en Rhodamine WT

Les valeurs de concentration en Rhodamine WT exprimées en unité de fluorescence, mesurées au cours de
l'essai sont :
— la valeur BF du bruit de fond naturel de l'eau ;
— la valeur C1 mesurée après l'apport du volume V de traceur introduit sous la cloche pendant la phase
expérimentale ;
— la valeur C2 mesurée après l'apport supplémentaire du volume M, connu, de traceur injecté sous la cloche pen-
dant la phase post-expérimentale,
On calcule les concentrations suivantes :
— la valeur CV apportée uniquement par le volume V de traceur est telle que CV = C1 – BF ;
— la valeur CM relative à l'apport du volume M de traceur est telle que : CM = C2 – C1.

M ⋅  C 1 – BF
 
Par suite, V = ------------------------------------
C – C 
 2 1

Les volumes de traceur mis en œuvre étant relatifs à la solution mère.

 — 23 — NF X 30-420

C.3.2 Exploitation des mesures du traceur radioactif

Les valeurs de concentration en Technétium 99m sont exprimées en nombre d'impulsions délivrées par l'ictomètre
pendant la durée que l'on s'est fixée pour les compter.
Cette durée de comptage est fixée en fonction du nombre d'impulsions n délivrées chaque seconde et de la pré-
cision statistique que l'on désire avoir sur les comptages.
2 N
Pour obtenir une précision de ± 1 %, le nombre N d'impulsions comptées doit être tel que ------------ = 0,01, soit
N
N = 40 000 impulsions, et par suite la durée de comptage TC est égale à 40 000/n.
Tous les comptages étant ramenés à une même unité de comptage, les valeurs représentatives des concentra-
tions mesurées au cours de l'essai sont :
— la valeur BF, du bruit de fond naturel, mesurée en phase préexpérimentale ;
— la valeur N'1 mesurée après l'apport du volume V de traceur introduit sous la cloche pendant la phase
expérimentale ;
— la valeur N'2 mesurée après l'apport supplémentaire du volume M connu de traceur injecté sous la cloche pen-
dant la phase post-expérimentale.
On en déduit les valeurs suivantes :
— la valeur N1 relative au seul traceur est égale à N'1 – BF durant le même temps de comptage ;
— la valeur N2 relative au seul apport du volume M de traceur est égale à N'2 – N'1, et par suite :

M ⋅  N′1 – BF
 
V = --------------------------------------
 N′ – N′ 
 2 1

Les comptages N'1 et N'2 étant réalisés dans un intervalle de temps inférieur à 5 min, l'erreur sur N'2 due à la
décroissance radioactive du Technétium est inférieure à 1 %. Dans le cas où l'intervalle de temps serait plus
grand, la correction sur (N'2 – BF) serait réalisée au moyen de la relation qui traduit cette décroissance, où t – t0
est cet intervalle exprimé en heures :

 N′ – BF  N′ – BF  0,693  t – t  

 2   2    0 
= ⋅ exp  ---------------------------------
au temps t 0 au temps t  6,02 
de comptage de N′ 2  
de comptage de N′ 1

la décroissance du bruit de fond naturel, de longue période radioactive, étant négligeable, voire nulle.
NOTE Si l'on renouvelle un essai sans changer l'eau confinée sous la cloche, le bruit de fond devient la somme du bruit
de fond naturel et du Technétium présent au moment du comptage. Une correction de la décroissance est alors appliquée
sur la fraction Technétium de ce bruit de fond.
NF X 30-420 — 24 —

Annexe D
(normative)
Correction de l’influence des variations thermiques

Init numérotation des tableaux d’annexe [D]!!!

Init numérotation des figures d’annexe [D]!!!
Init numérotation des équations d’annexe [D]!!!

D.1 Correction des mesures

Les fluctuations de la température ambiante pendant la durée d'une mesure se répercutent à plusieurs niveaux :
— les pièces constitutives de l'appareil de mesure, de même que les fluides utilisés pour l'essai, sont le siège de
dilatations thermiques ;
— les capteurs et circuits électroniques éventuellement utilisés pour la mesure de certains paramètres sont sen-
sibles à la température ;
— l'infiltration de l'eau dans le sol dépend de la valeur de la viscosité de l'eau, et cette viscosité varie avec la tem-
pérature.
Il y a donc lieu de prendre toute disposition (protection contre l’ensoleillement, les variations diurnes, etc.) pour
réduire les effets des variations de température.

D.1.1 Dérive thermique des capteurs et circuits électroniques

Dans cette dérive, on inclura la dérive des appareils eux-mêmes, ainsi que celle des supports ou des détecteurs
éventuels (détecteur de niveau par exemple).

D.1.2 Corrections de viscosité

Le débit surfacique d'infiltration de l'eau dans le terrain est directement lié à la viscosité de l'eau : plus la valeur
de la viscosité est élevée, plus le débit est faible. Il y a donc lieu de ramener les valeurs calculées de v (ou de k)
à une température de référence lorsque les mesures sont effectuées à différentes températures.
On prend en général la température de référence de 20 °C, pour laquelle la viscosité dynamique de l'eau est de
1,00 mPa.s.
D'une manière générale, on a :
ηT ηT
v 20 = v T ⋅ --------- et k 20 = k T ⋅ ---------
η 20 η 20

où :
v20 est le débit surfacique à 20 °C ;
vT est le débit surfacique à la température T (°C) ;
k20 est la perméabilité à 20 °C ;
kT est la perméabilité à la température T (°C) ;
η20 est la viscosité dynamique à 20 °C ;
ηT est la viscosité dynamique à la température T.
Les valeurs ηT sont fournies dans le tableau de la figure D.1 (valeurs à la pression atmosphérique).
 — 25 — NF X 30-420

On peut utiliser une expression approchée de la loi de variation ηT sous la forme suivante :

ηT –2 –4 2 –6 3
- = exp 2,44 ⋅ 10 ( 20 – T ) + 1,8 ⋅ 10 ( 20 – T ) + 2,5 ⋅ 10 ( 20 – T )
--------
η 20

T étant la température de l’eau, en °C, dans la zone d’infiltration

T °C η (mPa.s) T °C η (mPa.s)

0 1,787 16 1,109

1 1,728 17 1,081

2 1,671 18 1,053

3 1,618 19 1,027

4 1,567 20 1,002

5 1,519 21 0,978

6 1,472 22 0,955

7 1,428 23 0,932

8 1,386 24 0,911

9 1,346 25 0,890

10 1,307 26 0,870

11 1,271 27 0,851

12 1,235 28 0,833

13 1,202 29 0,815

14 1,169 30 0,797

15 1,139 31 0,781

Figure D.1 — Variation de la viscosité dynamique η de l'eau à la pression atmosphérique

D.2 Autres paramètres

En fonction du type de matériel utilisé, d'autres paramètres peuvent être pris en compte (pression atmosphérique,
etc.).

D.3 Étalonnage
L'évaluation des variations dues à la température doit être effectuée par étalonnage du dispositif complet de
mesure.
NF X 30-420 — 26 —

Annexe E
(informative)
Appareillages de mesure

Init numérotation des tableaux d’annexe [E]!!!

Init numérotation des figures d’annexe [E]!!!
Init numérotation des équations d’annexe [E]!!!

E.1 Infiltromètre à double anneau fermé

E.1.1 Principe de la mesure
L’infiltromètre comporte deux anneaux concentriques (figure E.1), de diamètres respectifs d1 pour l'anneau interne
et d2 pour l'anneau externe (anneau de garde). Les deux anneaux fermés, enfoncés dans le sol d'une profondeur
zp, sont saturés en eau puis raccordés à un dispositif permettant d’imposer une charge hydraulique h par rapport
à la surface du sol.
Dans ce type d'appareil, la charge hydraulique h appliquée est maintenue constante en alimentant chacun des
anneaux au moyen de contrôleurs pression volume permettant également la mesure des volumes infiltrés.
Si V est le volume infiltré pendant un temps t dans l'anneau interne d'aire au sol A1, le débit infiltré pendant cette
période est q = V/t, et le débit surfacique (ou vitesse) v = q/A1.
Il est nécessaire de contrôler l’évolution de la température pendant la durée de l’essai.

E.1.2 Descriptif du dispositif d’essai

L'ensemble du dispositif de mesure se compose des différents éléments suivants :
a) les anneaux sont des cylindres en matériau rigide (acier par exemple), d'épaisseur minimum 3 mm, dont la par-
tie inférieure est affûtée pour faciliter sa mise en place. Le diamètre d 1 doit être de 0,30 m au minimum. Pour
les sols argileux, à granulométrie très fine et très homogène, on tolère que le diamètre d1 puisse être réduit à
0,15 m.
Le diamètre d2 doit être au minimum égal à 2 × d1.
La hauteur minimale des anneaux est de 10 cm. Ces anneaux peuvent être solidarisés par des entretoises, ils
sont fermés par une plaque rigide portant des vannes d’alimentation en eau ou de purge.
b) un dispositif poreux et rigide permettant de s'opposer au gonflement disposé dans l’anneau interne, et de dia-
mètre légèrement inférieur à celui-ci ;
c) le Contrôleur Pression Volume (CPV) :
Plusieurs types de contrôleurs pression volume peuvent être utilisés (figure E.3).
Nous citerons :
— le tube de Mariotte (Figure E.3a) gradué utilisé pour des charges hydrauliques en général inférieures à
1,50 m (difficulté de lecture au-delà) ; la charge est calculée comme la différence de cote entre la surface
de l’essai et la prise d’air de la bouteille ;
— les C.P.V. utilisés pour des charges hydrauliques inférieures à 5 m ; la charge étant la somme de la pression
appliquée estimée en hauteur d’eau et de la différence de cote entre le niveau d’eau du CPV et l’aire
d’essai ; on peut citer :
- le réservoir pressurisé (figure E.3b) ;
- le C.P.V. où la pression est appliquée par un piston. La mesure du déplacement du piston permet de cal-
culer le volume d’eau infiltré. (figure E.3c) ;
- le C.P.V. type Ménard (figure E.3d) .
 — 27 — NF X 30-420

d) un dispositif ancré au sol permettant de reprendre les efforts dans le cas des charges hydrauliques élevées.
Pendant la durée de l’essai on doit contrôler, au moyen d'un comparateur solidaire d'une base fixe, que l’infil-
tromètre ne se soulève pas sous l’effet des charges hydrauliques appliquées ;
e) les accessoires et l'outillage permettant la mise en place des anneaux et le contrôle de la profondeur d'enfon-
cement, la saturation de l’infiltromètre, le caisson d’isolation thermique, l'emballage des différents éléments
pour leur transport, etc.

E.1.3 Caractéristiques métrologiques minimales requises

Pour la gamme de débit surfacique à mesurer :
— la charge hydraulique doit pouvoir être mesurée ou calculée avec une précision de ± 1 % de la valeur de la
charge appliquée ;
— mesure des volumes : résolution : 0,1 cm3 ou mieux ;
— mesure de la température : précision ± 0,5 °C ou mieux ;
— mesure des déplacements : comparateur au centième de millimètre ;
— chronomètre permettant la mesure de la durée des différentes phases à ± 0,5 mn près.

1 Contrôleurs Pression Volume

2 Vannes d’alimentation
3 Dispositif de réaction
4 Dispositif éventuel de confinement
5 Vannes de purge
6 Anneau externe
7 Anneau interne
8 Front d'infiltration
9 Gorges de scellement

Figure E.1 — Infiltromètre double anneau fermé

NF X 30-420 — 28 —

1 Contrôleur Pression Volume

2 Vanne d'alimentation
3 Dispositif de réaction
4 Couvercle
5 Dispositif de confinement
6 Vanne de purge
7 Front d'infiltration
8 Gorge de scellement

Figure E.2 — Infiltromètre simple anneau fermé

 — 29 — NF X 30-420

1 Surface du sol 1 Surface du sol

2 Vers l'infiltromètre 2 Vers l'infiltromètre
3 Vanne de remplissage
4 Capteur de déplacement
5 Flotteur
6 Manomètre
7 Générateur de pression d'azote
a) Tube de Mariotte b) Réservoir pressurisé
(h = z) (h = z + P/ρg)

1 Surface du sol 1 Surface du sol

2 Vanne de remplissage 2 Vers l'infiltromètre
3 Vers l'infiltromètre 3 Manomètre
4 Capteur de déplacement 4 Générateur de pression d'azote
5 Piston
6 Membrane
7 Poids
c) CPV «Piston» d) CPV type «Ménard» (h = z + P/ρg)
(h = z + P/ρg) (Tube gradué pressurisé)

Figure E.3 — Exemples de contrôleurs pression-volume (CPV)

NF X 30-420 — 30 —

E.2 Infiltromètre à simple anneau fermé

E.2.1 Principe de la mesure
L’infiltromètre comporte un seul anneau de diamètre d fermé par une plaque rigide. Un disque poreux indéforma-
ble d’épaisseur constante placé à l’intérieur de cet anneau permet de confiner le sol pendant l’essai (Figure E.2).
La profondeur zp d’enfoncement est imposée par la géométrie de l’infiltromètre et du disque poreux.
L’anneau est saturé en eau puis raccordé à un dispositif permettant d’imposer une charge hydraulique h par rap-
port à la surface du sol. La charge hydraulique h est maintenue constante en alimentant l’anneau au moyen d’un
contrôleur pression volume permettant également la mesure du volume infiltré.
Si v est le volume infiltré sous une charge constante pendant un temps t dans l’anneau d’aire au sol A, le débit
infiltré pendant cette période est q = v/t et le débit surfacique (ou vitesse) v = q/A.
Il est nécessaire de contrôler l’évolution de la température pendant la durée de l’essai.

E.2.2 Descriptif du dispositif d’essai

L'ensemble du dispositif de mesures se compose des différents éléments suivants :
a) l'anneau, cylindre en matériau rigide (acier par exemple), d'épaisseur minimum 3 mm, dont la partie inférieure
est affûtée pour faciliter sa mise en place. Le diamètre d doit être de 0,30 m au minimum. Pour les sols argileux,
à granulométrie très fine et très homogène, on tolère que le diamètre d puisse être réduit à 0,15 m. La hauteur
minimale de l’anneau est de 10 cm. Elle est à adapter en fonction de la perméabilité estimée du sol testé.
L’anneau est fermé par une plaque rigide portant les vannes d’alimentation en eau et de purge ;
b) un dispositif poreux et rigide (de perméabilité supérieure au matériau testé) de diamètre légèrement inférieur
à l’anneau permettant de s'opposer au gonflement du matériau ;
c) un dispositif ancré au sol permettant de reprendre les efforts dans le cas des charges hydrauliques élevées.
Pendant la durée de l’essai, on contrôlera que l’infiltromètre ne se soulève pas sous l’effet des charges hydrau-
liques appliquées ;
d) le contrôleur pression-volume (C.P.V.) :
Les divers C.P.V. pouvant être utilisés sont du type de ceux représentés en figure E.3 ;
e) Les accessoires et l'outillage permettant la mise en place des anneaux et le contrôle de la profondeur d'enfon-
cement, la saturation de l’infiltromètre, le caisson de modération thermique si une isolation de ce type a été
prévue, l'emballage des différents éléments pour leur transport, etc.

E.2.3 Caractéristiques métrologiques minimales requises

Pour la gamme de débit surfacique à mesurer :
— la charge hydraulique doit pouvoir être mesurée ou calculée avec une précision de ± 1 % de la valeur de la
charge appliquée ;
— mesure des volumes : résolution : 0,1 cm3 ou mieux ;
— mesure de la température : précision ± 0,5 °C ou mieux ;
— mesure des déplacements : comparateur au centième de millimètre ;
— chronomètre permettant la mesure de la durée des différentes phases, à ± 0,5 min près.
 — 31 — NF X 30-420

Annexe F
(informative)
Reconnaissances complémentaires

Init numérotation des tableaux d’annexe [F]!!!

Init numérotation des figures d’annexe [F]!!!
Init numérotation des équations d’annexe [F]!!!

Les méthodes décrites ci-dessous constituent celles qui sont le plus couramment utilisées. Cette liste n’est pas
exhaustive, d’autres méthodes pouvant être proposées, après validation.

F.1 Prélèvements au tube carottier poinçonneur, pour la caractérisation physique de

l’état du matériau — Autopsie
F.1.1 Matériel nécessaire
— un ou plusieurs tubes carottiers minces (Figure F.1), en acier, d’un diamètre de 30 mm à 40 mm, et de longueur
15 cm à 20 cm, une enclume et un marteau pour la mise en place, et des bouchons étanches de fermeture ;
— éventuellement un ensemble pour couler de la paraffine aux extrémités de l’échantillon ;
— outils de creusement pour dégager les tubes : petites truelles, burins, couteaux selon la nature du terrain.

F.1.2 Prélèvement
— chaque tube carottier est enfoncé verticalement par battage au moyen du marteau et de l’enclume, jusqu’à une
profondeur de 10 cm à 15 cm. On choisit d’une part un premier emplacement correspondant à la zone centrale
de l’anneau interne, et d’autre part un second emplacement à l’extérieur de l’anneau, pour prélever un échan-
tillon de terrain témoin externe à la même profondeur ;
— après enfoncement du tube à la profondeur désirée ; on dégage partiellement le terrain autour, de façon à cas-
ser la carotte par un mouvement latéral du tube et une rotation si nécessaire. Le tube est alors extrait avec sa
carotte et nettoyé extérieurement ;
— l’échantillon est conservé dans le tube au moyen de bouchons étanches (paraffine, éventuellement, et bou-
chons en matière plastique rentrés en force) et étiqueté.
Cette méthode s'applique aux sols fins, dépourvus d'éléments grossiers.

F.1.3 Analyses
Des mesures de teneur en eau et de masse volumique sont effectuées dans un délai court (1 jour à 2 jours maxi-
mum) sur la carotte, en laboratoire.
Ces mesures nécessitent un découpage en tranches d’épaisseur faible au laboratoire, au moyen d’un piston
extrudeur et d’un couteau guidé sur le bord supérieur du tube (Figure F.1).
On choisit des épaisseurs de 5 mm à 10 mm selon la nature du terrain, de façon à pouvoir établir un profil de
teneur en eau vertical.
Les mesures de teneur en eau et de masse volumique sont réalisées en se basant sur les normes NF P 94-050,
NF P 94-053 et NF P 94-054.
Les mesures peuvent être effectuées sur des tranches d’échantillon directement préparées sur le site et transpor-
tées dans des boîtes étanches.
NF X 30-420 — 32 —

1 Marteau
2 Enclume
3 Tube carottier
4 Bouchons d’extrémité du tube
5 Carottier à paroi mince
6 Exemple de tube carottier
7 Couteau
8 Coupelle
9 Extrusion et sectionnement de la carotte en tranche d’épaisseur b pour mesures de teneur en eau

Figure F.1 — Prélèvement par tube carottier

 — 33 — NF X 30-420

F.2 Prélèvements par tranches horizontales

F.2.1 Matériel
— pelle, truelles, etc. afin de pouvoir réaliser une excavation se terminant par une section verticale ;
— une raclette (spatule ou analogue) ;
— un réglet pour mesurer la profondeur de prélèvement ;
— des sacs en plastique avec fermeture étanche.

F.2.2 Prélèvement
On réalise en premier lieu une excavation de la moitié de la zone testée, se terminant par une section verticale
bien nette (voir Figure F.2). La profondeur maximum est de l’ordre de 20 cm environ (30 cm en terrain perméable).
Le prélèvement s’effectue en découpant des tranches horizontales régulières, à des profondeurs croissantes,
d’épaisseur 5 mm à 10 mm. On veille à ce que les prélèvements proches de la surface soient d’épaisseur fine,
l’épaisseur augmentant avec la profondeur.
Chaque échantillon correspondant à une surface de 5 cm × 5 cm environ, est stocké en sac ou boîte étanche et
numéroté (indication de la profondeur de la tranche prélevée).

F.2.3 Analyses
On effectue en laboratoire des mesures de teneur en eau sur chaque échantillon en se basant sur la norme
NF P 94-050.

F.3 Examen de la zone d’essai

Afin de préciser l’homogénéité du terrain, sur lequel a été effectué l’essai, il est utile de réaliser un examen visuel
sur une coupe verticale au droit de la zone d’essai. Cet examen sera consigné par écrit.

F.3.1 Matériel
• 1 pelle à lame droite ;
• des spatules, truelles ou couteaux.
NF X 30-420 — 34 —

1 Excavation
2 Zone présumée saturée
3 Saignées d’installation
4 Section verticale

Figure F.2 — Prélèvement par tranches successives

 — 35 — NF X 30-420

F.3.2 Examen de la zone d’essai

On découpe le terrain à la pelle de façon à réaliser une excavation de 20 cm à 30 cm de profondeur, se terminant
par une section verticale plane centrée sur l’axe de l’infiltromètre (voir figure F.2). On finit de dégager la section
verticale au couteau pour avoir un aspect bien net du terrain.
On pratique une description visuelle du terrain consignée par écrit, avec des croquis : aspect, présence éventuelle
d’irrégularités (cailloux, racines, zones particulières), aspect du terrain autour des sillons à l’emplacement des
anneaux, présence éventuelle de contournements, répartition de l’humidité, etc.
S’ils ont été prévus dans le programme d’essai, on effectue des prélèvements selon les indications notées en F.1
et F.2, au moyen des matériels décrits précédemment.

F.3.3 Analyses
Si des prélèvements ont été effectués, on procède à la mesure de la teneur en eau en se basant sur NF P 94-050,
et à d’autres déterminations si celles-ci ont été spécifiées (granulométrie, valeur de bleu de méthylène, etc.).
NF X 30-420 — 36 —

Bibliographie

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leuse — Détermination de la valeur de bleu de méthylène d’un sol par l’essai à la tache.
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