ISO 11276-1995 Soil quality - Determination of pore water pressure - Tensiometer method《土壤质量 孔隙水压的测定 张力计法》.pdf

1、NORME INTERNATIONALE ISO 11276 Premire dition 1995-09-01 Qualit du sol - Dtermination de la pression deau dans les pores - Mthode du tensiomtre Soi1 quality - Determination of pore water pressure - Tensiometer method Numro de rfrence ISO 11276:1995(F) ISO 11276:1995(F) Avant-propos LISO (Organisatio

2、n internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de IISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit techniq

3、ue cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen- tales, en liaison avec IISO participent galement aux travaux. LISO colla- bore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les projets

4、de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des co- mits membres votants. La Norme internationale ISO 11276 a t labore par le comit technique ISO/TC 190, Qual

5、it du sol, sous-comit SC 5, Mthodes physiques. Lannexe A fait partie intgrante de la prsente Norme internationale. Les annexes B, C, D, E et F sont donnes uniquement titre dinformation. 0 ISO 1995 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publi- cation ne peu

6、t tre reproduite ni utilise SOUS quelque forme que ce soit et par aucun pro- cd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. Organisation internationale de normalisation Case Postale 56 l CH-l 211 Genve 20 l Suisse Imprim en Suisse NORME INTERNAT

7、IONALE 0 BO ISO 11276:1995(F) Qualit du sol - Dtermination de la pression deau dans les pores - Mthode du tensiomtre 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale prescrit les mtho- des pour la dtermination, laide de tensiomtres, de la pression deau dans les pores, dans des sols non saturs

8、ou saturs. Ces mthodes sont applicables aux mesurages in situ de la pression deau dans les pores, ainsi qu la surveillance de la pression deau dans les pores dans, par exemple, des pots de plantes ou des carottes de sol utilises dans des procdures exprimentales. Aux pressions atmosphriques normales,

9、 cest-dire aux alentours de 100 kPa, lemploi de ces mthodes est limit une gamme de pressions deau dans les pores allant jusqu environ - 85 kPa. Cette gamme se trouve encore rduite des pressions atmosphri- ques plus faibles. Les tensiomtres ne fonctionnent pas sil rgne la profondeur des mesurages des

10、 tempratures infrieures zro. La prcision des mesures est influence par les fluctuations de tem- prature du sol et de lair. Le temps de rponse dun tensiomtre schelonne entre quelques secondes et plusieurs jours. II est ncessaire de vrifier rgu- lirement le bon fonctionnement des tensiomtres pour obte

11、nir des mesurages fiables. VU le caractre ponctuel des mesurages de la pres- sion deau dans les pores effectus par un tensiomtre, il est ncessaire den prvoir plusieurs pour mesurer la pression deau dans les pores plu- sieurs profondeurs. Sur le terrain, il faudra des en- sembles dinstruments identiq

12、ues si lon veut tenir compte de la variabilit spatiale du sol. 2 Dfinitions Pour les besoins de la prsente Norme internationale, les dfinitions suivantes sappliquent. NOTE 1 Des dfinitions supplmentaires sont donnes en E.2, uniquement pour information. 2.1 pression deau dans les pores: Somme des pre

13、ssions matricielle et pneumatique. NOTES 2 La pression deau dans les pores est aussi appele pression du tensiomtre. 3 La pression deau dans les pores reprsente la somme des pressions relevant des forces interfaciales sexerant entre leau, lair et la phase solide du sol (pression matri- cielle), la pa

14、rtie de la masse du matriau suprieur qui nest pas apporte par la structure du sol et qui par consquent est apporte par leau du sol (pression gostatique; souvent considre comme une partie de la pression matricielle) et la pression locale de lair dans le sol (pression pneumatique). Dans la plupart des

15、 cas, les pressions gostatique et pneu- matique sont gales zro. 2.2 pression matricielle: Quantit de travail nces- saire au transfert rversible et isotherme dune quan- tit infinitsimale deau, de composition identique celle de leau du sol, partir dun gisement deau laltitude et la pression gazeuse ext

16、erne du point considr, jusqu leau du sol au point considr, di- vise par le volume deau transporte. 2.3 pression pneumatique: Quantit de travail n- cessaire au transfert rversible et isotherme dune quantit infinitsimale deau, de composition identi- que celle de leau du sol, partir dun gisement deau p

17、ression atmosphrique et laltitude du point considr, jusqu un gisement similaire la pression gazeuse externe du point considr, divise par le volume deau transporte. NOTE 4 La pression deau du sol peut tre considre comme une pression quivalente au potentiel deau du sol. La mme chose est applicable a l

18、a charge du potentiel deau du sol et la charge quivalente du potentiel deau du sol. 1 ISO 11276:1995(F) 0 ISO La relation entre eux est wp, = p - h=gmp, o Y est le potentiel deau du sol, en joules par kilo- gramme, en masse; P est la pression quivalente au potentiel deau du sol, en joules par mtre c

19、ube, en volume (1 J/m3 = 1 N/m* = 1 Pa); h est la charge quivalente au potentiel deau du sol, en joules par newton, en force (1 J/N = 1 m); PW est la masse volumique de leau, en kilogram- mes par mtre cube; g est lacclration due a la pesanteur, en mtres par seconde carre. Dans la prsente Norme inter

20、nationale, les pressions qui- valentes aux potentiels deau du sol sont utilises. Lunit de mesure correspondante est le pascal (Pa). On trouvera dans le tableau 1 le mode de conversion entre le potentiel deau du sol et ses pression et charge quivalentes. 3 Principe Un tensiomtre est compos dune bougi

21、e permable leau relie un dispositif de mesurage de la pres- sion. Les pores des parois de la bougie sont suffi- samment petits pour empcher la pntration de lair lorsquelle est humide. La bougie est remplie deau. Lorsque cette dernire est place dans le sol, leau se trouvant dans le tensiomtre travers

22、e la paroi po- reuse vers le sol, ou leau du sol pntre dans le tensiomtre, jusqu ce que la pression squilibre des deux cts de la paroi poreuse. Une fois cet quilibre atteint, la pression de leau mesure, Iin- trieur du tensiomtre, aprs avoir effectu les cor- rections relatives la diffrence de hauteur

23、 entre le capteur de pression et la bougie, est gale la pres- sion deau dans les pores du sol au niveau de la bou- . w . 4 Appareillage 4.1 Tensiomtre, en gnral compos dune bou- gie, dun capillaire de raccord et/ou dun corps en forme de tube, dun capteur de pression et dun dis- positif pour expulser

24、 tout air qui pourrait saccumuler lintrieur de lensemble. Les caractristiques du modle dpendent principalement de lemploi que lon veut en faire, lintrieur ou lextrieur, et du type de capteur de pression utilis; on en trouvera des exemples la figure 1. Lannexe B fournit des infor- mations sur les mat

25、riaux utiliss dans le montage des tensiomtres et sur leur construction. 4.1.1 Bougie, fabrique partir dun matriau po- reux dont la pression dentre dair (cest-dire la pression ncessaire lvacuation de lair travers la bougie sature deau) est suprieure en magnitude la plus faible pression deau dans les

26、pores mesure et la conductivit hydraulique connue. Le matriau doit tre rigide et pouvoir rsister la dgradation dans le sol. On utilise en gnral de la cramique non maille, des alternatives sont donnes dans lannexe B. Tableau 1 - Tableau de conversion entre le potentiel deau du sol, sa pression quival

27、ente et sa charge quivalente Paramtre convertir Pression quivalente (Pa) Charge quivalente (m) Potentiel (J/kg) NOTES Pression quivalente Pa 1 9 807 103 Charge quivalente m 0,102 0 x lo-3 1 0,102 0 Potentiel J/kg 1 o-3 9,807 1 1 Pour obtenir un potentiel OU son quivalent partir dun autre quivalent o

28、u potentiel dans la premire verticale, multi- plier par le facteur indique, par exemple: un potentiel de 1 J/kg a une pression quivalente de 103 Pa et une charge quivalente de 0,102 0 m. 2 Acclration due la pesanteur = 9,807 m/s* Masse volumique de leau = 1 000 kg/m3 ISO 11276:1995(F) Opercule tanch

29、e amovible Capillaire de raccord n 7 Bouchon encaoutchouc y. I - Vacuomtre igeha ir I l/ Surface dusol P Tube formant Le corps Valve dadmission Eaudsaeree CabLe dutransducteur (avecevent) Valve dvacuation J Transducteur (ventile ,A verslatmosphke) - Bougie - a) Tensiomtre simple avec pige h air et c

30、apiLLaire de raccord h utiliser avec capteurde pressiondetype manomtre b) Tensiomtre h manomtre UubedeBourdon 2 Raccord visse resistant h La pression Visderaccord /-Y pour accessoires Capsule poreuse - / Corps rempli deau / Porte-cellule f dutensiomtre Transducteur de pression 1 Partiesuprieureducor

31、ps etanche 2 Partie inferieure du corps remplie deau d)Tensiomtre avectransducteur de oression c) Petittensiomtre avectransducteur de pression h utiliser pour Les carottes de SOL et systme dvacuation de Lair oour un emploi extrieur Figure 1 - lments princip,aux dun tensiomtre monts dans divers modle

32、s conus pour un emploi sur le terrain ou en laboratoire 3 ISO 11276:1995(F) 0 ISO 4.1.2 Capillaires de raccord et tube formant le corps, composs de matriaux appropris de faible permabilit leau et aux gaz, et relis entre eux par des joints tanches. La connexion du tensiomtre au capteur de pression se

33、 fait au moyen de capillaires ri- gides ou semi-rigides. Le tube formant le corps peut, en partie ou entirement, servir de capillaire de rac- cord. En rgle gnrale, le tube formant le corps bouche la cavit se trouvant au-dessus ou derrire la bougie du tensiomtre aprs son insertion dans le sol. Ce doi

34、t tre un tube rigide du mme diamtre extrieur que la bougie. Dans beaucoup de modles, il est rempli deau, tandis que dans dautres, il sert de protection dautres capillaires plus fins relis la bougie et/ou des cbles connects un transducteur de pression situ derrire la bougie. 4.1.3 Capteurs de pressio

35、n. Les tensiomtres sont quips de divers types de capteurs de pression, les plus courants tant les manomtres au mercure, les manomtres tube de Bourdon et les transducteurs lectriques de pression. On autorise lemploi dautres types de manomtres. Le degr de prcision avec le- quel on peut mesurer la pres

36、sion de leau lintrieur dun tensiomtre est fonction de la prcision du cap- teur de pression. Lannexe A donne des dtails de montage et dem- ploi des manomtres au mercure quipant les tensiomtres. Les autres types de capteurs de pres- sion sont dcrits dans lannexe C. La prcision des tensiomtres quips du

37、n mano- mtre tube de Bourdon ou dun transducteur de pression doit tre vrifie avant la mise en place et, par la suite, au moins une fois par an. NOTE 5 La prcision des instruments destins un em- ploi sur le terrain peut tre teste laide dun manomtre au mercure de rfrence. II est possible de tester un

38、tensiomtre sans avoir a le dmonter, en intercalant une pice en l(T) sur le capillaire de raccord. Lorsque cela est ncessaire, un autre capillaire de raccord est fixe pour rac- corder un manomtre au mercure. Lorsque les besoins du laboratoire exigent un degr de prcision encore plus ri- goureux, il fa

39、ut prvoir un appareillage dessai spcialis. 4.2 Montage du tensiomtre Les dtails construction sur les matriaux utiliss dans la des tensiomtres et sur leur construction sont donns dans lannexe B. Etant donn que Iint- rieur dun tensiomtre install dans un sol non satur est sous vide partiel, il est impr

40、atif de rendre tanche tous les points de fuite possibles. Le nombre de joints dans le systme doit tre rduit au minimum. Les joints adhsifs doivent tre raliss de telle sorte que lespace vide entre les lments soit compltement rempli. Les joints qui reposent sur une adaptation troite entre deux matriau

41、x, par exemple les bou- chons, doivent tre de dimensions correctes et avoir une surface de contact la plus large possible. Le systme tant utilis en milieu humide, tous les matriaux choisis doivent pouvoir rsister Ihumi- dit. Cela concerne plus particulirement les adhsifs, dont certains peuvent se ra

42、mollir ou gonfler (entra- nant une dfaillance des pices colles) en milieu hu- mide. Lemploi dun tensiomtre de conception nouvelle ou de matriaux qui nont pas fait leurs preuves doit saccompagner dune vrification de points ventuels de fuite sous pression et/ou sous vide avant leur mise en place. On r

43、ecommande ces mesures de prcaution pour toutes les installations. 5 Mode opratoire 51 . Installation des tensiomtres On peut installer les tensiomtres verticalement ou horizontalement, selon les objectifs raliser. Placer chaque tensiomtre de manire que le centre de la bougie soit la profondeur o le

44、mesurage est requis. Faire en sorte que le sol entourant le tensiomtre garde le plus possible son intgrit, en surface comme en profondeur. Maximiser le contact entre la bougie et le sol tout en vitant au maximum denduire le sol autour de la bougie. NOTE 6 En rgle gnrale, un trou du mme diamtre que c

45、elui du tensiomtre est soigneusement for et le tensiomtre y est insr. Lannexe D donne des dtails de mthodes alternatives pour la prparation des trous, en ex- trieur, destines recevoir des tensiomtres. Lors de Iins- tallation dun tensiomtre dans des pots de plantes, des carottes de sol, des lysimtres

46、 etc., il faut le plus souvent suivre des mthodes similaires celles dcrites dans Ian- nexe D, mais une chelle plus rduite. II faut prendre des soins particuliers pour protger le systme du tensiomtre contre les fluctuations de temprature. En effet, ces fluctuations provoquent une expansion et une co

47、ntraction thermiques des lments du systme et de leau quils contiennent, affectant ainsi le mesurage de la pression. Sur le ter- rain, toutes les pices exposes du tensiomtre doi- vent, dans la mesure du possible, tre labri des rayons solaires. (Cela afin de diminuer les pertur- bations thermiques et afin de prolonger la dure de vie des composants). II faut aussi prendre soin dem- pcher tout ruissellement des eaux de pluie o