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# Essai Matsuo : protocole, calcul de perméabilité et interprétation
- URL: https://www.lasourcedubatisseur.com/les-essais-matsuo/
- Published: 2025-02-25T16:00:27.000Z
- Updated: 2026-08-23T09:03:54.000Z
- Description: Découvrez comment réaliser un essai Matsuo à la fosse pour estimer la perméabilité d’un sol : principe, protocole terrain, calcul de K et interprétation des résultats.
- Author: La Source du Bâtisseur
- Tags: Guides & ressources

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## En quoi consiste l’essai Matsuo ?

L’essai Matsuo, également appelé **essai à la fosse**, permet d’estimer directement sur le terrain la perméabilité des premiers mètres du sol.

Dans sa forme couramment utilisée pour les études d’infiltration, il consiste à **remplir d’eau une fosse creusée dans le terrain puis à suivre la baisse du niveau d’eau au cours du temps**. Ces mesures permettent ensuite d’estimer le coefficient de perméabilité K du terrain testé.

Cet essai est notamment utilisé dans les études de **gestion des eaux pluviales** et pour la conception ou le dimensionnement d’ouvrages d’infiltration.

> **Un peu d’histoire :** la méthode doit son nom aux travaux de **Shinichiro Matsuo et Kooichi Akai**, qui publient en 1953 [A Field Determination of Permeability](https://www.issmge.org/uploads/publications/1/42/1953%5F01%5F0058.pdf?), une méthode de mesure de la perméabilité directement sur le terrain. L’essai à la fosse utilisé aujourd’hui en est une adaptation pratique, notamment sous forme d’essai à charge variable.

⚠️

****Attention à la représentativité de l’essai.**  
  
Une erreur courante consiste à réaliser un essai d’infiltration sans tenir compte des futurs travaux.  
  
Si vous mesurez la perméabilité du terrain en place alors que votre projet prévoit ensuite d’excaver plusieurs mètres puis de remblayer la zone, votre résultat pourra être ****peu représentatif, voire inutilisable pour le dimensionnement**. L’infiltration se fera alors dans le remblai ou au contact d’un autre horizon, et non dans le terrain que vous avez testé.  
  
👉 ****L’essai doit donc être implanté et réalisé à une profondeur cohérente avec la configuration finale du projet.**

## Matsuo ou Porchet : telle est la question !

Lorsqu’il s’agit d’évaluer la capacité d’infiltration d’un sol directement sur le terrain, **Matsuo et Porchet font partie des essais couramment utilisés**. Ils répondent au même objectif général, mais ne sollicitent pas le terrain de la même manière.

L’essai **Porchet** est réalisé dans un trou de faible diamètre, généralement à la tarière. Il est donc simple, rapide, demande peu de matériel et peut être réalisé dans des environnements très variés. Du plus urbain au plus sauvage.

L’essai **Matsuo**, au contraire, est réalisé dans une fosse de dimensions beaucoup plus importantes. Il sollicite donc un **volume de terrain plus conséquent**, ce qui permet de mieux intégrer certaines hétérogénéités locales du sol.

En contrepartie, il vous faudra prévoir une mini-pelle, une citerne d’eau, davantage de place et donc généralement plus d’argent et plus de temps de terrain. Ce qui revient finalement au même, bande de capitalistes endurcis car, comme disait le bon vieux Benji : le temps, c’est de l’argent.

**Si l’accessibilité du site et les moyens disponibles le permettent, l’essai Matsuo peut toutefois être plus représentatif du fonctionnement futur d’un ouvrage d’infiltration.**

Le Porchet reste donc très intéressant lorsque l’accès est limité, lorsque l’on souhaite multiplier les points d’essai ou lorsqu’une fosse de grande dimension n’est tout simplement pas réalisable.

### Dans la pratique, lequel choisir ?

Je me mouille, si j’ai le choix et que la logistique le permet, **je privilégie généralement le Matsuo**, notamment lorsque la valeur de perméabilité doit servir au dimensionnement d’un ouvrage d’infiltration.

Le **Porchet** reste cependant une très bonne alternative lorsqu’il faut multiplier les essais, travailler dans une zone difficile d’accès ou limiter les moyens de terrassement.

Il ne faut toutefois pas oublier qu’aucune méthode n’est universelle. Selon le terrain, la profondeur à tester ou le type de projet, d’autres essais d’infiltration peuvent être plus adaptés.

## Principe de l'essai

L’essai **Matsuo** consiste à **mesurer la baisse du niveau d’eau** dans une **fosse rectangulaire remplie d’eau**. En suivant cette variation dans le temps, il est possible de calculer la **perméabilité du sol et, in fine, d’évaluer sa capacité d’infiltration** en conditions réelles.

Le déroulé général est le suivant :

- **D’abord, on creuse une fosse** à la profondeur que l’on souhaite caractériser. Dans la pratique, une fosse d’environ **1 m de côté** peut par exemple être utilisée.
- **Ensuite,** on remplit la fosse jusqu’à une hauteur d’eau connue et on **suit la baisse du niveau d’eau** au fil du temps.
- **Enfin, on traduit l’évolution du niveau d’eau en perméabilité**, à partir des dimensions de la fosse et des mesures réalisées au cours de l’essai.

## Précautions et limites de l'essai

L’essai Matsuo, bien qu’efficace pour estimer la perméabilité d’un sol, présente quelques limites :

- **Si la nappe est présente dans la fosse ou trop proche de l’horizon testé**, l’essai ne permettra plus de caractériser correctement l’infiltration dans le terrain non saturé. Il faudra alors adapter la profondeur de l’essai ou utiliser une autre méthode.  
Si vous souhaitez revenir sur le fonctionnement des nappes souterraines, [j’ai consacré un article complet au sujet](https://www.lasourcedubatisseur.com/les-nappes-souterraines-comprendre-fonctionnement-importance/).
- La précision de l’essai dépend **de la rigueur du suivi et de la qualité de préparation de la fosse**. Un tassement du fond, un lissage des parois ou un colmatage peuvent modifier la perméabilité apparente.
- Un **seul essai suffit rarement** pour caractériser la perméabilité d’un site. Les sols pouvant être très hétérogènes, il est préférable de réaliser plusieurs essais à différents emplacements lorsque les enjeux du projet le justifient.
- Enfin, un essai Matsuo reste une **mesure locale** : la valeur obtenue caractérise le terrain sollicité autour de la fosse et ne doit pas automatiquement être généralisée à l’ensemble du site.

## Matériel nécessaire pour un essai de Matsuo

Pour réaliser un **essai de Matsuo** dans de bonnes conditions, voici le matériel dont vous aurez besoin :

### Équipement de terrassement  

🔲 **Mini-pelle avec godet à dents** pour creuser la fosse et **godet lisse** pour le rebouchage.

🔲 **Bêche ou pelle** pour nettoyer et ajuster manuellement la fosse sans tasser le fond.  

### Matériel de mesure  

🔲 **Règle limnimétrique, règle graduée ou autre dispositif de mesure** pour suivre la baisse du niveau d’eau.

🔲 **Mètre ruban** pour mesurer précisément la longueur, la largeur et la profondeur réelle de la fosse.

🔲 **Chronomètre** pour enregistrer les temps de mesure.

🔲 **GPS ou smartphone** pour localiser précisément les points d’essai.  

### Gestion de l’eau  

🔲 **Citerne d’eau ou point d’eau accessible à proximité** pour pré-humecter le terrain puis remplir la fosse.  

### Relevés et observations  

🔲 **Carnet ou fiche terrain** pour réaliser la coupe lithologique et noter les dimensions de la fosse, les hauteurs d’eau et les temps de mesure.

🔲 **Téléphone portable ou appareil photo** pour documenter la fosse, la lithologie et le déroulement de l’essai.

💡

****En pratique :** prévoyez large sur la quantité d’eau. Entre la pré-humectation du terrain et le remplissage de la fosse, les volumes nécessaires peuvent rapidement devenir importants.

## Déroulement de l’essai de Matsuo

L’essai Matsuo suit une méthodologie relativement simple, mais quelques précautions sont nécessaires pour obtenir des mesures exploitables et aussi représentatives que possible du terrain.

Les étapes clés sont les suivantes :

### 1️⃣ Excavation de la fosse

### 

- Creuser une fosse rectangulaire à la profondeur que vous souhaitez caractériser.
- Dans la pratique, j’essaye d'utiliser généralement une fosse d’environ **1 m de côté**.
- Éviter de tasser le fond ou de lisser les parois pendant l’excavation.

💡

****Attention à la profondeur de l’essai :** la fosse doit être réalisée au niveau du terrain qui sera réellement sollicité par le futur ouvrage d’infiltration.

### 2️⃣ **Préparation de la fosse**

### 

- Retirer les matériaux meubles tombés au fond pendant l’excavation.
- Mesurer précisément :
  - la longueur L ;
  - la largeur l ;
  - la profondeur de la fosse.
- Installer une règle graduée ou un repère fixe permettant de suivre facilement la baisse du niveau d’eau.

### 3️⃣ **Coupe lithologique**

### 

Avant la mise en eau :

- Observer **les différentes couches rencontrées** en observant les parois : texture, couleur, horizons distincts.
- Décrire rapidement la nature des terrains : remblais, sables, limons, argiles, graviers...
- Noter ces observations sur une **fiche terrain**.

> Un exemple de fiche terrain vous est fourni à la fin de cet article.

### 4️⃣ **Documentation**

### 

**Prendre des photos** des terrains rencontrés et de l’installation avant le remplissage.

### 5️⃣ **Mise en eau de la fosse**

### 

- Remplir la fosse jusqu’à une hauteur d’eau initiale connue H0​ (par habitude jusqu'à environ 5 cm sous le repère de l’échelle de mesure).
- Arrêter l’alimentation en eau.
- Démarrer immédiatement le chronomètre.

Selon l’état initial du terrain, une phase de pré-humectation peut également être réalisée avant le lancement de l’essai.

**Prendre des photos** pendant et après le remplissage.

### 6️⃣ **Lancement de l’essai**

### 

Relever simultanément le **temps écoulé** et la **hauteur d’eau** dans la fosse.

Personnellement, j’utilise généralement le rythme suivant :

- toutes les **1 minute pendant les 10 premières minutes** ;
- toutes les **10 minutes jusqu’à 1 heure** ;
- toutes les **30 minutes ensuite**.

Bien entendu, adaptez-vous au terrain. Si votre fosse perd 30 cm d’eau en deux minutes, inutile d’attendre tranquillement dix minutes avant la prochaine mesure.

### 7️⃣ **Fin de l’essai**

### 

Je poursuis généralement l’essai pendant environ **4 heures** ou jusqu’à ce que la fosse soit vide.

Cette durée peut légèrement varier selon le contexte et la vitesse d’infiltration observée.

L’objectif est surtout d’obtenir suffisamment de mesures pour pouvoir interpréter correctement l’évolution de la perméabilité.

### 8️⃣ **Rebouchage**

### 

Une fois l’essai terminé :

- effectuer les dernières observations ;
- vérifier que toutes les mesures sont bien enregistrées ;
- reboucher la fosse avec les matériaux excavés.

## **Interprétation des résultats d'un essai Matsuo**

Maintenant, c'est enfin l'heure de transformer notre belle série de hauteurs d’eau en une valeur un peu plus exploitable qui est la **perméabilité du terrain K**.

Sur cette courbe, on distingue généralement plusieurs phases :

- une **première phase rapide**, au démarrage de l’essai ;
- une **phase de ralentissement progressif** de la baisse du niveau d’eau ;
- une **phase finale plus stable**, qui va notamment nous permettre de vérifier si les valeurs de perméabilité K calculées tendent elles aussi à se stabiliser.

🚨

Cette dernière partie de la courbe ne sert pas à calculer directement K à partir de sa pente. Elle permet surtout d’identifier la partie de l’essai sur laquelle les valeurs de K devront être examinées avec attention.

![Exemple de courbe de résultat d'un essai Matsuo](https://storage.ghost.io/c/10/07/100716b6-1a8e-4e89-abd6-ad435c8f4ca8/content/images/2025/02/image.001.jpeg)

Exemple de courbe de résultat d'un essai Matsuo

### Calcul de la perméabilité

Une fois l’essai terminé, vous disposez d’une série de mesures de hauteur d’eau associées à différents temps.

Le calcul se fait ensuite en trois étapes.

### 1️⃣ Calculer le coefficient C

Le coefficient C dépend uniquement des dimensions de votre fosse. Il est calculé à partir de la longueur L et de la largeur l de la fosse :

![Représentation de la fosse](https://storage.ghost.io/c/10/07/100716b6-1a8e-4e89-abd6-ad435c8f4ca8/content/images/2025/02/Figure.002-1.jpeg)

Représentation de la fosse

### 2️⃣ Calculer K pour chaque relevé

La perméabilité est calculée en se basant sur l’équation suivante :

![](https://storage.ghost.io/c/10/07/100716b6-1a8e-4e89-abd6-ad435c8f4ca8/content/images/2025/02/image.png)

Avec :

- **K** : coefficient de perméabilité du terrain en m/s ;
- **H0​** : hauteur d’eau initiale dans la fosse en m ;
- **h** : hauteur d’eau mesurée après un temps t, en m ;
- **t** : temps écoulé depuis le début de l’essai, en minutes ;
- **C** : coefficient dépendant de la géométrie de la fosse.

**Point important** : le calcul repart toujours du début de l’essai.

Par exemple :

- pour calculer K à 30 minutes, utilisez H0​, la hauteur mesurée à 30 minutes et t=30 min ;
- pour calculer K à 120 minutes, utilisez toujours H0​, la hauteur mesurée à 120 minutes et t=120 min.

**Vous ne calculez donc pas la perméabilité uniquement entre deux relevés successifs.**

Une fois C calculé, il suffit donc de reprendre vos différentes mesures de hauteur d’eau et le temps correspondant pour calculer l’évolution de K au cours de l’essai.

Votre tableau va progressivement ressembler à ceci :

![](https://storage.ghost.io/c/10/07/100716b6-1a8e-4e89-abd6-ad435c8f4ca8/content/images/2026/08/image-1.png)

### 3️⃣ Retenir une valeur représentative de K

Vous allez donc obtenir plusieurs valeurs de K au cours de l’essai.

Les premières peuvent varier assez fortement. L’objectif est de regarder si, avec le temps, **les valeurs de K commencent à se rapprocher et à se stabiliser**.

Par exemple :

![](https://storage.ghost.io/c/10/07/100716b6-1a8e-4e89-abd6-ad435c8f4ca8/content/images/2026/08/image-2.png)

Ici, on voit que les dernières valeurs se stabilisent autour de 3,8 à 3,9×10−5 m/s.

Je retiendrais donc la moyenne de cette dernière série :

 Kretenu​ ≈ 3,8×10−5 m/s

****En résumé :** on ne calcule pas K uniquement sur les dernières minutes de l’essai. On calcule K tout au long de l’essai, puis on regarde si les dernières valeurs convergent vers une valeur suffisamment stable.

### Et si K ne se stabilise pas ?

Si les valeurs continuent à évoluer fortement jusqu’à la fin de l’essai, ne cherchez pas à sortir une valeur unique coûte que coûte.

Regardez notamment :

- si l’essai a été suffisamment long ;
- si un changement de lithologie a été observé ;
- si le terrain est particulièrement hétérogène ;
- si un tassement, un colmatage ou un autre problème a pu perturber l’essai ;
- et si les autres essais réalisés sur le site montrent le même comportement.

Dans ce cas, il peut être préférable de **prolonger l’essai, de rester prudent dans l’interprétation ou de réaliser un essai complémentaire**.

### Comment conclure sur les résultats ?

Une fois la valeur de K retenue, il reste à vérifier la possibilité d'infiltration de vos terrains.

Pour cela, on la compare aux ordres de grandeur établis par **Musy et Soutter**, qui permet de déterminer si les conditions d’infiltration sont acceptables ou si il faut abandonner l'idée d'infiltrer.

![](https://storage.ghost.io/c/10/07/100716b6-1a8e-4e89-abd6-ad435c8f4ca8/content/images/2025/02/Musy.png)

Ordre de grandeur de la conductivité hydraulique dans différents sols (d’après Musy et Soutter \[1991\], cité dans Barraud et collab. \[2006\])

A noter quand tout de même que la faisabilité d’une infiltration ne dépend pas uniquement de la valeur de K. Elle doit également être appréciée en fonction du contexte du projet, notamment de la profondeur de la nappe, de la lithologie, de l’hétérogénéité des terrains et des caractéristiques de l’ouvrage envisagé.  
Lorsque le niveau de nappe doit être suivi précisément, l[a mise en place de piézomètres peut devenir indispensable](https://www.lasourcedubatisseur.com/piezometres-guide-complet-fondamentaux/).

Pour compléter cette interprétation et comparer votre résultat à des **valeurs typiques selon la nature du sol**, vous pouvez également utiliser le tableau ci-après.

![Taux d’infiltration typiques (adapté de Ferguson, 1994)](https://storage.ghost.io/c/10/07/100716b6-1a8e-4e89-abd6-ad435c8f4ca8/content/images/2025/02/ferguson.png)

Taux d’infiltration typiques (adapté de Ferguson, 1994)

Source des tableaux [www.ville.quebec.qc.ca](https://www.ville.quebec.qc.ca/gens%5Faffaires/implantation-projets-immobiliers/projets-residentiels/docs/fiches%5Fgestion%5Feaux%5Fpluviales/16%5Fcaracterisation%5Fdes%5Fsites%5Fpour%5Finfiltration.pdf)

### Fiche terrain :

[Fiche terrain essai MatsuoVous pouvez télécharger la fiche terrain essai Matsuo iciFiche terrain essai matsuo.png123 KBdownload-circle](https://www.lasourcedubatisseur.com/content/files/2025/02/Fiche-terrain-essai-matsuo.png "Download")

![Exemple de fiche terrain Essai Matsuo](https://storage.ghost.io/c/10/07/100716b6-1a8e-4e89-abd6-ad435c8f4ca8/content/images/2025/02/Fiche-terrain-essai-matsuo.png)

Exemple de fiche terrain Essai Matsuo