В зависимости от сложности инженерно-геологических условий и количества объектов, входящих в схему, записка может содержать от 50 до 100 страниц, а отчет - от 100 до 200 страниц.
Отчет об изысканиях составляется в соответствии с требованиями геологического фонда. Он должен содержать более расширенное описание инженерно-геологических условий и приложения фактического материала.
По завершении каждого этапа изысканий информационный массив данных полевых и лабораторных исследований должен вводиться в систему автоматизированной обработки материалов изысканий "Природные условия" САПР-ГЭС. Информационный массив должен состоять из качественных и количественных данных, полученных в ходе инженерно-геологических изысканий, а также из основных данных проектируемых сооружений (тип и размеры сооружений, возможные нагрузки на основание, технология возведения и пр.).
3. ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ (ТЭО) ИЛИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА (ТЭР) ГИДРОУЗЛА
3.1. ТЭО (или ТЭР) для изысканий является наиболее ответственным этапом работ, на котором должна быть выбрана площадка для строительства, включая место расположения основных сооружений (плотины, напорно-станционного узла, трасс деривации и пр.), постоянных и временных поселков, производственной базы строительства, карьеров местных строительных материалов, перевалочных баз, трассы внешних коммуникаций, а также решены основные вопросы, связанные с созданием водохранилища (включая выбор отметки НПУ) и охраной окружающей среды. Расчетная стоимость строительства, предусмотренная в утвержденном ТЭО, является лимитом на весь период строительства.
Основными задачами инженерно-геологических изысканий для ТЭО гидроузла являются:
освещение и сопоставление природных условий намеченных в "Схеме" конкурирующих участков расположения сооружений гидроузла для выбора одного из них в качестве первоочередного;
обоснование проектных решений на выбранном участке;
оценка условий создания водохранилища при различных отметках НПУ;
оценка влияния сооружений гидроузла и водохранилища на окружающую среду;
получение данных об обеспеченности строительства местными строительными материалами.
3.2. Изыскания для ТЭО делятся на два этапа. На первом этапе изыскания необходимо проводить на всех конкурирующих участках возможного расположения гидроузлов. Целью работ является определение оптимального по инженерно-геологическим условиям участка.
На втором этапе должны быть более детально освещены инженерно-геологические условия этих участков и даны рекомендации для выбора участка.
На конкурирующих участках проводят инженерно-геологическую съемку, горно-буровые и геофизические разведочные работы, гидрогеологические исследования, изучение физико-механических свойств пород, а в районах, характеризующихся особыми условиями (например, высокой сейсмичностью, распространением вечной мерзлоты и пр.), специальные исследования этих условий. Выполняют поисково-оценочные работы и предпроектные изыскания естественных строительных материалов.
3.3. Инженерно-геологические съемки на конкурирующих участках створов плотин должны проводиться на местности со сложным геологическим строением в масштабе 1:5000, при средней сложности 1:10000, при простом геологическом строении 1:25000.
Границы съемки на каждом участке следует назначать с учетом особенностей геологического строения, вариантов компоновки сооружений и отметки подпорного уровня водохранилища. Границы съемки должны проходить не ближе от контуров основных сооружений. В районе со сложным геологическим строением помимо мелких выработок, обосновывающих съемку, следует проходить отдельные структурные скважины. В случае необходимости съемку сопровождают специальными исследованиями структуры и трещиноватости скальных массивов, новейшей тектоники и ceйcмики, карста, устойчивости высоких береговых склонов и др.
3.4. Для районов с высокой фоновой сейсмичностью (более 6 баллов) на отрезке долины, в пределах которого выполняется выбор участков створов плотин, организуются сейсмологические исследования. Задачи сейсмологических исследований - детальная оценка сейсмологических и сейсмотектонических условий и, в частности:
определение зон возможных очагов землетрясений (ВОЗ), их основных характеристик и параметров сейсмических воздействий на участке строительства, обусловленных сильнейшими сейсмическими событиями в каждой зоне ВОЗ (I этап ТЭО);
оценка влияния на характеристики сейсмических воздействий локальных природных условий; прогноз возможности и величины тектонических и сейсмодеформаций;
определение расчетных сейсмических воздействий (предварительное) (II этап ТЭО).
Для решения этих задач применяются: детальное сейсмическое районирование (ДСР) и сейсмическое микрорайонирование (СМР), полевые и камеральные работы, сейсмологические, геологические, геофизические и др., дешифрирование дистанционных снимков, обследование палеосейсмодислокаций, математическое моделирование.
Масштабы исследований: ДСР - 1:500000-1:200000, СМР - 1:50000-1:25000.
На I этапе решаются преимущественно задачи детального сейсмического районирования (ДСР), т.е. изучаются региональные тектонические и сейсмологические особенности участка строительства.
На этом этапе начинается регистрация микроземлетрясений, продолжающаяся и на II этапе ТЭО. Продолжительность I этапа ТЭО, в зависимости от категории сложности района строительства - от 1,5 до 2 лет. В конце I этапа ТЭО выдается информационный отчет о результатах I этапа сейсмологических исследований с соответствующими рекомендациями по уточнению участка строительства с учетом расположения основных зон тектонических нарушений и зон ВОЗ.
На II этапе ТЭО:
продолжаются работы по ДСР для уточнения локализации и характеристики зон ВОЗ и выяснения вопроса о сейсмической активности зон выявленных тектонических нарушений на современном этапе;
изучается влияние локальных природных условий на характеристики сейсмических воздействий;
дается прогноз возможности и величины тектонических сейсмодеформаций.
Продолжительность сейсмологических исследований II этапа - 1 год. После завершения II этапа выдаются расчетные характеристики сейсмических воздействий на выбранный участок створа плотины.
3.5. В зависимости от особенностей геологического строения и характера рельефа долины реки разведку можно проводить буровыми скважинами, шурфами, канавами и штольнями (в горных долинах). Разведкой необходимо осветить строение всех основных геоморфологических элементов долины реки.
На выбранном участке расположение поперечников должно отвечать принятой компоновке сооружений. Расстояние между выработками принимают при простых инженерно-геологических условиях 200-, сложных 100- и весьма сложных - 50-. На выбранных створах расстояния между разведочными выработками уменьшаются до 50-. Расстояние между выработками в пределах оснований бетонных сооружений должно быть меньше, чем в пределах земляных.
Глубину скважин принимают исходя из необходимости построить инженерно-геологические разрезы на всю мощность активной зоны влияния сооружения на основание. Поэтому глубину выработок назначают с учетом конкретных геологических условий и типа сооружений. Глубина скважин должна быть достаточной, чтобы можно было: установить глубину залегания коренного ложа долины или водоупорных пород; установить состав рыхлых четвертичных отложений и коренных пород; выявить мощность зоны выветривания и естественного разуплотнения; охарактеризовать структурно-тектонические условия; определить глубину залегания подземных вод, их уровни, химический состав и другие элементы геологического разреза.
Ориентировочно принимается, что средняя глубина скважин для плотин высотой до может быть в два раза больше напора на плотине. При дальнейшем увеличении высоты плотин это соотношение уменьшается и для плотин высотой средняя глубина скважин равна высоте напора. Для более высоких плотин среднюю глубину скважин принимают меньше высоты плотин. Глубину и расположение специальных скважин (структурных, предназначенных для изучения карста, крупных разломов, прослоев легкорастворимых пород и т.п.) принимают исходя из их назначения.
Длина штолен, которые проходят в бортах горных долин, должна быть достаточной для определения положения кровли коренных пород, мощности зоны их интенсивного выветривания и разуплотнения, глубины развития современных и древних обвально-оползневых процессов. По материалам проходки штольни должны быть охарактеризованы относительно сохранные породы, залегающие в примыканиях плотины, а также выявлены структурно-тектонические условия участка.
3.6. На стадии ТЭО при изысканиях на участках плотин геофизические исследования необходимо проводить, как правило, на створах, которые представляются наиболее перспективными, а также по оконтуривающим поперечникам (выше и ниже створов плотин) и по связующим профилям вдоль долины реки. В сложных условиях (при наличии переуглублений дна долины, крупных зон тектонического дробления и т.д.) профили располагаются в других направлениях (под углом к долине, вкрест простирания разломов или пород и т.д.). Исследования проводятся в комплексе с инженерно-геологической съемкой, разведочными и гидрогеологическими работами. Используются те же виды исследований, что и на стадии схемы, но большее значение приобретают наблюдения во внутренних частях среды (просвечивание между выработками и между выработками и дневной поверхностью, каротаж). Сочетание сейсморазведки, электроразведки, магниторазведки и каротажа позволяет уменьшить неоднозначность интерпретации результатов работ, оценить более достоверно физико-механические свойства пород, устойчивость склонов, скорость движения подземных вод, их минерализацию, водонасыщенность пород, их льдистость и др. Геофизические методы используются при распространении данных лабораторных и точечных полевых испытаний свойств пород на массив горных пород.
3.7. Гидрогеологические исследования на I этапе выполняются в составе и объемах, необходимых для характеристики общих гидрогеологических условий района вариантов створов с целью их сопоставления по условиям фильтрации из водохранилища на участке водоподпорных сооружений при разных отметках НПУ, условиям проходки строительных котлованов (водопритоки, воздействие напорных вод на основание сооружений, развитие других неблагоприятных геологических процессов).
Мощность и условия залегания водоносных горизонтов, их гидравлический характер, положение уровней подземных вод, условия их питания и разгрузки, гидрохимические условия, положение области питания подземных вод относительно НПУ оцениваются в основном по результатам инженерно-геологической съемки, горнобуровых и геофизических работ. При выполнении указанных работ обязательным является: картирование и описание всех естественных выходов подземных вод (характер выхода, дебит, температура и химический состав воды), фиксация появления и восстановления их уровня в выработках и наблюдения за поглощением промывочной жидкости в процессе бурения, за характером, количеством и дебитами водопроявлений при проходке горных выработок, отбор проб воды на химический анализ.
Опытно-фильтрационные работы на вариантах створов выполняются, как правило, для оценки водопроницаемости пород, с которыми могут быть связаны существенные для водного баланса водохранилища утечки воды в нижний бьеф или в соседнюю долину. На каждом варианте створа эти породы должны быть опробованы не менее чем в 3-5 скважинах.
В нескальных обводненных породах выполняются одиночные опытные откачки: на всю мощность водоносного пласта, если она не превышает и позонные, если мощность водоносного пласта больше , в необводненных породах - наливы в шурфы и скважины.
В скальных породах, как правило, выполняется сплошное опробование позонными нагнетаниями и наливами воды в скважины.
В слабопроницаемых породах оценку их водопроницаемости допускается давать по результатам лабораторных исследований, геофизических работ и по аналогам.
На выбранном варианте створа (II этап) гидрогеологические исследования проводятся в составе и объемах, необходимых и достаточных для построения геофильтрационной модели участка створа и проектирования на ее основе противофильтрационных и дренажных мероприятий, строительного водопонижения и водоотлива, для выбора источников временного водоснабжения, для оценки агрессивных свойств воды.
Геофильтрационная модель - это представленная в обобщенном и схематизированном виде совокупность гидрогеологических и других природных факторов, определяющих на изучаемом участке закономерности распределения величин напоров, скоростей и расходов подземных и фильтрационных вод в естественных и техногенно нарушенных условиях. На модели должны быть выделены квазиоднородные по гидрогеологическим параметрам микрорайоны (участки).
Водопроницаемость водоносных и необводненных пород, по которым в строительный и эксплуатационный периоды может происходить фильтрация в основании и в береговых примыканиях водоподпорных сооружений, должна быть охарактеризована по результатам полевых опытно-фильтрационных работ. При распространении результатов опытно-фильтрационных работ на массив должны максимально использоваться данные о трещиноватости и гранулометрическом составе пород. Для увязки фильтрационных характеристик скальных пород, определенных по результатам опытных нагнетаний и откачек, должны выполняться совмещенные опыты в количестве не менее 5 для каждой литолого-стратиграфической разности.
Исследования водопроницаемости береговых примыканий, сложенных слабоводопроницаемыми породами, могут быть ограничены зоной развития рыхлых покровных отложений и выветрелых пород. В породах средне- и сильноводопроницаемых ширина зоны, подлежащей исследованиям, должна составлять не менее 2-3 напоров на плотине (считая от горизонтали подпора вглубь берега).
