Каждый элемент геофильтрационной модели, за исключением заведомо водоупорных пород, в зависимости от его инженерно-геологического значения для проектируемых сооружений, размеров, водопроницаемости и степени фильтрационной неоднородности должен быть опробован в 30-70% выработок.
В сложных и очень сложных гидрогеологических условиях в пределах участка створа должно быть предусмотрено выполнение в нескольких разведочных скважинах резистивиметрического каротажа с целью предварительного расчленения гидрохимического разреза и уточнения объемов гидрохимического опробования.
Естественный уровенный и гидрохимический режим водоносных горизонтов в зоне возможного влияния сооружений должен быть охарактеризован по данным стационарных наблюдений, выполняемых в течение всего периода изысканий, но не менее чем в течение 1 года. Помимо скважин, расположенных по створу, оборудуются наблюдательные скважины в верхнем и нижнем бьефах. На каждом берегу должно быть оборудовано не менее 6-10 скважин. Наблюдательная стационарная сеть должна быть использована для построения карт гидроизогипс (гидроизопьез) на разные моменты времени и выполнения на их основе, с учетом данных опытно-фильтрационных работ, прогноза фильтрационных потерь в основании и в обход сооружений, подпора подземных вод в верхнем и нижнем бьефах, водопритоков в строительные выемки и др. Для характеристики изменчивости химического состава и агрессивности подземных вод в течение года из каждого водоносного горизонта (комплекса) должно быть отобрано не менее 4 проб воды с последующим производством стандартных анализов.
3.8. Исследования физико-механических свойств грунтов при изысканиях для выбора участка гидроузла состоят из определений свойств, необходимых для классификации грунтов и подбора аналогов. Выявленные при этом слабые грунты изучают более подробно.
Исследования прочности и сжимаемости грунтов, залегающих на конкурирующих участках, проводят лабораторными и геофизическими методами, а также используют прессиометрию и зондирование. Их выполняют для тех слоев, которые определяют устойчивость проектируемых сооружений и свойств, существенно влияющих на выбор участка створа.
При сравнении вариантов створов высоких бетонных плотин и на выбранном участке в необходимых случаях допускается выполнение полевых исследований сопротивления сдвигу и сжимаемости пород штампами (приложение 2). При необходимости на данном этапе изысканий могут быть проведены с участием строительной организации опытно-производственные работы по разработке и исследованию карьеров некондиционных горных пород, которые предполагается использовать как материал грунтовых сооружений.
3.9. При инженерно-геологических изысканиях для проектирования деривационных каналов необходимо выявить: условия создания выемок и насыпей для канала; устойчивость склонов и откосов канала, состав грунтов по трассе, их физико-механические и фильтрационные свойства. По трассам каналов выполняют комплекс изыскательских работ в два этапа: для выбора варианта и на выбранном варианте. Варианты трассы канала должны быть предварительно намечены на топографической карте и уточнены рекогносцировкой, выполняемой инженером-геологом вместе с проектировщиком.
Затем в пределах полосы шириной для каждого варианта 0,5- проводят инженерно-геологическую съемку, масштаб которой может быть от 1:5000 до 1:25000. Все варианты трассы должны размещаться в пределах одного контура съемки. В случае наличия неблагоприятных геологических явлений (оползни и др.) по выбранной трассе выполняются дополнительные съемки в более крупном масштабе и проводится их изучение.
3.10. Разведочные работы выполняют по всем вариантам трассы канала. Скважины, шурфы проходят по оси канала и характерным поперечникам длиною 100-. При этом выработки должны быть расположены на всех основных элементах рельефа и геологической структуры участка. Среднее расстояние между выработками в зависимости от строения при выборе варианта может составлять по трассе 200-400, на поперечниках - 50-. На выбранном варианте трассы среднее расстояние между выработками принимают по нижнему пределу интервалов. Наиболее подробно разведуют места расположения бетонных сооружений: насосных станций, акведуков, дюкеров и др.
3.11. При изучении трасс деривационных каналов геофизические работы проводятся в дополнение к геологической съемке для определения мощности и состава рыхлых отложений, выявления трещиноватости и закарстованности пород и зоны выветривания и разуплотнения. Используется комплекс геофизических методов, состоящий из электромагнито- и сейсморазведки и каротажа. В благоприятных геоэлектрических условиях можно использовать только электроразведку. Профили располагаются как вдоль трасс каналов, так и на поперечниках; их расположение зависит от наличия вариантов трасс деривации и инженерно-геологического строения.
3.12. Гидрогеологические исследования при изысканиях для выбора трассы канала должны обеспечить изучение гидрогеологических условий в объеме, необходимом для сопоставительной оценки конкурирующих вариантов по условиям производства земляных работ и фильтрации из канала. По всем вариантам трассы должно быть установлено положение уровней подземных вод и охарактеризована водопроницаемость пород, в которых будет проходить канал. Для решения указанных задач в процессе инженерно-геологической съемки и проходки разведочных выработок проводятся гидрогеологические наблюдения, состав которых регламентирован в п.3.7.
Полевые опытно-фильтрационные работы (наливы воды в шурфы и скважины, одиночные откачки из скважины) проводятся только на участках, где вопросы фильтрации (водопритоков) имеют существенное значение и могут влиять на выбор трассы. Для характеристики водопроницаемости пород на остальных участках выполняются лабораторные определения коэффициентов фильтрации, используются косвенные признаки и аналоги.
Гидрогеологические исследования при изысканиях по выбранной трассе должны обеспечить получение данных, необходимых для районирования трассы по условиям фильтрации из канала, определения ее размеров, прогноза подпора подземных вод на прилежащей территории, оценки устойчивости склонов на оползневых и косогорных участках и оценки агрессивности подземных вод. Расчетные показатели водопроницаемости всех характерных разностей водопроницаемых пород, развитых по трассе канала, должны быть обоснованы результатами опытно-фильтрационных работ.
Для изучения условий подпора подземных вод на характерных участках трассы должны быть выполнены стационарные наблюдения за уровенным и гидрохимическим режимом подземных вод в специально оборудованных скважинах и по существующим вблизи трассы колодцам и источникам. Стационарные режимные наблюдения за подземными водами выполняются также на оползневых и косогорных участках, на которых дополнительное увлажнение пород за счет фильтрации из канала может привести к нарушению их устойчивости. Наблюдения за режимом подземных вод должны проводиться в течение всего периода изысканий, но не менее одного года.
3.13. Изучение физико-механических свойств грунтов, залегающих по трассе канала, при выборе варианта проводят в ограниченном объеме, достаточном для классификации грунтов, общей характеристики их основных показателей и подбора аналогов. Количество проб по каждому выделенному в разрезе инженерно-геологическому элементу может составлять от 6 до 10. По выбранному варианту проводят более полные исследования физико-механических свойств грунтов с определением показателей их прочности и сжимаемости.
3.14. Основными инженерно-геологическими факторами, определяющими условия строительства и эксплуатации туннелей и других подземных гидротехнических сооружений, являются: устойчивость горных пород в сводах и стенках выемки, а также на участках порталов; прочностные, деформационные и другие физико-механические свойства пород (в том числе размокаемость, выветрелость и др.); их напряженное состояние, горное давление и пучение; водопроницаемость пород, химический состав и агрессивность подземных вод; газоносность горных пород и геотермические условия. На этом этапе изысканий следует дать предварительную характеристику перечисленных факторов, основанную на материалах инженерно-геологической съемки, отдельных выработок и геофизических работ и использования аналогов. В частности, по результатам выполненных работ должны быть представлены:
модель трещиноватости скального массива;
модель геомеханических и физико-механических свойств;
характеристика напряженного состояния массива пород;
ориентировочные данные по водопроницаемости пород, температуре, химизму и режиму подземных вод;
оценка сейсмологических характеристик;
прогноз развития неблагоприятных геологических процессов в период строительства и при эксплуатации сооружения.
В состав изысканий для выбора трассы туннеля входят: инженерно-геологические съемки, горно-буровые и геофизические работы, гидрогеологические исследования; изучение физико-механических свойств горных пород.
Инженерно-геологическую съемку участка расположения конкурирующих трасс туннеля проводят так, чтобы контур ее охватывал все варианты трассы и простирался в стороны настолько, чтобы можно было получить необходимое представление о геологическом строении участка на глубине заложения туннеля. При съемке особое внимание должно быть обращено на выявление тектонического строения изучаемого участка. Масштаб съемки, в зависимости от сложности геологического строения, может изменяться от 1:10000 до 1:25000.
3.15. Горно-буровые и геофизические работы проводят по всем вариантам трассы туннеля, но наиболее подробно - по выбранной трассе. В районе с простым геологическим строением геологический разрез по трассе может быть составлен на основании геологической съемки, небольшого количества неглубоких разведочных выработок, углубленных в коренные породы на несколько метров, и данных геофизической разведки. В среднем на трассы в этих условиях должно быть пройдено 1-2 выработки. В районах со сложным геологическим строением и при отсутствии обнажений пород помимо этого проходят более глубокие буровые скважины, которые должны дойти до тех пород, в которых будет пройден туннель. Скважины закладывают главным образом на малоблагоприятных по геологическим условиям участках. В среднем при выборе трассы на надо предусматривать одну глубокую разведочную скважину, а на выбранной трассе - две. Необходимость и возможность бурения скважин в каждом случае должна быть строго обоснована.
Скважины проходят до глубины заложения туннеля, если она не превышает . При большей глубине геологический разрез по трассе составляют на основании геологической съемки, геофизической разведки и неглубоких разведочных выработок. Геофизическая разведка должна всегда сопровождать остальные виды изыскательских работ по трассе туннеля.
На портальных участках туннеля разведочные выработки проходят с целью установить мощность рыхлого четвертичного покрова на склонах и выявить сохранность пород коренной основы. Расстояние между выработками может быть от 25 до , глубина их зависит от мощности покровных отложений и зоны выветривания. При малой их мощности (до ) разведку ведут шурфами и канавами, при большей мощности - скважинами, которые необходимо доводить до сохранных коренных пород. Наиболее подробно разведывают трассу туннеля и порталы на выбранном варианте.
3.16. Гидрогеологические исследования проводят с целью выявления притока воды в подземные выемки в период строительства или утечки в период эксплуатации сооружения, определения гидростатического давления на свод выемки и агрессивных свойств воды по отношению к бетону и металлу.
В процессе инженерно-геологической съемки и разведочных работ проводят необходимые гидрогеологические наблюдения на естественных выходах воды и в разведочных выработках. При выборе трассы водопроницаемость пород характеризуют по косвенным показателям (трещиноватости, закарстованности и др.), на выбранной трассе в скважинах ведутся наблюдения за изменениями уровня воды в выработке и потерей промывочной жидкости и могут проводиться откачки и нагнетания воды. Количество полевых опытов должно быть достаточным для характеристики водопроницаемости пород, в которых пройдет туннель. Каждая глубокая скважина должна быть опробована опытными нагнетаниями и при необходимости откачками.
3.17. Изучение физико-механических свойств пород на первом этапе изысканий проводят только в лабораторных условиях. В состав их входят определение классификационных характеристик всех горных пород, включая значения коэффициента крепости, которые могут быть встречены при проходке подземных выемок, и временного сопротивления сжатию основных разновидностей скальных пород.
Значения коэффициента отпора, модуля деформации и горного давления принимают с учетом этих данных на основании результатов геофизических исследований и использования аналогов.
Для выбранного варианта физико-механические свойства пород изучают более подробно, включая при необходимости полевые методы исследований.
Газоносность пород и геотермические условия на первом этапе работ устанавливают по общим геологическим данным, а на втором этапе для этих целей могут проводиться специальные исследования.
3.18. При изысканиях для проектирования напорно-станционных узлов (НСУ) должны быть освещены следующие инженерно-геологические вопросы: устойчивость участка расположения напорного бассейна, уравнительных сооружений и напорных трубопроводов; возможность фильтрации из напорного бассейна и ее влияние на устойчивость сооружений; характеристика водоносных пород; условия проходки котлована здания ГЭС, выемки под трубопроводы.
На первом этапе работ проводят инженерно-геологическую съемку всего участка расположения вариантов НСУ, масштаб ее в зависимости от сложности инженерно-геологических условий может изменяться от 1:5000 до 1:25000. На втором этапе по выбранному варианту в случае необходимости могут быть проведены дополнительные съемочные работы. Если устойчивость склона внушает опасения, то на нем проводятся специальные исследования.
