Основные графические приложения к записке: обзорная инженерно-геологическая карта района створов; инженерно-геологические карты вариантных участков; инженерно-геологические разрезы по району работ; инженерно-геологические разрезы по конкурирующим створам и более детальные по выбранному створу; материалы режимных гидрогеологических наблюдений и сводные данные лабораторных исследований; уточненные общие и предварительные специализированные инженерно-геологические и гидрогеологические модели; предварительная классификация общей тектонической нарушенности и групп сохранности (предварительная шкала сохранности) - в табличной форме; инженерно-геологическая карта и разрезы по водохранилищу; графические приложения по карьерам строительных материалов.
По завершении первого этапа ТЭО и вводу полученной информации в автоматизированную систему "Природные условия" САПР-ГЭС проводится обработка всех имеющихся материалов инженерно-геологических изысканий с привлечением аналогов банка данных. На основе автоматизированной обработки данных изысканий (расчленение, корреляция, построение графиков и разрезов и пр.) должны быть получены инженерно-геологические модели по каждому конкурирующему участку, а также проведена оценка инженерно-геологических характеристик участков строительства. Для выбора участка могут быть проведены оценочные (прямые и обратные) расчеты взаимодействия основания с сооружением, проверена устойчивость откосов и склонов.
4. ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПРОЕКТА ГИДРОУЗЛА
4.1. Задачей инженерно-геологических изысканий для проекта гидроузла является обоснование выбора типов сооружений их компоновки и проектных решений по принятой компоновке.
4.2. Инженерно-геологические съемки выполняют только в случае необходимости корректирования имеющихся инженерно-геологических карт. В этом случае, как правило, по специальной программе выполняются структурно-тектонические, тектонические, неотектонические, сейсмологические и другие исследования.
4.3. Задачи сейсмологических исследований на этой стадии - получение исходных данных, обеспечивающих надежное определение расчетных сейсмических воздействий с учетом конкретных особенностей проектируемого сооружения и устанавливаемого оборудования, природных (геоморфологических, инженерно-геологических, сейсмологических и др.) условий участка строительства и повторяемости землетрясений; уточнение глубинного строения зоны водохранилища; уточнение расчетных акселерограмм для конкретных площадок; уточнение оценок интенсивности возможных тектонических подвижек и сейсмодеформаций. Для решения этих задач выполняются специальные глубинные виды сейсморазведочных работ и натурные наблюдения. Минимальный срок исследований, в зависимости от сложности объекта, - от 1 до 1,5 лет (приложение 5).
4.4. Выработки для обоснования проекта располагают по осям подпорных и других сооружений и по линиям, параллельным и перпендикулярным их осям. Расстояния на линиях, в зависимости от типа и размеров сооружений, а также от сложности инженерно-геологических условий могут составлять от 50 до . Крайние выработки располагают за пределами основания сооружений, по периметру строительного котлована. Более детально разведуют основание и примыкания высоких арочных и контрфорсных плотин, менее подробно - плотин из местных строительных материалов. Горно-буровые работы сопровождаются геофизической разведкой (приложение 9).
При определении мест расположения выработок и их глубины необходимо учитывать границы области взаимодействия подпорного сооружения с основанием, которые к началу составления проекта могут быть установлены с достаточной точностью. При этом должны быть учтены возможные изменения инженерно-геологических условий в процессе строительства и в период эксплуатации сооружений: разуплотнение и выветривание горных пород, повышенная фильтрация, механическая и химическая суффозия пород, взвешивающее давление напорных вод, приток агрессивных вод и т.д. для того, чтобы можно было рекомендовать необходимые защитные мероприятия (укрепление и углубление основания, противофильтрационные завесы, дренажи, мелиорация грунтов и пр.). Глубину скважин для изучения геологической структуры, многолетней мерзлоты и других вопросов определяют по специальной методике в отдельной программе.
В пределах контуров оснований бетонных плотин должны быть пройдены горные выработки: шурфы, шахты, штольни, смотровые скважины. Количество их определяется особенностями геологического строения и конструкцией сооружения. Каждый характерный участок основания или примыкания плотин должен быть освещен горной выработкой. В этих выработках подробно изучают геологический разрез и гидрогеологические особенности, выявляют слабые прослои, зоны выветривания и разуплотнения, тектоническую нарушенность и трещиноватость пород и пр.
При изысканиях для строительства высоких каменно-земляных плотин (более ) необходимо разведать открытыми выработками в сочетании с полевыми геофизическими работами зону сопряжения плотины с основанием с тем, чтобы можно было установить необходимую врезку сооружения, глубину закладки зуба и всего подземного контура.
4.5. На этой стадии изысканий выполняется значительный объем комплексных геофизических исследований, включающих наблюдения как на дневной поверхности, так и в разведочных горных выработках и скважинах. Основная задача этих исследований - получение исходных данных для уточнения инженерно-геологического строения участка, а также для характеристики физико-механических свойств и состояния пород в естественном залегании. Рекомендуемые при этом виды и объемы геофизических работ приведены в приложении 9.
4.6. Задачей гидрогеологических исследований является уточнение гидрогеологических условий участка створа и их дифференцированная характеристика применительно к рассматриваемым в проекте сооружениям при различных вариантах их размещения с целью составления прогноза изменений гидрогеологических условий при строительстве и эксплуатации гидроузла и обоснования типов и параметров противофильтрационных и дренажных мероприятий, способов производства работ (водопонижение, открытый водоотлив). При определении состава и объемов гидрогеологических исследований необходимо руководствоваться следующими положениями:
а) состав и объем гидрогеологических исследований должен назначаться на основе составленной в ТЭО геофильтрационной модели;
б) расчетные значения водопроницаемости сильноводопроницаемых и фильтрационно-неоднородных пород в основании подпорных сооружений (гравийно-галечные грунты, закарстованные или тектонически раздробленные породы) и гидрогеологических параметров, необходимых для фильтрационных расчетов строительного водопонижения и дренажей (коэффициенты уровнепроводности, пьезопроводности, водоотдачи, анизотропии, фильтрационного сопротивления русловых отложений), должны быть обоснованы по результатам кустовых откачек и наблюдений за уровенным режимом подземных вод. Количество кустовых откачек и места их проведения должны назначаться с учетом данных опытов в одиночных скважинах;
в) во всех скважинах, проходимых в скальных и полускальных породах на участке напорных сооружений для уточнения контура противофильтрационных мероприятий, намеченных в ТЭО, должно быть выполнено сплошное опробование позонными нагнетаниями и наливами. В сухих породах допускается опробование нагнетанием воздуха;
г) наблюдения за режимом подземных вод должны проводиться в течение всего периода изысканий. При необходимости заложенная в разработках для ТЭО пьезометрическая сеть должна быть расширена;
д) полевые опыты по оценке фильтрационной устойчивости пород, определение естественных скоростей фильтрации проводятся только в том случае, если данные этих опытов нужны для специальных расчетов и прогнозов (скорости выщелачивания легкорастворимых пород в основании сооружений, выявление возможности развития внутреннего размыва и суффозии).
4.7. Физико-механические свойства грунтов, залегающих в пределах области взаимодействия сооружения с основанием, изучают лабораторными и полевыми методами. Исследования выполняют для каждого выделенного слоя (инженерно-геологического элемента), зоны или контакта двух слоев, способных влиять на устойчивость проектируемого сооружения, откоса или естественного склона. В лабораторных условиях определяют показатели физических свойств всех видов пород, а также сопротивление сдвигу и сжимаемость связных пород. Сопротивление сдвигу и деформируемость скальных грунтов в массиве и некоторых видов нескальных грунтов (крупнообломочных, слабых водонасыщенных и др.) следует определять в стендовых приборах и полевыми опытами, в состав которых могут входить испытания штампами и срезом целиков, сейсмоакустические исследования, опробование прессиометрией, крыльчаткой, динамическим зондированием и пр.
4.8. По трассе деривационного канала инженерно-геологическую съемку следует выполнять в масштабе 1:2000-1:10000. В дополнение к съемке могут быть выполнены специальные исследования неблагоприятных геологических процессов, развитых в зоне влияния канала. Данные изысканий должны обосновывать инженерные мероприятия, препятствующие вредному влиянию этих процессов на сооружение и строительные работы.
Разведочные выработки должны располагаться по всей трассе деривации и с меньшими интервалами на участках со сложными инженерно-геологическими условиями. Расстояние между выработками могут быть от 25 до . Разведку проводят скважинами и шурфами, а также геофизическими методами. Скважины должны быть пройдены на 5- ниже дна канала, а отдельные скважины следует доводить до водоупора.
Гидрогеологические исследования должны быть направлены на уточнение условий строительства и гидрогеологических параметров, положенных в обоснование фильтрационных расчетов и прогнозов, выполненных при составлении ТЭО и принятых на их основе проектных решений.
4.9. Для обоснования проекта подземных гидротехнических сооружений, входящих в состав гидроузла, в дополнение к ранее выполненным изысканиям проводят необходимые изыскательские и исследовательские работы с целью получения детальной характеристики структурно-геологических, горно-технических и гидрогеологических условий участка строительства; состояния и физико-механических свойств грунтов, в которых пройдут подземные выемки; состав и мощность рыхлых и ослабленных выветриванием и разуплотнением пород на участках порталов и в местах неглубокого заложения подземных сооружений. Их состав и объем определяются специальной программой.
Конкретной задачей на этой стадии изысканий является уточнение инженерно-геологической модели, которая должна также учитывать конструкцию выработок, технологию проходки и крепления (геолого-технологическая модель).
Изучение массива вмещающих пород осуществляется преимущественно с помощью прямого опробования пород в горных выработках с применением комплекса геофизических исследований. На этой стадии решаются следующие основные вопросы:
уточнение геологического строения и гидрогеологических условий участка (трассы) размещения подземных сооружений с подробным изучением разрывных нарушений, трещиноватости и составлением геолого-структурной модели массива пород;
изучение техногенного процесса разуплотнения вокруг горных выработок и динамики его развития, прогнозная оценка горного давления на обделку подземных выработок;
инженерно-геологическое обоснование способов проходки и крепления подземных выработок с учетом конкретных геологических условий, оптимальных конструкций анкерных креплений;
обоснование инженерно-геологических рекомендаций по установке контрольно-измерительной аппаратуры, проведению и интерпретации результатов натурных исследований.
4.10. Инженерно-геологическая съемка по трассам туннелей выполняется в масштабах 1:2000-1:10000 и сопровождается картировочным бурением, проходкой шурфов, расчисток, разведочных штолен. По трассам туннелей разведку следует производить скважинами глубиной на 10- ниже отметок их заложения, но, как правило, не глубже . На портальных участках туннелей следует закладывать разведочные скважины и горные выработки, в том числе штольни до сохранных коренных пород. В местах расположения шахт, подземных машинных залов ГЭС и других подземных сооружений должны быть пробурены 1-3 скважины до глубины на 15- ниже подошвы сооружений.
Расстояния между выработками по трассе туннелей принимают 200-, на участках порталов 20-. При документации разведочных выработок необходимо обращать особое внимание на выявление и подробное описание тектонических нарушений и трещиноватости, определение литологического состава пород и границ слоев и отбор образцов для лабораторных исследований.
4.11. Гидрогеологические исследования - откачки, нагнетания, наливы, наблюдения за режимом подземных вод проводят в составе и объеме, необходимых для определения притока воды в подземные выемки и утечки из них, гидростатического давления на свод выемки и агрессивности подземных вод. Откачками и нагнетаниями опробуют все слои, которые могут служить путями интенсивной фильтрации. В материалах изысканий по данным прямых определений (там, где это возможно) и по аналогам должны быть охарактеризованы газоносность пород и геотермические условия.
4.12. Исследования физико-механических свойств пород - среды подземных сооружений - проводят лабораторными и полевыми методами. В лабораторных условиях определяют физические свойства и временное сопротивление сжатию скальных грунтов. В полевых условиях определяют прочностные и деформационные свойства грунтов, коэффициент упругого отпора, напряженное состояние пород в массиве. При полевых исследованиях грунтов, как правило, применяют геофизические методы исследований, сочетая их с детальными инженерно-геологическими работами. Программа исследований скальных грунтов может включать:
