68 Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования для конкретных объектов. Плотины, водохранилища, массивы осушения и орошения. Разведка месторождений.

Инженерно-геологические изыскания для гидротехнического стро­ительства (плотины, водохранилища и др.) являются наиболее сложными из всех видов изысканий под строительные объекты.

Состав и объем инженерно-геологических изысканий опреде­ляется тремя основными факторами:

• характером проектируемого сооружения;

• стадией проектирования;

• сложностью геологических условий района строительства.

По своему характеру гидротехнические сооружения разнооб­разны. Для целей гидроэнергетики и водоснабжения гидротехни­ческие сооружения могут быть крупными и сложными объекта­ми, в виде плотин, перекрывающих мощные реки, например Цимлянская плотина на р. Дон, и сравнительно малыми и про­стыми сооружениями в виде невысоких (менее 10 м) земляных плотин с небольшими чашами водохранилищ. Последние наибо­лее часто встречаются в сельских местностях, при поселковом строительстве, при решении вопросов обеспечения водой отдель­ных промышленных объектов.

В основе изыскательских работ для гидротехнического строите­льства лежит их стадийность. Для наиболее простых сооружений, например низкой земляной плотины и маленького водохранили­ща, возможно одностадийное проектирование с составлением тех­но-рабочего проекта. Для сложных сооружений предусматривают­ся несколько стадий проектирования.

Большое влияние на инженерно-геологические изыскания оказывает сложность геологического строения. Условия могут быть простые, сложные и весьма сложные. При простых геологи­ческих условиях объект строится на естественном основании, на­грузки на грунты не ограничиваются. Сложные условия требуют улучшения свойств грунтов и ограничения нагрузок. Весьма сложные геологические условия свойственны горным и сейсми­ческим районам, участкам развития карста, многолетней мерзло­ты. Строительство в таких районах требует проведения сложных мероприятий по улучшению состояния и свойств грунтов, приня­тия специальных конструктивных решений.

В комплекс инженерно-геологических изысканий на всех ста­диях работ входят инженерно-геологическая съемка и разведоч­ные работы. Это позволяет решать общие геологические вопросы строения местности (долины реки, участка балки, оврага и т. д.). На более поздних этапах изысканий на первом месте стоят рабо­ты по изучению характеристик и свойств грунтов, а также анализ гидрогеологических условий района (участка). При крупном гид­ротехническом строительстве возможно проведение опытных ра­бот (по фильтрации, определению несущей способности грунтов и т. д.) и опытного строительства (опытный намыв дамб, опыт­ные дренажи и т. д.).

При изысканиях под гидротехнические объекты важнейшее значение имеют работы по гидрогеологии. В районе плотины изучаются условия фильтрации. Особое внимание уделяется по­левым работам (опытные откачки, нагнетания, наливы) и наблю­дениям за режимом подземных вод. При оценке потерь воды из водохранилища кроме фильтрации следует учитывать возмож­ность ее ухода через расположенные вблизи депрессии рельефа, подземные выработки, карстовые пустоты, трещины скальных массивов. Определяются возможность выщелачивания и механи­ческой суффозии грунтов; выходы напорных вод; вероятность развития оползней на склонах и в местах примыкания плотины к берегам; характер подтопления окружающей водохранилище территории, особенно населенных пунктов и промышленных объектов. Особое внимание должно уделяться изменению геоло­гических и гидрогеологических, климатических, геоэкологических условий в зоне затопления водохранилищ.

Во всех случаях инженерно-геологических работ для проекти­рования гидротехнических сооружений производят поиск и раз­ведку строительных материалов. Подсчет запасов выполняют из расчета превышения потребностей в 2—3 раза. В основном ведут поиски материала для отсыпки тела плотин. В период эксплуатации земляных плотин и водохранилищ важное значение имеют наблю­дения за поведением грунтового тела плотины (осадки, сдвиги).

Необходимо отметить, что наибольшую сложность представля­ет собой строительство плотин и водохранилищ в районах много­летней мерзлоты и развития карста. Инженерно-геологические изыскания в этих случаях имеют ряд специфических особенно­стей. В районах многолетней мерзлоты производят мерзлотную съемку, замеры температур грунтов, специальные определения свойств и водопроницаемости грунтов. В процессе изучения кар­стовых районов устанавливают распространение и происхождение карстовых форм, закономерности развития, условия растворения грунтов фильтрационным потоком и скорость этого процесса.

Разведка месторождений. Различают разведку предварительную и детальную.

При предварительной разведке необходимо выполнить следую­щие работы:

• установить геологические условия залегания полезного иско­паемого (глубина залегания, мощность вскрыши, т. е. пород, по­крывающих полезное ископаемое, мощность и форма залегания полезной толщи, характер подземных вод и т. д.);

• определить границы распространения полезного ископаемо­го, т. е. оконтурить месторождение и выявить участки, наиболее пригодные для эксплуатации;

• подсчитать запасы (количество) материала месторождения;

• изучить качество материала полезного ископаемого;

• уточнить условия эксплуатации месторождения и возмож­ность транспортировки строительного материала.

Целесообразность разработки месторождения устанавливается на основе технико-экономического анализа и во многом опреде­ляется соотношением между мощностью вскрышных пород Н и мощностью слоя полезного ископаемого h. Отношение H/h но­сит название геологического коэффициента. Ценность месторож­дения повышается с уменьшением значения этого коэффициента. Экономически допустимо соотношение 2:1, для месторождений линзовидной формы допускают 1:1, но только в случае, если по­лезный слой залегает на глубине не более 3—5 м от поверхности.

Границы распространения месторождения устанавливают с помощью горных выработок (шурфов, буровых скважин), кото­рые располагаются на пересечении линий правильной сетки. Расстояние между выработками чаще всего состав­ляет 50—100 м и зависит от местных условий. При разведке скальных пород ограничиваются изучением имеющихся обнаже­ний и заложением неглубоких шурфов (2—5 м) для определения мощности вскрыши и слоя элювия. При разведке осадочных по­род горные выработки закладывают на глубину проходки всей толщи мощности слоя полезного ископаемого либо на глубину той части толщи, которая намечается к эксплуатации.

Разведочные горные выработки позволяют составить геологи­ческие разрезы, по которым можно судить о форме залегания полезного ископаемого, мощностях вскрыши и полезной толщи решить вопрос о влиянии грунтовых вод на разра­ботку месторождения.

Для изучения качества полезного ископаемого с помощью раз­ведочных выработок отбирают характерные пробы. Для производ­ства лабораторных испытаний необходимо взять следующее коли­чество проб: песок 2—3 кг; гравий 10—15 кг; камень 15—20 кг и т.д.

Для детальной разведки выбирают один или несколько участков, которые наиболее полно отвечают требованиям техни­ческого задания. Основными задачами этой разведки являются: уточнение запасов, сбор дополнительных геологических и гидро­геологических данных и тщательное опробование полезного ис­копаемого.

В процессе проведения детальной разведки выявляются тех­нические условия разработки месторождения, устанавливается способ разработки, определяется техника для ведения горных ра­бот, намечается технологическая схема разработки полезного ис­копаемого и др