М. П. СЕМЕНОВ, Н. Н. БИНДЕМАН, М. М. ГРИШИН
МЕТОДИКА
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА
(ПЛОТИНЫ И ВОДОХРАНИЛИЩА)
О Н Т И мшпншшонмнммм 19 3 7

МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ ДЛЯ ГИД*
РОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА (ПЛОТИНЫ И ВОДОХРАНИЛИЩА)
Опечатки
Следует читать
По чьей
вике
16
22
Рис. 4
12 сверху
96 lis снизу
139 j 22 сверху
173, Рис. 54 и 65
2 сверху
208
183
Нижний рисунок (профиль и план) повернуть
на 180°
іЛ іЛ
У«Т ' " (1)
водонепроницаемости
одной трети
W = i*$ л*? (1)
водопроницаемости
половине
поменять местами
1№ + *і)-<"і + ЗД
l<//t + Zi)-ltf,+2|)]
Автор
Тип.
Автор
Автор
Тип.
Автор

нктп главстроипром ^у усср
Всесоюзный научно-исследовательский институте водоснабжения,
канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии
===== ВОДГЕО - =
Горн. инж. М. П. СЕМЕНОВ, доц. Н. Н. БИНДЕМАН, проф. /VL М. ГРИШИН
МЕТОДИКА
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА
(ПЛОТИНЫ и ВОДОХРАНИЛИЩА)
О Н Г И *ЪЯ0> 19 3 1
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА " ЛЕНИНГРАД

Методика инженерно-геологических
исследований для крупного гидротехнического
строительства разработана коллективом инженеров,
гидрогеологов и гидротехников, сотрудников института
Водгео.
Для составления методики помимо литературных
источников использованы также изыскательские
материалы различных наших проектно-строитель-
ных организаций.
В настоящем труде имеются большая глава
о строении речных долин с классификацией их
в инженерно-геологическом отношении и глава,
суммирующая запросы гидротехника к
гидрогеологическим исследованиям; даны указания по
вопросу об исследованиях в различных стадиях
проектирования, постройки и эксплоатации
сооружений.
Таким образом в этой работе сделана, пожалуй,
первая попытка широкой и полной увязки работы
гидрогеолога с проектировщиком и строителем,
чем в значительной степени может быть заполнен
разрыв, существующий в настоящее время в
работах указанных специалистов.
Настоящая работа представляет интерес для
гидротехников и гидрогеологов как методическое
руководство при изыскательских работах в
области гидротехнического строительства и
несомненно может быть использована в качестве пособия
при прохождении курсов инженерной геологии и
гидротехнических сооружений в специальных
втузах.

Коллектив авторов посвящает настоящий труд
{памяти покойного профессора Всеволода
Сергеевича ИЛЬИНА, с именем которого неразрывно
f вязаны организация и развитие наиболее
мощной в Союзе научно-исследовательской
организации по гидрогеологии и инженерной геологии —
б. Бюро по исследованию и изучению подземных
вод НТУ ВСНХ, послужившего базой для
организации б. Института Гидротехгео, а впоследствии
сектора инженерной гидрогеологии Института
Водгео.

ПРЕДИСЛОВИЕ
В строительстве плотин и водохранилищ правильная «и
надлежаще ориентированная оценка инженерно-геологических
условий сооружений является чрезвычайно ваіжиым и ответственным
делом. Недоучет этого обстоятельства приводит иередко к
авариям сооружений, большим народнохозяйственным потерям и
даже человеческим жертвам.
Располагая возможностью объединенной (работы
гидротехников и гидрогеологов, Всесоюзный научно'- исследовательский
институт Водгео провел специальное исследование, результатом
которого является настоящий труд, выполненный бригадой в
составе горного инженера М. П. Семенова, доцента Н. Н. Бинде-
мана и проф. М. М. Гришина.
В этом труде устанавливаются основные требования
проектировщиков и строителей плотин и водохранилищ к инженерно-
геолюгическіим исследованиям в разной геологической
обстановке и излагаются основные методы получения необходимых
гидрогеологических даініных и констант, чем заполняется
известный пробел в нашей специальной литературе.
Данный лруд ориентирован как ніа гидрогеологов, так и на
гидротехникой: первым он дает основные сведения по плотинам
и водохранилищам и составу и методике
инженерно-гидрогеологических исследований для них, а вторым — сведения по выте-
• кающим из существа этих сооружений требованиям к
гидрогеологическим исследованиям, увязывая более тесно работу
гидрогеолога с гидротехником.
В дальнейшем Институт Водгео имеет в виду выпустить
аналогичный труд по методике инженерно-геологических
исследований для проектирования и 'постройки каналов, акведуков,
трубопроводов и зданий гидроэлектростанций.
Институт Водгео

ВВЕДЕНИЕ
Крупнейшими из гидротехнических сооружений являются во-
доподпорные сооружения, реэко изменяющие продольный
профиль речных потоков путем заграждения реки и создания
подпора и подъема воды часто на значительную высоту. Важнейшим
представителем таких сооружений являкэтся плотины, за ними
следуют судоходные шлюзы и каналы и затем более мелкие
сооружения: запруды, дамбы и т. д.
С точки эреиия геологии плотины виосят существенные и
иногда весьма значительные изменения в режим подземных вод,
повышая их уровни, усиливая «ли создавая потоки подземных
вод, изменяя условия равновесия и напряженности,
установившиеся в земляных массивах и породах.
В практике плотиноютроения наиболее сложным и вместе с
тем неявным шляется вопрос устойчивости ошошния под, пло.
тиной, устойчивости не только статической, но ю физико-
химической, поскольку основание подвергается действию воды
под значительным иапором.
Если методы расчета; теліа плотин как инженерных
сооружений достигли значительного совершенств #, то этого ^нельзя скаі-
зать об ооноваініи'ях плотин; прогноз же устойчивости оснований
представляет собой область инженерной геологии:, только
начинающую развиваться. На деле даже существующая картина
геологического строения довольно часто оказывается машо- выясиеи-
ной и учитывается строителями недостаточно, что нередко
приводит к тяжелым последствиям и катастрофам. В переводной и
русской литературе (см. Терцаги, Люжон, Ничипорович^и
Истомина и др.) приводится много елунаев (серьезных затруднений и
катастроф при постройке и эксплоаггации шгошии в различиькх
государствах; наша иослереводюциоіниая практика іплотиностро-
ения также знает ряд строительных неудач, правда,
обошедшихся- без катастроф ((например при постройке плотин юа реках
Гизельдон и Аджарию Цхашіи).
Поэтому к выбору основания плотин необходимо подходить
крайне осторожно и вдиіміаітеліыню, проводя тщательное изучіение
природных геологических условий. Вместе с тем это
заставляет научную мысль герлогов и гидротехников вести работу
5

в области методики расчета оснований и оценки их
устойчивости более глубоко, во всеоружии современных достижений
физики и імеханики грунтов.
Работа эта должна проводиться с тем большей
интенсивностью, что ^развитию гидростроительства в народном
хозяйстве СССР отводится очень видное место. Осуществление
например комплекса Большой Волги с ирригацией Заволжья
потребует мноігах десятой плотин, достигающих в некоторых
случаях высоты до 60 м при сложных теологических условиях
оснований; осуществление гидростанций (на Кавказе, ш Севере,
в Сибири (Аншра) также потребует строительства высоких
плотин (до 100 «м іи более), не говоря уже о многочисленных
плотинах меньшей высоты для .ирригации* водного транспорта и
водоснабжения промышленности.
Все это убеждает в там, что (современное ллотиіностроение
мажет ¦итти успешно только при условии1 своевременного и
правильного проведения тщательных инженерно-геологических
исследований и раізра6оітк>и надлежащей; іметодики расчета/
оснований шипим.
Для обоснования проекта постройки различных
гидротехнических сооружений (необходимо детально изучить природные
условия района строительства, для каковой цели организуются
зачастую весьма обширные специальные (исследования:
геологические, гидрогеологические и геоморфологические съемки;
разнообразные разведочные и опытные работы; лабораторные
испытания и анализы горных пород и грунтовых вод и различные
стационарные наблюдения.
. В научно-теоретическом отношении комплекс этих
исследований входит в круг ведения инженерной геологии, именно в
прикладную ее часть, которая может быть -подразделена на
следующие разделы:
а) 'методика мнжеверно-геологичеоких исследований для
различных областей строительства (для гидротехнического
строительства, (ирригации и мелиорации, водоснабжения, транспорта
и чхр.);
б) инструкция для производства инженерно-геологических
исследований;
в) нормы и расценки.
В методике инженерно-геологических исследований - даются
установки то объему и содержанию изысканий в различных
природных условиях в соответствии с запросами строительства.
В ней устанавливается, какое количество и каких именно работ
необходимо выполнить, чтобы изучить природные условия и
дать необходимый ответ строительству. В методике таким
образом устанавливается, «что и зачем» нужно делать при инженерно-
геологических изысканиях.
«Как» нужно проводить отдельные виды изыскательских
работ, какой аппаратурой, в какой последовательности и при
помощи каких приемов, — все это должно излагаться в
инструкциях по шшенерно-геолоГичесюш изысканиям.
6

Наконец в нормах должен быть дай справочный
унифицированный материал о затрате времени, рабочей силы, материалов
и пр. іна выполнение той или иной единичной работы при
инженерно-геологических изысканиях. В настоящей работе
разбираются вопросы лишь ло методике 'инженерно-геологических
изысканий іи только для гидротехнического 'строительства, а
именно для проектирования и (постройки плотин и
водохранилищ. Методику изысканий1 для каналов, тоннелей, напорных
бассейнов, акведуков и пр. предположено дать іво второй части
настоящего труда.
Первой работой по методике гидрогеологических
исследований для проектирования (гидросооружений является работа
покойного проф. В. С Ильина, доложенная им 15—25/V 1929 г. на
I Всесоюзном гидротехническом совещании под названием
«Задачи и состав гидрогеологических исследований для нужд
гидротехнического (Строительств а»1.
В работе В. С. Ильина было дано в сжатой табличной форме
изложение основных требований, предъявляемых к
гидрогеологическим исследованиям для водоснабжения, орошения,
осушения и (гидроэл'ектросттроительст/ва, с іперечнам отчетных
документов, которые должны представляться гидрогеологом в
обоснование различных проектов.
В начале указанной работы были даны общие соображения
о серьезных недостатках в области гидрогеологических
исследований, не потерявшие и до сего времени своей остроты и
актуальности.
К сожалению эта очень интересная работа irffe получила
'большого распространения, а следовательно и влияния среди
гидротехников и гидрогеологов, так как опубликована она была в
трудах гидротехнического совещания со значительной задержкой.
В том .же 1929 г. была опубликована другая весьма интересная
работа А. П. Лифантова и Г. Н. Каменского, излагающая в
краткой форме основные задачи гидрогеологических и инженерно-
геологических исследований для плотин ;и водохранилищ. Эта
брошюра как узко ведомственное издание с небольшим тиражом
также не получила достаточного распространения.
В 1934 г. ГидрозлектрО'Лроектом опубликована «Инструкция
по водно-энергетическим; изысканиям» («Инженерная геология»,
ч. III), которая иредстаівляет собой довольно подробное и
планомерное изложение методических указаний по содержанию и
объему исследований для различных (Стадий проектирования.
Эта ценная работа основана на опыте достаточно обширных изы-
і Доклад был сделан от имени Бюро по исследованию и изучению
подземных вод, из второго впоследствии организовался сектор инженерной
гидрогеологии Института Водгео.
7

еканий, которые ведутся Гидроэлектропроектом по всему СССР,
но к сожалению книга эта носит следы поспешного изготовления.
В том же году отдельными выпусками изданы ін-а оравах
рукописи лекции проф. Ф. П. Саваренского по инженерной
геологии, в которых рассматривается комплекс научно-теоретических
и -прикладных вопросов по этой дисциплине.
Помимо перечисленной, литературы имеется целый ряд
опубликованных іработ геологов и гидротехников, посвященных
рассмотрению объема и содержания .изысканий в различных
стадиях проектирования и излагающих основные установки и
требования к инженерно-теологическим изысканиям. Таковы
работы: икж. В. А. Гаврилова, инж. К. Лоттера, Люжона, Джа-
стина, А. А, Ничипоровича и В. С. Истоминой и др.
Не с мотір я на большую п р ор аб отанн о сть н аиб о л е е крупных
методических пособий В. С. Ильина іи Пидроэлектропроекта, они
не лишены некоторых общих (недостатков, которые несколько
снижают их- значение для гидрогеологов, проектировщиков и
строителей: в (них в той или иной степени слабо отражена
увязка методических указаний с природными условиями или с
конкретными запросами (практики. Ори разработке, -предлагаемой
в настоящем' коллективном труде методики, группа научных
сотрудников Института Водгео как гидрогеологов, так и
гидротехников поставила перед собой задачу попытаться максимально
увяізать объем іи содержание инженерно-геологических
исследований с требованиями проектировки, постройки и эксплоатации
сооружений, а также увязать эти исследования с разнообразием
природных условий и различными типами и конструкциями
гидротехнических сооружений.
Задача эта довольно трудная іи в таком комплексе еще не
ставилась; поэтому настоящую работу надо рассматривать как
первую попытку со (всеми неизбежными ошибками и
промахами, подлежащими в дальнейшем коррелированию «на основе
опыта инженерно-геологических исследований для1
гидросооружений и опыта самого строительства.
При проработке методики инженерно-геологических
исследований іне удалось избежать довольно длинных в отдельных
-случаях отступлений для общих пояснений и рассуждений по не*
которым основным вопросам инженерной геологии; в
отдельных случаях іпришлось дать некоторое количество
инструктивного материала, без которого отдельные методические
установки оказывались бы в той или иной мере неясными.
В процессе составления методики :была сделана попытка
подразделить изыскательские работы на этапы по стадиям
гидротехнического проектирования. После установления единой
классификации стадий проектирования (постановление СНК СССР
OT23/V 1936 г.: «О порядке составления проектов и смет по
капитальному .строительству») это подразделение пришлось
изменить и изложение методики приурочить к двум стадиям проек-
8

тирования —- проектному заданию и техническому проекту.
Кроме того в методике освещается этап предварительных
изысканий к рабочей гипотезе и схеме использования (реки1. При
рекомендации объема и соідержіаіния ивжанерно-'геолюпичеаких
изысканий для отдельных этапов проектирований были приняты
следующие общие установки.
В схеме устанавливается возможность использования дайной
реки для постройки гидросооружений.
По линии например гидроэнергетической схема устанавливает
места отдельных узлов вооружений, ступеней использования,
гидростанций, их напоры, мощности при увязке с общим
планом водного и энергетического хозяйства района влияния
будущего сооружения. Для этой стадии проектировки можно давать
инженерно-геологическую характеристику района в общем виде,
главным образом по литературным материалам с минимальными
полевыіми изысканиями.
При составлении '.проектного задания подвергается
технической разработке та или иная часть схемы (например ступень или
узел в общем энергетическом использовании) с различными
вариантами расположения сооружений, вариантами типов
основных сооружений и методов -производства! работ по их
осуществлению. Технические материалы проектного задания должны
дать достаточное представление о размерах и характере
сооружений, количестве работ, стоимости их, технических трудностях:
выполнения работ іи доказать возможность Осуществления
сооружений, а также их экономичность.
Проектное задание основывается на материалах изысканий и
исследований, дающих все необходимые характеристик» для
проектирования основных сооружений и не оставляющих
неясных доест, которые впоследствии мйгли бы привести; к коренным
изменениям проекта. Это особенно относится к геологическим и
гидрогеологическим исследованиям, которые в этой стадии
проектирования должны! отличаться большой глубиной! и
детальностью, так как проектное задание по существу решает вопросы
постройки; сооружений в определенных пунктах местности.
На базе технического проекта начинаются собственно
строительные работы. Для технического проекта уточняются
топографические и теологические данные, вопросы строительных
материалов, отчуждения земель іи пр. Поэтому для этой стадам
проектирования инженерно-геологические „ работы должны
ставиться в порядке дополнения и детализации конкретных
вопросов, выявленных и поставленных на разработку в результате
изысканий к проектному заданию.
В качестве общей установки принимается, что изыскания во
всех стадиях проектирования должны полностью охватывать
основные вопросы1 инженерно-гидрогеологического порядка,
представляющие решающее значение для гидротехнического
проектирования, но только/ с различной степенью детальности. Было
бы совершенно неправильным думать, что например для
предварительного проекта не нужно никаких разведочных материа-
9

лов или можно ограничиться изысканиями только по плотине.
При планировании гидрогеологических работ надо иметь в виду
не только их комплексность, но и концентричность охвата этими
работами всех основных инженерно-геологических вопросов.
Саімо собой разумеется, что для отдельных юруоных /проблем
объем и содержание изысканий в одной <и той же стадии
проектирования 'могут 'Оильно изімештьюя в зависимости от природ,
ных услоівіий )И значения проблемы.
Хотя ¦инженерно-гидрогеологическим изысканиям для плотин и
водохранилищ ставятся примерно одаи и те же «вопросы, тем и-е
менее значимость этих вопросов различна; лоэтйм-у длія плотин
и водохранилищ организуются обычно изыскания различного
объема и содержания; во всех случаях, где это возможно,
содержание изысканий для водохранилищ рассматривается особо.
{Отчеты о произведенных исследованиях зачастую не
соответствуют запросам проектировки, и проектирующим
организациям приходится перерабатывать отчеты для возможности их
технического использования и для обоснования представляемых
на утверждение проектов; поэтому в особой главе даны
указания о 'составе и характере сводного отчета, с учетом запросов
проектировки.
В двух последних -главах настоящего труда проработаны
новые в нашей литературе вопросы о работе ишке/нера-гидрогео-
лога при постройке и эксплоатации сооружений, о значении
работы инженера-гидрогеолога в гидротехническом строительстве,
о консультациях и экспертизах. Многие положения методики
этих работ могут оказаться недостаточно четкими и даже
спорными, и лишь практика работы крупнейших проектно-строитель-
ных организаций должна внести в предлагаемую методику
существенные дополнения и коррективы.
Настоящая работ-а в осковиом составлена тремя автораіміи:
М. П. Семеновым, Н. Н. Биндеманом и М. М. Гришиным.
Глава I написана проф. М. М. Гришиным. Главы II, III, IV и V"
составлены доц. Н. Н. Биндеманом при участии инж. М. Л.
Антокольского (раздел «Применение геофизических методов
разведки») и И. В. Федорова (раздел «Исследования геотехнических
свойств горных пород») и с использованием в главах IV и V
материалов Института Водгео по общей физико-механической
характеристике грунтов, химической характеристике подземных
вод и по фильтрационной характеристике горных пород. >
Главы VI, VH, VIII и IX составлены инж. М. П. Семеновым.
Введение інапіиоаио М. П. Семеновым и М. М. Гришиным;
В работе принимала участие техиики-лидрогеологи—
Заленский, Гиршин, Мовшович, Храмова и Лапшина.
Практические примеры выполненных
инженерно-геологических изысканий взяты из литературных источников и архива
Института Водгео, а также получены из Главэнерго и
отдельных строительств: Средволгострой, Нижневолгопроект, Бюро
Большая Волга, Храмгэс, Ацгэс -и др., которым мы и выражаем
свою глубокую признательности.
Ю

ГЛАВА
ПЛОТИНЫ И ВОДОХРАНИЛИЩА И ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЕМ К
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ИССЛЕДОВАНИЯМ
1. Типы современных плотин
По своему назначению плотины разделяются на две группы:
водоподъемные и водохранйлищные.
1. Водоподъемные плотины в основном имеют своею
задачей подъем уровня воды в реке для целей:
а) забора воды в деривационный канал гидроустановки или
непосредственного использования энергии воды при плотине;
б) забора воды в ирригационную систему;
в) устройства водоприемных сооружений водоснабжения;
г) увеличения глубин на участке выше плотин в интересах
судоходства или лесосплава;
д) уменьшения уклонов реки и скоростей течения, а с ними
эрозионной деятельности потока, следовательно в целях
регулирования русла реки.
Обычно подъем уровня воды такой плотиной не выходит из
пределов бытового речного русла, в связи с чем высота
водоподъемных плотин и напоры их относительно невелики — от 3
до 15—20 м и в отдельных случаях до 30—40 м и более
(Днепровская плотина имеет напор 37 м).
Для обеспечения возможности регулирования уровня воды
и тем более расхода ее водоподъемные плотины обычно имеют
регулирующие отверстия, закрываемые^теми или иными
затворами. Такие плотины называются разборчатыми (это название
впрочем лучше всего характеризует судоходные и
лесосплавные плотины и в меньшей степени другие типы).
В противоположность разборчатым глухие водоподъемые
плотины не имеют регулирующих отверстий, и вода переливается
непосредственно через гребень плотины, поэтому такие
плотины называются также и водосливными. Глухие водосливные
плотины не регулируют ни уровня воды, ни расхода ее, и
применение их связано со значительными колебаниями горизонта
воды в подпертом бьефе.
И

2. Водохранилищные плотины, иначе еще называемые
водоудержательными, имеют своею основной задачей
регулирование стока реки путем накопления значительных объемов воды
в периоды паводков и выпуска их в периоды малых расходов
в реке или выпусков их вообще по некоторому графику
потребления (например гидростанциями, ирригационной системой,
судоходством и т. п.).
Накапливаемые объемы воды исчисляются десятками и
сотнями миллионов, а иногда и миллиардами кубометров, что
заставляет придавать плотинам значительную высоту, доходящую
до 100 м и более.
Водохранилищные плотины по сравнению с водоподъемными
имеют большую высоту, преграждают не только и даже не
столько русло реки, как водоподъемные, но и долину реки,
следовательно оказывают на основание и на берега неизмеримо
большее и резкое воздействие, чем водоподъемные плотины.
Водохранилищные плотины в основном являются глухими
неводосливными, но обязательно имеют водосливные или
водосбросные части (для сброса излишков воды из водохранилища)
и водоспускные отверстия для полезных попусков воды и
опорожнения водохранилища.
По материалу плотины вообще делятся на земляные,
деревянные, каменные, бетонные, железобетонные и из
смешанных материалов. Выбор материала обусловливается, с одной
стороны, экономическими условиями (максимум использования
местных материалов), с другой, — техническими, как-то: высота
напора, допустимость перелива воды и пр.
А. Конструкции водоподъемных плотин
Водоподъемные плотины располагаются в плане обычно
нормально к общему направлению потока, при этом плотина имеет
минимальную длину; иногда по условиям геологическим она
устраивается и косо по направлению к течению, при этом
увеличиваются ее длина и водосливный фронт. Криволинейное
или ломаное очертание плотины в плане встречается реже
и имеет целью увеличение водопропускного фронта, некоторое
увеличение устойчивости на сдвиг. В узлах гидросиловых
станций плотины комбинируются со зданиями гидростанций,
головными частями каналов и другими сооружениями и имеют разн?-
образные формы в плане, что нередко связано с геологией (рис. 1).
Глухие водосливные плотины устраиваются из самых
разнообразных материалов. Плотины небольшой высоты делаются
из каменной наброски, укрепленной поверху плотной мостовой
из крупного камня, из камня и дерева в виде смешанной кладки,
из сухой каменной кладки, из габионов (ящики из
металлических сеток, заполненные камнем), шпунтовые, если возможна
забивка шпунтов, и ряжевые. Более совершенные типы плотин
из каменной кладки на растворе, бетона и железобетона могут
возводиться и значительной высоты.
12

^W^yr^''''ulibiiiiii|i<f|'|'ti|i|'ii-'-i'"'t
Рис 1 План узла гидроустановки Вантавон на р. Дюранс
Плотины разборчатые (рис. 2 а) ^Л^^лос^в-
ты ми частями в общем состоят из ^^б^^^^0
ного порога, береговых опор или устоев промежуточных опор
или,'быков, затворов и сопрягающих дамб,
777777777
ф Верхабои откос
Унрепл относ
Гребень
Низобои откос
Защитный слои
Дремотная прьзлю
Дренаж
Рис 2 Схемы плотин
а — разборчатой 6— земляной
13

В случае, если плотина вмещается полностью в пределах
русла или заканчивается непосредственно у одного из берегов,
сопрягающие дамбы отсутствуют.
Для размещения подъемных механизмов затворов, управления
затворами и сообщения между берегами на плотинах
устраиваются служебные и проезжие мосты.
Отдельные части плотины передают различной интенсивности
нагрузки или давления на грунт основания, почему могут давать
различные осадки; во избежание трещин в кладке эти части
разделяются друг от друга вертикальными швами, позволяющими
отдельным частям работать самостоятельно.
Общий неразрезной фундамент под всей плотиной может быть
допущен лишь при высоких водосливных частях и малой высоте
бычков, возводимых на них, или же при условии закладки
арматуры в бетонный фундамент.
Б. Конструкция водохранилищных плотин
Водохранилищные плотины могут иметь разнообразную
высоту и разделяются по типам на:
1) земляные плотины,
2) каменно-набросные,
3) смешанные из земли и камня,
4) массивные гравитационные плотины (каменные, бетонные),
5) арочные,
6) контрфорсные.
Каждая водохранилищная плотина имеет двоякогр рода
отверстия: для сброса излишков стока (водосбросы и водосливы)
и для полезных попусков, в том числе и для опорожнения, —
водоспуски и водовыпуски. Как правило, в теле плотин первых
трех типов не допускается устройство водосливов, по
возможности следует избегать также водовыпусков; в остальных же
типах водосливы могут устраиваться в теле плотины при
небольших и средних высотах плотин. Водовыпуски в теле плотины
могут быть устроены почти всегда, за исключением арочных
плотин, где они нежелательны.
Во всех случаях, когда водосбросы не могут быть устроены
в теле плотины, они устраиваются в берегах в виде
водосливных каналов, траншей, тоннелей и шахт. -- -
Земляные плотины устраиваются из песчано-глинистых
грунтов, поперечный профиль их имеет вид, приближающийся
к трапеции. Откосы плотины в зависимости от ее высоты и рода
грунта меняются по высоте и не бывают круче 1:2 — 1:2,5,
причем низовой откос более крут, чем верховой напорный
(рис. 2, б).
Плотина врезается в грунт основания на толщину верхнего
выветрившегося или растительного слоя, обычно на 0,7—1,5 м\
кроме того для удлинения путей фильтрации воды под
плотиной и вообще для уменьшения фильтрации устраиваются
замок, шпунт и длинные глиняные понуры и экраны.
Н

Дренаж
Земляные плотины могут строиться в самых разнообразных,
подчас сложных и неблагоприятных геологических условиях,
могущих вызвать неравномерную осадку сооружения, при
условии применения соответствующей пологости откосов и
надлежащего состава грунта.
Земляные плотины устраиваются или путем насыпки грунта
с последующей укаткой насыпаемых слоев (насыпные
укатанные), или путем намыва грунта водой (намывные).
Высота современных земляных плотин достигает более 70 м
(плотина Калаверас в Калифорнии имеет высоту 73 му Кобл-
Маунтен в Массачузетсе — 75 м).
Плотины из каменной наброски также имеют в
поперечном сечении форму трапеции, однако с более крутыми, чем
в земляных плотинах, откосами
(1:1—1:1,4). Наброска
выполняется из крупного прочного камня с
заполнением пустот между
камнями карьерной мелочью.
Основанием плотины из
каменной наброски могут быть
водоустойчивые гравелисто-галечные,
мергелистые, глинисто-валунные и
всякие скальные грунты. Глина
как относительно легко
сжимаемый грунт не является достаточно
благоприятным основанием, но и
на глинистом основании можно с
известными ограничениями
допускать постройку каменно-набросной
плотины небольшой высоты.
Высота набросных плотин может
быть очень значительной: так,
плотина Солт-Спрингс имеет высоту
100 м при откосах 1:1,3-5-1,4
(гранитное основание).
Плотины смешанного типа из земли и к'амня
устраиваются в случаях недостатка на месте материалов для
целиком земляной «ли целиком каменно-набросной плотины,
а также при намывном способе ^производства работ с целью
создать достаточный упор для разжиженной внутренней части
плотины и облегчить фильтрацию воды из нее.
Массивные гравитационные плотины могут
строится из каменной кладки на растворе или из бетона.
Последний применяется чаще всего, так как позволяет максимально
механизировать производство работ и сокращать сроки
строительства.
Поперечное сечение глухих гравитационных плотин
приближается к треугольнику, основание которого составляет от 0,6
до 0,8 (иногда до 0,9) от высоты, а вершина имеет особую
надстройку небольшой ширины—4—6 м (рис. 3).
Дренам основания
к
Цементация
Рис. 3. Поперечный профиль
глухой гравитационной "плотины
15

>*-
ц-тглт
mt во
-они
Рис.»4. Арочные плотины

Эти плотины могут строиться значительной высоты (до 200 м)
и требуют оснований высокого качества, причем при высоте
плотины более 25 м основание должно быть, как правило,
скальным, достаточно водоупорным.
Для уменьшения фильтрации воды в основании под зубом
плотины производится цементация скального грунта, само
основание дренируется (рис. 3). Эти мероприятия дают снижение
фильтрационного противодавления воды на фундаментную
подушку плотины.
Арочные плотины. Массивные плотины обычно
прямолинейны в плане, но нередко им дают кривизну, очерчивая
плотину по кривой окружности большого радиуса (пример —
Днепровская плотина). В зависимости от соотношения длины
плотины поверху (или хорды кривой плотины в плане) L к
высоте плотины h кривизна ее начинает влиять на характер
сопротивления плотины действующим на нее усилиям.
Например при
(2,5^3)>?>1
плотина работает в статическом смысле частично как арка или
свод с вертикальной осью, почему поперечное сечение ее по-
лучается тоньше массивной плотины той же высоты (рис. 4, а);
зато берега долины, в которые упираются концы арки или ее
«пяты», испытывают значительные давления и должны обладать
высокой прочностью.
При ¦?¦<-§" плотина работает полностью как чистая арка
и получает минимальную толщину.
Благодаря меньшему их весу арочные плотины вызывают
меньшие напряжения в основании, и поэтому требования к
последнему могут быть несколько (но незначительно) понижены
по сравнению с основаниями гравитационных плотин. Зато
возрастают требования к геологии береговых склонов. Нередко
поэтому приходится заделывать арку глубоко в берега, удаляя
выветрившиеся ненадежные участки скалы.
Высота арочных плотин при благоприятных геологических
условиях превышает 100 м (плотина Пакоима в Калифорнии —
116 м, Диабло —122 м и др.).
Контрфорсные водохранил^ищные плотины
представляют собой ряд вертикальных опор —контрфорсов,
перекрытых с напорной, стороны плоскими плитами или арками,
наклоненными к горизонту под углом около 45°. Контрфорсы
упираются в сплошную фундаментную плиту, уложенную под всей
плотиной и распределяющую давление от контрфорсов на всю
площадь основания; при скальном основании фундаментная плита
не устраивается, и контрфорсы заделываются непосредственно
в скалу основания. Материал контрфорсных плотин -обычно
железобетон —дает возможность значительно уменьшить объем
бетонной кладки и удешевить плотину по сравнению с
гравитационной, уменьшая также нагрузку на основание.
Методика геол. исследов.
17

Высота выстроенных плотин с плоскими
перекрытиями—плитами (тип Амбурсена) достигает 50—70 ж, ширина таких плотин
понизу составляет (1,2-ь-1,3) А, где h — высота.
Многоарочный тип плотин отличается от амбурсеновского
тем, что пролеты между контрфорсами перекрываются не
плитами, а сводами — арками, оси которых наклонены под
некоторым углом к горизонту.
Наибольшая достигнутая высота многоарочной плотины —
78 м (Лек-Плизент в Аризоне).
Многоарочная плотина (рис. 4, б) более экономична, но, как
и массивная гравитационная, требует безупречного
основания, так как чувствительна ко всяким осадкам опор —
контрфорсов. Амбурсеновская же плотина допускает
неравномерную осадку опор, так как плиты на опорах разрезаны;
поэтому она может строиться на различных основаниях, в том
числе и на нескальных (плотина Стони-Гордж высотой 43 м
построена в 1928 г. на сбросе, который не исключает
возможности движений основания в будущем).
Заканчивая на этом описание водоподъемных и водохрани-
лищных плотин, можно предложить в качестве итога сводную
таблицу (табл. 1), в которой излагаются условия применимости
типов плотин в различных геологических условиях.
Соображения, приведенные в табл. 1, не могут быть конечно
иными, как приближенными. С одной стороны, слишком
обобщены геологические условия, а в действительности могут быть
существенные диференциации, вызывающие резкие изменения
в конструкции плотин, например наличие плывунных слоев,
глинистых прослоек и пр.; с другой стороны, даже и при
определенных геологических данных трудно зафиксировать предел
высоты того или иного типа плотины, так как высота есть
функция возможных рентабельных затрат на сооружение,
рентабельность же может быть понимаема различно при
различных экономических конъюнктурах и является функцией
технического прогресса в плотиностроении. Таким образом цифры
высоты, приводимые в таблице, могут меняться в ту и другую
сторону в отдельных случаях и служат только для
ориентировки.
Выбор типа плотины при данных геологических условиях
является сложным делом, правильное разрешение которого
требует большого инженерного опыта. Геологические условия
определяют известные лимиты по высоте, по типу, но 'Далеко
не все. Нужно принимать во внимание еще: 1) наличие
поблизости того или иного материала, 2) условия транспорта
к постройке (перевозка материалов, оборудования), 3)
технические условия производства строительных работ (пропуск вод
в период стройки, производительность механизации, сроки
строительства и др.), 4) гидрологические условия реки и 5)
водохозяйственные (эксплоатационные) задания.
13

3
I
a
a
A
X
Q>
s
О
и
о
X
в
н
О
о
X
о
?
о?
X
%
о
ч
и
о
X
3
X
X
<и
о
X
2
X
X
о
г*
о
а
о
а
О)
в
ч
га
и
о
3
X
X
си
&
о
8 3 3.Й
О у С О
2 О .- S
^!§=*
в о I
3 *?
н -я .-.со
о *- v «
3 0 я п
СО CU Сс (ц
н е( н
о о 3
вам
си о
a
о
о
га
X
* X
си
a
га >-» 3
X Ч D3
га
X
л га
х ._- .
о J х
н я
а;
Л ч
о га
X и
га н
О
X
в*
о
S
н и я
о
X
н
S
Ч
!-? *"
3
о
о
X
га
X
о
ч
о
о*
со В
ю
га .
О-яе
и о
«S
* S
«з в
¦*• га
н
о «
и. Си
О 4»
х>о
с и
к со яг
*-*¦ а* та
с\о ас
А м і. «
Сю - з
з «и 5 с
3 о га к
X х m cj
<U О
и
te
ч
га
X
я*
-г Ч
** га
з?
ss
J2 о
ч
я *
СГ
о
се а.
U X
ь
2«
те X
Ч ^
5S
Ёх
°5
о
? 5
ч са
S "
ч m
en и
О Ч
аз та
га
=§2
ж
ч к
и
о
о I
о
X
га
ВзХ
X
к *
X О
в*
о
О,
О
"к
з
X
X
си
в
га
со
о
а.
в
я
о
ч
и о
в 3
*=1 в
а
га
В
X
X
о
с
(—
>о
н
>-*
и
о
3
а
о
is
в 0
си
х г
га о
к х
о х
ч га
Я Ч
Pt П
га 3
Сия
си S
И н
а о
га е
&§
И Н
о
— о «
И
°о
S н
н га
и п
о га
я н
s н
га «
т *?
ч
СО ч
и
№ Ш
X О
га СХ<
2 3
га х
со g
а) ^
х те
3* *
о *•
of.
ч
=х
о
X
В
о
ч
с
и
03
S
В
га
m
о
X
и
о
о
X
X
га
с*
СП
3
X
X
о
ч
с
X
X
то
И
X а>
о К
s [_; х
Я §,4
SxgS
§ *>»
г!
X О
С S
О Ч К
ХО О
* * s I S
щ s 5 2 я
Д ц и
О <і>
о
в
га
хО
В
эх
О
Си
н
и
о
в
н
о
со
га
н
ее
X
. в
в «
Е* X
га х
&« с(гк
5 «
g га
В е
»& О В
ч a X
«58
3
х
л
X
н
и
о
В в
55
Си О
В В
с- М
Н О)
Си го
Ч га
Q,
В
Ч О
гаэв и
в а» о
Я" К Си
Я С га о
о on Я
о
X
и
га
Ч
и
О
и
X \о
И Л о
О Ч со
х га о
«¦&«
° о и
- «м ^ О
2я .&
^ О и я"
? в <и 5
» н га со
га к са s
п в в х
к а. tr х
s В « 5
н О X и
о *- ^
о
в
н
ее
S
Си
И
о
О
а» о я
х
а>
Си
о
и,
х
3
х
X
га
X
о
а
в
х-
о
ч
в
ч:
s
га
ЕГ
Ч
о
о
9
X
К
о
X
со
га
а.
и
о
В
К
га
х
н
К
X
а.
в
о
и
га
ч
о
а>
а>
ч
О
о
s
си
a
о
о
п
га
х
в
н
Си
га
М
а
га
М
и
w .
X О
2 °
. ч х
X
use?
« га х
В
S
В «3
6Г О
КЗ Н
О "
н >,
>і ВО)
о о з
Я а о в
1? S4
CQ ?
о
Си
X
я
о
Ч ш
g я
гт* га
-U х

О)
3
X
•д
ч
га
и
О)
в
3
О
а
о
с
3
К
X
а>
а.
о
• і О і
х g ё ^
С Я СИ
«U I
га *я
ills
со ¦©¦ м (-»
О tu О
МЯО о
о о 3
S n а
р а о
и о и
и с a
а» х я
Яз
>,я
О Я
я
a
о.
с: ю
°- ч*
О га -^
ас я^
So"?
я I
9со
SO0Q .
so о
• и ее о
^ з о я
,¦— га Л
3 ? <о ?.
о s 0 ч
КЯ » и
w н>Х га
х " оЬЙ
и О аз
ОКО
3 S
н t-
° ?
о о
3 »
Я я .-
о 3
-«и
* я я
0> га ?
я « 5
я
а> ш ю
X 5* о
И «
га о О
а.-j га
и о
° о ь.
о ч;о
5 3
О и
я ш
w -
О эХ
а.о
>»я
ю я
Я?
3*
и га
Я g.
О ?
Я °
СП
О CJ
CQ Я
Н
О
X
н
о
о
Я
X
о
Я
ю
га
со
Я
3
н
О
X
X
Cd
о
ч
о
Я
Pt
ed
О*
U)
н
га
Рн
га
о к
О Я S
Pt О X
ч Я Я
las
О w t>
bd X О
га о.
* еГя
2^°
So
з^о
cq I ч:
—< х
о
а.
га
Й
га
О,
О
о
О
о
О)
ч
а>
сг
а>
X
ьоя
"as
>> О с-
Ч Я
Я*
О га
и. Ю
оо
X Я
а
Ч g
о °
га
о а
га
н
О
о
3
Ш
яяо?~
™ П <Я О «J
и >>0 Я cd
" Я о я*
ю g я о >»
я 0 -
S t- Я* -
Г 3.5 е
S я н о *
о f- ? я я
go g5bi
о Я -?«о
Ч
с °
Ж О g
га
* с
>>я
йа
те н
о о
я
tr
я
X
га
cvee
о
¦S
«I
« а
н
х Ч
т
га х О
Я Я ¦—4
і >2 t
5 « и
« 2 о
н я ~
S « 5
я сг 2
к Я s
Saw
S о я
о s 56
*о о
-, я 58
Щ щ СП
га о
?Г Ю
Я
с s
о я
и Я"
га га
5 *
О о
я ч
>г я
° 2
О X
3 я w
н J; Я
о о я
О О td
з S Я
ш я о
ш О Я
X о
О В) О
5ё ^ я
О ^ з«
= о °
с§ I й
° і
CN О
** і і к
га Я X га
D" В Э" a
>,га та я
о и « 5
О О'
« >>«
^ о Й М
v О И S
* О (q Ч
«3 Я
О о .о г:
Я ясч о
о_7 га л
CQ я Ч
* г» а>
н
3
о
га
Я
*
о
*< 2
я
га
я
оа о
н я
О о
Н °
я о
о
я
о
о
я
г
«
s
я
га
аз
О
а>
о к
г я
«я
о
Э
О
>о
О)
я
о
я
о
о
S
я
и
X
ю
се га
X
о
S
со
О
03
СП
X
н
о
о
я
*
о
я
п
«5
я
X
3
я
ег
Си
с
га
Я
о
СП
о
<U
т
Я
га
Я лі
о 2
с о
О О
я я
• т *
а? °
я о
а я
g о- я
a ** 5
S s э
о 2 я
Щ w я о
я -?-Ш
п
и:
га
га.—і
Я
о ^
я о
т га
О tr
ffl -->
ч
о
а» о
»• я
«а
га
X
о
я
СП
О
аа
н
as
га я
к а
— ^
я х
о о
н ч
я
S
*-•
о
ч
п
№
ч
>=1
ю
о
о
ч
и
га
a
«и
га
О*
га
О
я
н
о:
X
cd g
^У
<D X
о к
о я
га
х"т
и я
лк
яУ
<и х
S (=С
в о
<1> X
сС га
со Я
С
3
о
о
3
о
о
я
о я
га
5?
8§
О X
X
«Г*
Is
О 'Я
о
я к
= ч X
е* s cd
го X ш
С н о
О
<=:
С
О
X
я
cd
В*
a
а*
га
О.
о
га
со
н
о
«с
о о
*?
В о =
а.^я
с - я
о о о
с о
_ я я
о о
_ я я
О «
*S м
CQ Я
а>
чо
3
е* Я
о м
о. <->
о «J
О'я4
я
я
я
сг
CU
ч
га
U
3
я
я
ч
U
а
о
а
х
2 3
ч а-
У я
a» o_5 cd
с о; С4 я
СО X
я
га
а
х
та
ч ¦-
О ог
С Н
га
<N

* 2
И
^ о
я
о
ч о
« о
со X
«'о
я о
*
о. л
о х
= 5
о о
* я
л и
н со
Ю о
о о
Я и
и си
о *
о
со
я
х 5
Зч
к о
о а
Н о
о с
и
и я
ч я
о »
Ч Л
О) СО
ЕГ Я
- и
-. О
—• си
- О
UQ Я
^ Ч
га о
CU
* X
са
1С S
о
CU
о
с
та
я
CS
3
я
= st
о ^
Xе?
га
« Р-»с
° S
X >=1
3
J9
X
<U
2
«
X
X
са
03
о
я-
о
и
я
X
fcfi
и
*ч
с
о
X
ев
о
о
X
СО
X
и
3
X
id
X
со
^
¦
о
X
л
*5
ев
я
X
2
ч
cd
о
с*
I
га
и
о
X
<0
я
л
н
о
о
X
X 2
о. о
р
о с*
о
I- S
о о
3 3
CQ о
ч
* ...
х х *
X Я
cd a
>, н >-
х о а
и и о
н 2 s
° 3
« R я
*о X
Л Л CJ
? ч о
3 о а»
о>о»о ьй
X
к
Си©
п
X
ч
S
И
СО
а
ч
о
ч
о
м
ч
и
о
1-1
си
и
Я
X
X
X
си
ч
(0
ч
>>
cs
И О J3 ¦
3 х ч «?
8.8*3 -
о х о в^_?
м coffl я S
X <У , -
И * я >> | Ю
CJ 3 Яэя n м
о 2 «о о со
«ouSо^
х с >><!> я
о
х
ч.
о
си
о
X
ч:
о
си
X
со
X
ад as
СП
о
о
Л
СП
X
X
И
и
си
ЕГО
КСЧ
к -.
са О
сип
og.
с
я
- I
3
х _;
s
ч;
о
из
X
О)
ЕГ
X
о
ч
¦*,
э^
•а
ЭХ
СО
ч
U
О
н
со
сч
я «
я °
Is
Is
"х
О н
с о
ев х
Ж О
О Си
S О
ю Я
О ч
ОД О
си
X
са
и
Л. *>
СЧ
X
я си
о =
и я
о ?
X О
4 с
X
та
н S
о «
? °
•^ со
О Я .
s г»
.- га
Я я
fi В
ь. (-•
° Я
са е*
СО-Х
И
О
s S
ь о
X со
о
к я
X v
ю X
о
ч t»
п
О О
О. Си
О X
сё
о
о
PQ
CD
X
X
си
а
о a
о
X
ч
о
2
о
я
си
3
а) та
та т4
X
си
X
о
си
си
X
2
и
О
X
са
X
a
X
RJ
О
си
о
X
о
^•r=t X са
• і
О X
сих
о о
х си
Я о си
х я 3
8. я
л « и
О 3 га
CN
21

2. Действие плотины и подпертой воды на основание
А. Силы, действующие на основание
Всякая плотина передает на свое основание (горные породы)
усилия от собственного веса и давления воды, а также иных
случайных и временных нагрузок. В зависимости от
конструкции плотины усилия эти или распределены более или менее
равномерно по ее длине, или концентрируются в отдельных
местах (как например в контрфорсных и некоторых разборчатых
плотинах).
Горизонтальное давление водь^ на тело плотины опреде
ляется известной формулой (рис. 6):
к ь і
W
[Яв2-//„2
(1)
-2Ь 'Ь
2Ъ
ті}гЩЩщ№ЩіЩігЩЩйШЩЩг1іііг іЛТГі&іЖПі^ііЪ
—
#і#
^
і (
1
^0
fp
Xj^
Ъъ
2b
3b
4b
5b
6b
ЩЩЩ
Рис. 5. Схема давления воды на тело плотины
Рис. 6. Кривые распределен
ния одинаковых
нормальных напряжений ь
основании сооружения
на 1 пог. м длины плотины, где у — вес единицы объема воды,
а Я„ и Нн—глубины воды в верхнем и ни;;нем бьефах.
Если грани плотины не вертикальны, а наклонны, то кроме
горизонтального давления W на плотину действует еще
вертикальное давление в виде веса воды Р, приходящегося" на
наклонные части.
Кроме указанных сил на плотину в ее основании действует
противодавление N воды, фильтрующей в водопроницаемых
грунтах и породах под влиянием напора на плотине
(определение его см. ниже).
Б. Напряжения в основании
Усилия от воды, действующие на плотину, складываясь с ее
собственным весом (G), передаются основанию плотины,
вследствие чего в массе грунте основания возникают напряжения
22

сжатия и скалывания, иногда растяжения, ранее вообще
отсутствовавшие 1. Распределение нормальных напряжений,
передаваемых плотиной на ее основание, видно из эпюры рис. 6.
Распределение напряжений в самой массе основания вообще
представляет сложную задачу, далеко еще не разрешенную
строительной механикой, и может быть получено лишь при
наличии ряда допущений.
Задача о напряженном состоянии грунтов основания может
быть решена с известными ограничениями общим методом
теории упругости для случая однородного грунта основания.
Однако решения, применимые в проектировочной практике,
получены лишь для очень небольшого числа случаев даже при
однородном основании: случай сосредоточенной силы и
линейной нагрузки (задача Буссинеска, Мелана) и случай плоской
задачи для сплошной распределенной нагрузки (равномерной,
по треугольнику, по
трапеции и др.). Сюда
относятся опыты и
решения Кеглера, Штро-
шнейдера и др., а у
нас—Н. П. Пузырев-
ского, Н. М. Герсева-
нова и др.
Из приведенных на
рис. 6 кривых
распределения
нормальных напряжений в
однородном основании
сооружения шириной b
при равномерной за- Рис. 7. Напряженная зона по Шейдигу
грузке основания
видно, что с удалением от поверхности земли вниз напряжения
быстро убывают. Зона, заметно напряженная, ограничивается
кривыми, показанными на рис. 7.
По опытам Шейдига направление этих кривых в нескальных
грунтах может быть грубо представлено так: верхняя часть
кривой касательна к линии, проведенной под углом 35° к
вертикали у грани фундамента, а на глубине 3 b (где b — ширина
фундамента) кривая касательная- прямой, проведенной из
середины подошвы фундамента под углом 55^-к вертикали.
Распределение напряжений в основании при других случаях
нагрузки (неравномерно распределенной) представляет еще
более сложную задачу, решение которой в общем виде
предложено проф. Н. М. Герсевановым.
Задача становится однако исключительно трудной, если
основание не является упругим изотропным телом, а состоит из
1 Это положение точнее следует понимать как появление новых
напряжений или изменение величины существовавших напряжений, так как в горных
породах имеюіся всегда некоторые напряжения от веса вышележащих слоев
или обязанные Условиям образования породы.
23

слоев разных пород, различно наклоненных к горизонту, причем
строение самих пород иногда далеко не изотропно.
В современной практике во многих случаях (кроме глинистых
оснований) довольствуются определением нормальных
(вертикальных) напряжений, передаваемых плотиной на основание,
и сравнивают их с «допустимыми» для данного грунта или
породы. Если вычисленные напряжения оказываются менее
«допустимых», то считают положение благополучным с точки зрения
прочности основания.
В скальных грунтах допустимые напряжения на сжатие
определяются путем разрушения в лаборатории опытных кубиков
породы; в нескальных грунтах явление много сложнее, так как
предельная нагрузка на них зависит от величины сил трения
и сцепления между частицами грунта, а в глинистых грунтах
еще и от допустимой осадки сооружения.
В нормах на проектирование сооружений и справочниках
приводятся «допустимые напряжения на грунты», но они могут
служить лишь для грубой ориентировки. Для гидротехнических
сооружений и особенно для плотин допустимые напряжения
определяются каждый раз специальными исследованиями
основания.
В случае слоистого расположения грунтов разной
сопротивляемости, где верхний слой допускает большую нагрузку,
а нижележащий —меньшую, необходимо проверять толщину
верхнего слоя, на котором расположена подошва сооружения,
чтобы убедиться, что нижележащий слой не будет нагружен
выше допускаемой нормы. /
Если нагрузка на основание сооружения площадью F равна
Р (рис. 8), то среднее напряжение (давление) на основание
равно:
Р
Р = ~Т* <2>
Принимая распространение давления в грунте под углом а
к вертикали, найдем, что напряжение на слабый грунт будет
равно:
Р+Р'
Р = "7^ ¦ (3)
где b'—b-\-2c\g а,
Рг — вес призмы грунта defg, равный:
Ti'-q"— =T^(? + ctga),
здесь 7і — вес единицы объема грунта основания.
Следовательно:
, _ P + ttc(b + ctga)
Р - b^2ctga • <4>
24

Отсюда может быть определена минимальная толщина слоя
путем решения квадратного относительно с уравнения (4) или
подбором. Величина рг не должна превышать допускаемого
напряжения в слабом грунте на данной глубине [з], т. е.
Более точно можно определить минимальную толщину
прочного слоя по формуле Яропольского, выводимой из условия,
1 л
' I; Слабый грунт ' *
| Рис. 8. Простейшая схема
распределения давления в основании
Глабыи грунт <^тт
Рис. 9 Схема к формуле
Яропольского
чтобы скалывающие напряжения в грунте не превзошли2внут-
ренних сил трения между частицами грунта:
— ?/!г
551 (ctg ?, + ?,--г) А'+А>
(5>
где с — минимальная необходимая толщина прочного слоя грунта
в м (рис. 9);
р — напряжение на грунт от сооружения по его подошве
в т\м2\
Yj — вес единицы объема грунта, в котором расположен фун-
•дамент;
А' —глубина заложения подошвы фундамента в м;
<р2 — угол внутреннего трения нижнего слабого грунта,
выраженный в радианах;
А — запас толщины, принимаемый при расчете.
В. Осадка плотин
Как известно, всякое напряжение в материале вызывает его
деформацию. Напряжения в основании плотины влекут за собой
осадку, которая в пределах упругости материала пропорциональна
напряжениям. Коэфициент пропорциональности, называемый
модулем упругости Е, имеет разную величину для разных
материалов. Для грунтов нескальных модуль* упругости зависит от
внутреннего давления в грунтах (в связных — от капиллярного
давления) и является для глин величиной переменной, порядка
50—3000 kzjcm2 при влажности 14—26%; при влажности 3—4%
модуль упругости глин возрастает до 7 000—8<L0 кг\см2\ для
песков модуль упругости больше. Скальные грунты однако об-
25

ладают наиболее высокими модулями, зависящими от
напряжений в породе; от 100000 до 300000 кгісм2 и более.
Знание величины Е позволяет судить о возможной
деформации скального основания и даже вычислить ее (например по
методу Фогта)1.
Однако в грунтах нескальных полная осадка сооружения
зависит от более сложных причин, как например от влажности
грунта, его пористости, коэфициента фильтрации и др., и длится
иногда значительное время.
Другая характеристика деформаций грунтов — коэфициент
уплотнения а характеризует уменьшение пористости, т. е.
уплотнение грунта. Величина а выражается так:
а — ?°~~~Еі см2\кг, (6)
Рі— Ро ' w
где е0 — коэфициент начальной пористости грунта при начальной
нагрузке на него р0 кг\см2\
гх — коэфициент пористости после увеличения нагрузки до
рі (после происшедшей уже деформации грунта).
Зная коэфициент уплотнения по лабораторным опытам, можно
вычислить осадку сооружения (плотины) на суглинистых и
глинистых грунтах как динамический процесс в зависимости от
времени, пользуясь формулой Ц. М. Герсеванова, выведенной
для фундаментов бесконечных размеров:
е _ м(рі-Ро) / _ _8_ ±\
•*- 1+ч+ар0\1 rf eZTj. (?)
где S — осадка фундамента через Глет после пЗстройки;
а —коэфициент уплотнения [см. формулу (6)];
с — толщина сжимаемого суглинистого или глинистого слоя;
s0 — коэфициент пористости грунта до постройки
сооружения, соответствовавший нагрузке/70 на грунт (в бытовых
условиях);
рг — единичная нагрузка от сооружения на основание;
е — основание натуральных логарифмов;
$ —коэфициент, зависящий от фильтрационных и упругих
свойств грунта, равный
-. 0,75-108 г*/% і і-*^ - \ /о\
= ШС2 • *Ч 1 + ?о + <Vo), (8)
где К—коэфициент фильтрации грунта в см\сек\
у —вес 1 см* воды в кг;
Yi — вес 1 см* грунта в кг.
Величина осадки таким образом растет со временем, в пределе
достигая максимальной величины (при Т— оо):
час (Р\ — Ро)
1+ц + вРо"
'max — іі. і • (9)
1 Fogt, Berechnung der Fundamentdeformation, Oslo 1926.
26

Эту максимальную осадку для конечных размеров фундамента
можно определить по формулам инж. X. Р. Хакимова.
Для разных частей сооружения осадка будет разной в
зависимости от величины рх—/?0, т. е. нагрузки или напряжений
на грунт. Вопросы осадки особенно важны для сооружений на
глинистых грунтах, где приходится осадку рассчитывать
наперед, соответственно монтируя оборудование плотин и особенно
гидростанций (это пришлось делать при постройке Нижнесвирской
гидростанции, где вертикальные валы турбин монтировались
с учетом будущей неравномерной осадки отдельных частей
станции).
Г. Устойчивость плотин на сдвиг
Под действием горизонтальных сил плотина может сдвинуться
по 'основанию, преодолевая трение по подошве фундамента,
или сдвинуться вместе с частью грунта основания, преодолевая
грение внутри грунта.
Условие устойчивости плотины на сдвиг по ее подошве
выражается уравнением:
і ?W</(G + SP-iV), (10)
где G — вес плотины;
2Р—сумма других (кроме веса) вертикальных нагрузок на
плотину;
N—противодавление фильтрующей под основанием воды
(см. ниже);
2W—сумма горизонтального давления воды на плотину и
других горизонтальных сил;
/—коэфициент трения плотины по основанию, зависящий
от рода грунта основания; для скалы /—0,6-^-0,7, для
нескальных грунтов /= tgcp (здесь <? — угол внутреннего
грунта)1.
Кроме силы трения между фундаментом плотины и скалой
теперь признано необходимым учитывать в известной мере и
сцепление бетона со скалой.
Разрушение и сдвиг массы грунта вместе с плотиной по
некоей поверхности обрушения (например ABC на рис. 10)
происходят в том случае, если нормальные напряжения в
основании более или "менее значительны (например более 0,1 —
0,5 kzjcm2), как то следует из наших опытов. Проверка
прочности основания в таких случаях проводится нашим методом2
или методом Лаупмана — Герсеванова3. При сдвиге по кривой
скольжения ABC (рис. 10) сопротивляющиеся сдвигу силы равны
SAftgcp (трение в грунте) плюс сцепление по всей поверхности
1 М. М. Гришин и Н. Я. Хрустале в, Устойчивость плотин на сдвиі
(рукопись Института Водгео], 1934—1935.
2 Проф. М. М. Гришин, Расчет устойчивости плотин на нескальных
основаниях, „Гидротехническое строительство" № 7, 1935.
• 3 П. П. Л а у п м а н, Устойчивость гидросооружений на фильтрующем
песчаном основании, „Гидротехническое строительство" № 1, 1933.
27

скольжения (роль сцепления пока недостаточно ясна, и им
обычно пренебрегают).
При слоистом напластовании пород основания разрушение
(сдвиг) основания может произойти в слое, обладающем
наименьшими углом внутреннего
трения и сцеплением, или в
контакте его с другим слоем.
Ослаблению
сопротивляемости контактов содействует
фильтрация воды в них.
Д. Фильтрация воды под плотиной
и в обход ее
14 ^ У
в
Рис. 10. Кривая поверхности
скольжения ABC плотины вместе с грунтом
основания
Под действием напора вода
верхнего бьефа проникает в
грунты и породы основания и
движется в порах последних
в направлении к нижнему бьефу. Фильтрующаяся вода,
двигаясь под плотиной в порах грунта, во-первых, давит на
подошву фундамента или флютбета плотуны снизу вверк (так
называемое „ фильтрационное противодавление*), во-вторых,
производит давление на частицы
грунта и может вызвать
движение или мельчайших из них
(гидродинамическое давление и
суффозия) или всей массы
частиц в направлении воды — это
известное явление выпирания
грунта ниже плотины.
Рис.11. Схема фильтрационного лро-
тивб"Давления воды.
Кроме того вследствие
фильтрации теряется иногда довольно
значительное количество воды
из верхнего бьефа.
1. Фильтрационное
противодавление воды имеет
место как в скальных породах,
так и в несцементированных
сыпучих и связных грунтах.
Величина этого давления в
отдельных точках подошвы основания
убывает от верховой грани фундамента к низовой и может быть
графически представлена эпюрой, близкой к трапеции (рис. 11).
Эпюра эта складывается из прямоугольника высотой Нн (так
называемое взвешивающее давление воды), где Нн—глубина
воды нижнего бьефа над подошвой плотины, и треугольника
с высотой аг,//, где Н — напор воды на плотине, равный На —
—Нн (Нв — глубина воды в верхнем бьефе), а аг—коэфициент,
характеризующий потерю напора по пути из верхнего бьефа
через грунт основания и в обход понура, шпунтов или зубьев
до грани В.
28

Давление воды снизу на подошву шириной Ь, на единицу
длины плотины, будет равно произведению площади указанной
эпюры на Ьу т. е.
N=ib(HH + *?).
а для скальных оснований—этому же произведению,
умноженному еще на коэфициент ос2, выражающий долю площади, на
которую собственно давит вода (за вычетом площадок
соприкосновения материала плотины с материалом скалы), т. е.
Площадь передачи давления воды зависит от рода грунта.
Для нескальных грунтов коэфициент а2 невелик; так, в песках
он равен 0,9—0,95, в суглинках 0,7—0,8 и в глинах 0,5—0,7 и
даже есть вероятие—до 0,3. В скальных трещиноватых
породах а2 = 0,3-^-0,4 и более в зависимости от характера и размера
трещин. В инженерной практике коэфициент аа не учитывают
для нескальных грунтов, принимая его за единицу и тем вводя
запас устойчивости плотины, численно не являющийся
определенным.
В плотинах на скальных грунтах площадь давления воды и
потери напора учитываются до настоящего времени коэфициен-
том а, который принимается по довольно неопределенным
характеристикам горных пород основания и заменяет собою а2
и а2 суммарно. Например во «Временных нормах для
проектирования гравитационных плотин2» имеем следующие величины а:
Породы
Скала однородная водонепроницаемая 0,33—0,67
Скала с незначительными недостатками ОіЗЗ—1,00
Скала сильно трещиноватая, усиленно
цементируемая 0,75—1,00
Распределение давления фильтрующей под
плотиной воды на подошву флютбета или фундамента плотины
зависит от условий движения фильтрующего потока. Последний
вопрос разработан в достаточной мере для однородных грунтов,
в частности в СССР ака^. Н. Н. Павловским. В особенности
нашел себе большое применение экспериментальный метод
акад. Н. Н. Павловского, так называемый метод электро-гидро-
динамических аналогий (ЭГДА), с помощью которого можно
определить давление в любой точке флютбета или
фильтрационного потока для любых форм подземного контура
сооружения, при однородных грунтах основания (более сложно, но
возможно применение этого метода и при разнородных грунтах).
1 Проф. М. М. Гришин, О проектировании гравитационных плотин,
«Гидротехническое строительство» № 4, 1936.
2 Утверждены Главстройпромом и изданы Институтом Водгео в 1934 г.
29

Метод ЭГДА дает возможность опытным путем строить
гидродинамическую сетку подземного потока под сооружением: линии
токов воды АА'9 BBf и нормальные к ним линии равных
давлений воды или эквипотенциальные линии аа\ ЪЬГ (рис. 12).
На оснйве этой сетки строится эпюра давлений воды на флют-
бет. Так, на рис. 12 внизу линия 1—2—3... 8 представляет
развернутый контур подземной плотины, а линия /'—2 —3f„Я* —
кривую удавлений воды на контур сооружения. В частности
Понур бодобой\ Рисберме
Рис. 12. Гидродинамическая сетка и эпюра давлений подземного
потока под сооружением
на бетонный флютбет 5—6 давление фильтрационной воды
выражается ординатами 55\ 6&.
2. Явление вымыва мельчайших частиц из пор
грунта, или суффозия, подтверждается многими опытами
и фактами разрушения плотин (в частности происшедшее
разрушение флютбета Белоомутской плотины на р. Оке в 1915 г.
на ширине 30 м в значительной мере обязано вымыву песчаных
частиц через галечник основания).
Однако суффозия остается до сего времени мало изученной.
Различные авторы дают разные выражения, нередко
противоречивые, для предельных величин скоростей и гидравлических
градиентов, при которых начинается вымыв'.' л
В гидротехнической практике долго господствовал и
применяется в эскизном проектировании и сейчас прием Бляя, по
которому определяется длина подземного контура сооружения,
гарантирующая от вымыва основания:
L = HC, (11)
где L — длина подземного контура плотины или пути
фильтрации по Бляю;
//—напор на плотине;
зо

С—коэфициент, имеющий разную величину для разных
грунтов (от 4 до 18); этот коэфициент является
обратной величиною среднего гидравлического градиента
фильтрационного потока:
с=1.
(12)
В последнее время появились более точные исследования
американского инженера Лена (Lane), установившего для расчета
путей фильтрации приведенные коэфициенты Спр. Последние
даны для вертикальных путей фильтрации, для горизонтальных
же надо брать в три раза большие, поскольку исследования
показывают, что горизонтальные пути фильтрации примерно в три
раза менее эффективны, чем вертикальные:
По Лену
Lnp = CnpH, (13)
где Lnn — исчисляется как сумма:
пр
1
/ — L -A- — L
¦v *"пр ^верт I з г°Р'
В табл. М даны значения коэфициентов С и Спр.
Коэфициенты С и Спр
(14)
Таблица 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Очень мелкий песок, ил
Мелкий песок
Среднезернистый песок
Крупнозернистый песок
Мелкий гравий
Среднезернистый гравий
Граний с песком
Крупнозернистый гравий с галькой
Валуны с галькой и гравием . . . .
Валуны с гравием и песком . . . .
Мягкая глина
Глина умеренной плотности . . ^ ,
Плотная глина ;.".'.
Очень плотная глина
8,5
7,0
6,0
5,0
4,0
3,5
3,0"
2_15
3,0
2,0
1,8
1.6
18
15
12
9
4—&
3. Выпирание грунта ниже плотины возможно
благодаря действию так называемого гидродинамического давления
фильтрующей воды на массу грунта. Давление это, отнесенное
к единице объема грунта, направлено по линии движения воды
¦и выражается формулой:
D = ti, (15)
зі

где у — вес единицы объема воды;
і—гидравлический градиент (уклон) подземного потока.
Непосредственно ниже плотины токи фильтрующей воды
направлены снизу вверх, в этом же направлении действует
и гидродинамическое давление. Если обозначить через пГх—вес
единицы объема грунта в воздухе, через п — пористость его,
то вес единицы объема грунта в воде будет равен yt -— у (1 —- /г)
и условие равновесия грунта будет:
Y* = Ti —Y(l-*)- ' (Щ
Если Y*>Yi — ТО—п)> т0 наступает явление выпирания всей
массы грунта вверх, которое может повлечь за собой
разрушение плотины.
4. Фильтрация воды в обход плотины, в берегах.
Двигаясь под напором Н в берегах или склонах долины в обход
плотины, вода может вызвать аналогичные выше описанным
последствия, т. е. вымыв мельчайших частиц и выпирание масс
грунта. Кроме того в береговых напластованиях могут произойти
явления сдвига земляных масс: оползни, оплывины и обвалы.
Явление это несколько менее опасно, чем движение воды под
плотиной, однако оно мало изучено; между тем этот фактор
может явиться причиной расстройства сопряжения плотины
с берегами и разрушения самой плотины.
5. Расход фильтрующей воды как под плотиной,
так ив берегах может достигнуть значительной величины
в сильно проницаемых грунтах (галечники, кавернозные
известняки и т. п.). Для плотин водоподъемных, которые сбрасывают
вниз по реке притекающие сверху массы воды, фильтрационный
расход, даже если он значителен, все же не представляет
существенной опасности, а в некоторых случаях не имеет
никакого значения (например для судоходных, лесосплавных
плотин). Для водохранилищ же, устраиваемых в целях
накапливания воды в известные периоды с последующим расходованием
ее в другие периоды, даже небольшая фильтрация
нежелательна.
6. Физико-химическое действие фильтрующей
воды. Находясь в порах и трещинах грунта дна и берегов
в постоянном движении, вода может влиять физически и
химически на горные породы (растворение, выщелачивание,
уменьшение трения и сцепления), уменьшая их прочность, увеличивая
трещины и тем подготовляя недопустимые деформации и даже
разрушение сооружения.
Химическое действие воды особенно резко сказывается на
легко растворимых породах, например содержащих каменную
'соль, гипс, ангидрит.
Физическое воздействие воды сильнейшим образом
сказывается на глинистых породах, вызывая их разбухание, уменьшение
сцепления при возрастании влажности и вообще снижая
внутреннее сопротивление глинистых грунтов.
32

Е. Действие воды, сбрасываемой через плотину, на русло реки
В речном потоке выше плотины благодаря подпору последней
бытовые скорости течения уменьшаются; в пределах же тела
плотины и непосредственно ниже ее скорости увеличиваются
пропорционально y2gHt где g— ускорение сііды тяжести,
Н—высота падения или напор воды на плотине.
Развивая усилия, превышающие сопротивляемость грунтов
русла размыву, вода может разрушать русло ниже плотины,
образуя вымоины, котлы, подмыв берегов и прочие углубления,
вредные для устойчивости плотины. Сопротивляемость русла
размыву конечно зависит от состава пород, слагающих русло.
На некотором расстоянии от плотины скорости течения,
постепенно уменьшаясь, снижаются до обычных для данного русла,
и чрезмерные размывы прекращаются.
Длина размывов вниз по течению от плотины зависит от
напора и рода грунта и в общем колеблется в пределах ЪН —
20 Н (где //—напор на плотине), глубина размывов достигает
в некоторых случаях 1 Н—1,5 Н.
3. Инженерные методы обеспечения устойчивости
неблагоприятных оснований плотин
Рассмотренные выше воздействия плотин и подпертой ими
^ воды на основания показывают, что последние должны
обладать высокими качествами прочности, водонепроницаемости,
водоустойчивости,— тем более высокими, чем больше напор
проектируемой плотины.
Геологические условия однако лишь в редких случаях
являются совершенно безупречными; чаще же всего основания
плотин недостаточно прочны, водонепроницаемы, мало
водоустойчивыми для возможности постройки плотины данной высоты
приходится прибегать к различным специальным мерам, которые
ниже вкратце рассмотрены.
А. Устройство плотин на недостаточно прочных основаниях
1. Скальное основание обладает в большинстве случаев
не меньшей, а большей прочностью, нежели материал тела
плотины. Лишь некоторые осадочные скальные породы,
например «слабые» песчаники и особенна мергелистые известняки,
могут оказаться иногда менее прочными, чем нормальный бетон.
Для грубого определения величины напряжений в основании
можно пользоваться следующим приемом. Наибольшие
сжимающие напряжения в основании плотины можно принять равными
* = yA О?)
где Уі — вес 1 мъ кладки плотины;
h — высота плотины в м\
j — напряжение сжатия в ш/ж2.
о Методика геол. исследов.
33

Отсюда ориентировочная высота плотины, которую можно
возвести на мягкой скале с прочным сопротивлением ее до
6 fczjcM2, или 60 т\м2, равна:
* = 1Г-ад я 27 *•
На песчаниках и известняках средней твердости предельная
высота равна 50—80 м, на твердой скале—до 100—180 м и на
особо твердых породах — до 270—300 м и более.
В случае недостаточной прочности скалы могут быть приняты
мероприятия по снижению напряжений, передаваемых плотиной,
и по увеличению прочности скалы.
Первое мероприятие заключается для массивных плотин вуши-
рении подошвы плотины, придании ей так называемого распла-
Рис. 13. Распластанный профиль плотины
станного профиля (пример Свиоской плотины, рис. 13), для
контрфорсных — в создании сплошной железобетонной подушки
в основании под контрфорсами и плотиной. Эти способы
понижают напряжения в основании на 30—50% и более,
следовательно позволяют соответственно повысить напор.
Другое мероприятие — увеличение прочности скалы — может
быть применено к мягким и слабым породам":" это —
цементация всего основания путем нагнетания в буровые скважины
под плотиною цементного раствора под большим давлением.
Оба мероприятия конечно значительно повышают стоимость
сооружения.
2. Основания из связных и несвязных грунтов
обладают, как известно, весьма малой прочностью по
сравнению со скальными основаниями, почему высота плотин и
величина напоров на нескальных основаниях значительно ниже,
чем при наличии скалы. По формуле (17) при наибольшем до-
34

пускаемом напряжении на нескальных песчаных и песчано-гли-
нистых грунтах 3,0 кг\см2 наибольшая высота массивной
плотины выражается величиной:
30
h = — 2~2 ~ 13^~15 ¦*»
а при 5 kzjcm2 соответственно 22—25 (гравелисто-галечные
грунты).
Применение распластанного типа плотины позволяет и здесь
повысить предельную высоту плотины на 30—50%, т. е.
довести ее до 20 м для песчаных и песчано-глинистых грунтов,
а для галечно-гравелистых — до 30—35 м и более.
Заглубление подошвы плотины ниже поверхности земли также
позволяет в некоторой мере увеличить высоту плотины, так как
сопротивление грунта с глубиной возрастает.
Повышение малой сопротивляемости нескального основания
под массивными плотинами достигается помимо уширения
подошвы основания плотины и заглубления ее, значительно
увеличивающих кубатуру плотины и ее стоимость, еще
устройством свайного основания — деревянного или
железобетонного. Первое может быть устроено на глубину до 7—
8 м как максимум (ограничение по материалу), второе — на
глубину до 12—15 му хотя сваи могут быть изготовлены и
большей длины. Введение в работу свайного основания
повышает сопротивляемость основания, но не всегда: в глинистых
грунтах применение свай, как показывают последние
исследования Казагранде, вообще нецелесообразно, так как они
увеличивают осадку сооружения, по сравнению с осадкой последнего
\ при устройстве его непосредственно на глине.
При необходимости еще большей прочности основания и
большего заглубления подошвы прибегают к устройству основания
в виде опускных колодцев или кессонов.
Эта система позволяет заглубиться в грунт на значительную
глубину —до нескольких десятков метров (предельная глубина
для кессонов около 35—40 м ниже уровня воды, для опускных
колодцев—еще более).
Б. Борьба с осадкой плотин
Равномерная осадка, если она "была предусмотрена проектом
на базе соответствующих исследований, не опасна для
сооружений, которые возводятся в этом случае с учетом будущей
осадки (пример — плотина и гидростанция на Свири, где
осадки достигли до 25—30 см).
Неравномерная осадка обусловливается неравномерностью
передаваемых на основание напряжений и неоднородностью
грунтов основания.
Борьба с вредными неравномерными осадками заключается
главным образом в устройстве осадочных швов в теле плотины,
отделяющих части с разной осадкой.
35

В. Меры для увеличения сопротивления плотины сдвигу
Меры эти заключаются в увеличении вертикальной нагрузки,
передаваемой сооружением основанию, и в увеличении трения
между подошвой плотины и грунтом.
Вертикальная нагрузка увеличивается путем придания
плотине «распластанного> вида, причем увеличение нагрузки идет
за счет как собственного веса плотины, так и вертикального
давления воды на наклонную грань плотины со стороны
верхнего бьефа.
Увеличение трения между подошвой плотины и основанием
достигается при скальных основаниях устройством зубчатой
или шероховатой поверхности основания, устройством
верхового зуба врезкой плотины на некоторую глубину в скалу,
устройством некоторого наклона основания с подъемом к
нижнему бьефу, наконец иногда закладкой в основание и кладку
плотины металлических штырей, а также специальной сплошной
цементацией подошвенного шва (увеличением сцепления).
Увеличение трения по нескальным грунтам достигается
путем устройства глубокого зуба, армированного металлом
(глубина зуба должна быть не менее 5 м), и устройством свайного
основания.
JB&
Понур v'
Шпунт понур
tlbHJ
ттт
Г. Борьба с вредным действием воды, проходящей через плотину н под ней
1. Для борьбы с вредным действием речного потока плотинам на
нескальных основаниях придается специальная
конструкция сопряжений плотины с
j основанием, показанная на
/у рис. 14. Собственно тело
плотины конструируется из
бетона, камня или
железобетона так, что оно воспри-
3 атвор
*' Водобои V
Л
Шпунт
короледый
\ ГНБ
Рисберма
****шпунтбодоШпыі нимает на себя ударное и
истирающее действия пере-
\
гм
План
М
ливающеися через плотину
воды, а также льда и пр.
Эта часть плотины носит
название водобоя (в разбор-
чатых, плотинах) или
собственно плотины (в глухих).
Для защиты русла от
размыва водою, движущейся
за плотиной с большими
скоростями, служит
защитное покрытие, называемое
рисбермой, состоящей
из каменной отсыпи, камня
в клетках или ряжах, мощения, фашинных' тюфяков и т. п.
Уменьшение вредного действия воды на русло в нижнем
бьефе достигается еще различными гасителями энергии воды
Рис. [14. Тип флютбета плотины на
нескальном основании
36

в конце водобоя, как-то: водобойными колодцами, стенками,
зубьями (например системы Ребока), шашками, балками и тому
подобными препятствиями, замедляющими скорости течения
воды.
Для уменьшения скоростей подземного потока, уменьшения
опасности подзеііной эрозии (суффозии), уменьшения
фильтрационного противодавления на фундамент плотин и пр. применяется
основная мера — удлинение путей фильтрации, для чего служат:
понур, представляющий собой водонепроницаемую подушку
(глиняную, глинобетонную, реже бетонную) перед плотиной, затем
зубья флютбета, выступающие ниже его подошвы, и
шпунты, т. е. водонепроницаемые деревянные или металлические
стенки,забиваемые в грунт основания на значительную глубину:
от 3 до 7—8 м — деревянные, до 15—20 м — металлические.
Вертикальные стенки-шпунты особенно ценны в смысле
гашения напора и уменьшения противодавления воды на подошву
плотины. Если нет возможности их забить (галечные грунты,
валунные и т. п.), то они заменяются глубокими бетонными
зубьями, устраиваемыми открытым способом в котлованах, или
способом опускных колодцев, кессонов, а также путем
цементации или силикатирования грунтов.
Если шпунты или зубья достигают водонепроницаемого
подстилающего слоя, то борьба с фильтрацией становится осо0о
эффективной.
2. В случае скального основания флютбет плотины
значительно упрощается, отпадает необходимость в рисберме,
особенно для небольших напоров. Удлинение путей фильтра-
\ции также требуется и достигается с помощью зуба в
верховой части флютбета и создания водонепроницаемой стенки,
в скале под зубом, выполняемой путем цементации грунта.
Глубина цементации зависит от глубины распространения
трещиноватости в скале. Кроме цементации применяются и
другие методы тампонажа трещиноватых пород, как например
асфальтизация, т. е. заполнение трещин различными
битуминозными составами, глинизация, т, е. заполнение трещин и
каверн глинистым раствором, и др. Применение последних
способов находится еще в стадии опытов и отдельных попыток,
но несомненно получит большое распространение в будущем.
Для уменьшения взвешивающего1 фильтрационного
противодавления весьма полезен дренаж основания гйллереи плотины
со сбросом воды по трубам в нижний бьеф.
4. Влияние сейсмических явлений
Сейсмические явления — толчки, землетрясения — вызывают
динамические усилия в плотинах, приводя в движение не только
самое сооружение, но и массу воды, давящую на сооружение.
Учет явлений сейсмичности при проектировании плотин сводится
в основном к оценке величины сейсмического ускорения (табл.3),
его направления по отношению к оси плотины и горизонту,
для чего необходимо знать положение центра землетрясения
37

и силу его в баллах (например по шкале Зиберга-Меркалли
см. табл. 3), а также прочие данные, характеризующие
сейсмическую деятельность в районе.
Та блица 3 (по ОСТ)
Ускорение
в мм/сек2
I
2
3
4
5
6
8
10
12
Микросейсмическое
Очень слабое •
Слабое
Умеренное
Довольно сильное
Сильное. Обваливается штукатурка, местами легкие
повреждения менее солидных зданий
Очень сильное. Падеине дымовых труб, повреждения во
многих зданиях, но повсюду еще сравнительно легкие . .
Разрушительное. Частичное разрушение некоторых домов и
общие значительные повреждения остальных
Опустошительное. Полное или почти полное разрушение
некоторых зданий и настолько тяжелые повреждения
многих других, что они становятся непригодными для жилья .
Необыкновенно опустошительное разрушение многих
зданий, образование трещин в земной коре ."...*•..
Катастрофическое. Полное разрушение каменных построек.
Широкие трещины в земной коре. Многочисленные
оползни и падение скал .-•*.•
Необыкновенно катастрофическое разрушение всех, даже
наиболее устойчивых в сейсмическом отношении,
построек *
2,5
2,5-5,0
5—10
10-15
25-50
50-100
100-250
250—500
500—1000
1000-2 500
2 500-5 000
5 000
Вопрос этот однако очень сложен, так как помимо
сейсмического давления, о котором говорилось выше, еще более
опасны и труднее поддаются анализу явления резонанса. Для
учета последнего необходимо знать период сейсмических
сотрясений и подбирать затем размеры плотины так, чтобы
период ее собственных колебаний был меньше периода сейсма.
Небольшая сейсмичность допускает постройку плотин
средней высоты и даже высоких, повышенная же сейсмичность
может ограничить высоту проектируемых плотин иногда до
десятка метров.
5. Различные строительно-технические вопросы, связанные с
постройкой плотины
Процесс постройки плотины включает в себя ряд операций,
требующих компетентных указаний и консультаций геолога.
Сюда относятся:
1) отвод воды реки на период постройки в сторону (новое
временное русло, траншея, тоннель и т. п.);
2) земляные и скальные работы при вскрытии котлована;
3) борьба с грунтовыми водами в котловане;
4) улучшение основания путем цементации, химического
закрепления грунтов, асфальтизации, тампонажа и пр.;
38

5) использование горных пород в качестве строительных
материалов.
Сооружение по отводу реки на период
постройки представляет собою или открытую траншею на берегу
в стороне от существующего русла или напорный тоннель, по
которому вода реки отводится от строительной площадки. Для
ограждения последней от реки приходится кроме того строить
две перемычки: выше и ниже плотины по течению реки.
Строительные траншеи и тоннели действуют в период постройки,
но в большинстве случаев впоследствии они приспособляются
частично или полностью для сброса воды из водохранилища
в период эксплоатации. Перемычки представляют собою
своеобразные плотины высотою обычно не более 8—9 м, но
иногда и значительно выше — до 15—20 м (на плотине Гувера
выше 20 м).
Существенными вопросами в данном случае являются: а)
прочность пород тоннеля на истирание и выветривание, в
зависимости от чего может применяться бетонная облицовка тоннеля;
то же относится к открытой траншее в скале; б) горное
давление пород тоннеля на облицовку, от чего зависит
конструкция последней; в) вопросы фильтрации из выемок,
устойчивость их откосов и др.
Устройство котлована под плотину и борьба с
грунтовыми водами в нем требуют довольно дорогих
работ (скальные) и, оборудования (в частности для шахтного
водоотлива или для понижения грунтовых вод). Направление
скальных работ, способ разработки скалы и других грунтов
зависят от соответствующей оценки пород, слагающих основание.
Оценка породы делается в конечном счете непосредственно
в котловане, так как ни выработки, ни шурфы, ни тем более
буровые скважины не могут дать правильных исчерпывающих
данных.
В нескальных породах весьма трудным делом является
борьба с притоком грунтовых вод в котлован, особенно в
грунтах гравелистых и галечниковых.
Выбор метода укрепления основания с целью
увеличения его прочности^ водонепроницаемости делается на
основе инженерно-геологической он&нки пород основания.
Применение цементации и глубина ее или применение
силикатизации, асфальтизации и т. п. зависят от оценки пород
основания геологом именно в данном отношении, для чего
проводятся специальные опытные работы .
В качестве естественных строительных м а те
риалов для плотин применяются: земля, песок, песчано-глинистые
грунты, глина и камень в виде набросок, сухой кладки,
каменной кладки на растворе и в качестве щебня для бетона.
Карьеры пригодных материалов с характеристикою их свойств
указываются инженером-геологом.
Требования, предъявляемые к земляным строительным
материалам, зависят от того, как и куда таковые будут применены.
39

Для земляных плотин требуется однородный песчано-гли-
нистый материал с меньшим содержанием глины, чем песка, но
для непроницаемых экранов и диафрагм необходима глина,
достаточно жирная; для фильтрующих частей приходится
применять пески, гравий, камень.
Для намывных плотин необходим грунт, обладающий
особыми качествами, именно: в составе его должны быть частицы
различных размеров, начиная от глинистых, мелкопесчаных
(для образования ядра) до гравелистых и даже каменистых
(которые идут на образование пористых откосов плотины).
Камень для набросных плотин должен обладать большой
прочностью и хорошим сопротивлением выветриванию; для
бетонных работ—удовлетворять обычным техническим
условиям.
От карьеров строительных материалов требуется еще,чтобы
они были расположены возможно ближе к месту постройки,
обладали достаточным запасом материалов для возведения
сооружений и удобными условиями разработки (малая вскрыша,
достаточная мощность и пр.).
6. Требования, предъявляемые к инженерно-геологическим
исследованиям
Во введении к настоящей работе сформулированы в офцем
виде Объем и содержание инженерно-геологических
материалов, необходимых для обоснования различных стадий
проектирования. Детальное развитие этих установок естественно
связано с дальнейшим изложением методики
инженерно-геологических исследований, здесь же следует остановиться на
основных характеристиках горных пород, необходимых для
составления проектного задания и технического проекта плотин.
а) Для скальных пород важными данными
являются: трещиноватость, пористость, размеры и расположение
трещин, их направление, количество в кубической единице и на
единицу площади. Исследования должны быть сделаны по
нескольким образцам с различных глубин.
Эти данные необходимы для характеристики прочности
породы (в частности влияния насыщения и замдраживания водою
на прочность), а также для учета фильтрации воды в основании
плотины и определения возможности цементации его (трещины
менее 0,05 мм не поддаются цементации, по трещинам менее
0,0002 мм гидростатическое давление уже не передается).
Преимущественное направление трещин важно знать для учета, в
каком направлении порода хуже сопротивляется внешним и
внутренним усилиям.
Временное сопротивление сжатию —основная характеристика
прочности породы.
По данным опытов на раздробление кубиков скалы назначается
допускаемое напряжение основания на сжатие и следовательно
определяется предельная высота плотины.
40

Размягчаемость пород в насыщенном водою состоянии
характеризует поведение породы в условиях работы ее как
основания плотины. Показатель размягчаемости — временное
сопротивление сжатию образца породы в насыщенном водою
состоянии.
б) Для нескальных пород следует определять
механический состав, удельный и объемный веса, влажность,
пластичность и другие характеристики свойств пород. Эти
определения необходимы как для номенклатурных целей, так и для
косвенной характеристики некоторых геотехнических свойств
пород. Большое значение имеет выяснение структуры
нескальных пород и размеров зерен, несущих основную нагрузку.
При разнородном грунте структура его может быть двоякая:
1) имеется определенный скелет более крупных зерен,
передающий нагрузку в массу грунта, мелкие частицы являются
лишь заполнением пор и незначительно увеличивают
сопротивляемость грунта;
2) мелкие частицы участвуют в передаче нагрузки, поскольку
крупные частицы отделены друг от друга мелкими.
В случае структуры первого типа возможный вымыв
фильтрующей водой мелких частиц не отразится на несущей
способности грунта и вредной осадки сооружения не произойдет;
в случае же структуры второго типа вымыв мелких частиц,
вызовет резкую осадку сооружения.
Сопротивление грунта вертикальной нагрузке (получение
компрессионных кривых путем полевых и лабораторных
опытов, получение\коэфициентов уплотнения) характеризуется
плотностью грунта, равно как и углом внутреннего трения,
определяемым в поле и лаборатории и величиной сцепления в грунте.
Угол внутреннего трения и коэфициент сцепления — основные
константы для расчета прочности основания на выпирание
и сдвиг.
В частности они необходимы для проверки устойчивости
основания вместе с сооружением на сдвиг по круговой
поверхности обрушения.
Определение перечисленных констант должно производиться
при влажности, соответствующей давлению на грунт.
Кроме того важно испытание при влажности, соответствующей
естественному состоянию грунта и 'ненарушенной структуре
образцов.
Перечисленные определения делаются лишь в отношении
основных типов пород, определяющих условия работы
сооружения. При этом соответствующий слой породы нужно
характеризовать минимум двумя пробами (основной и контрольной),
если по внешним признакам не видно каких-либо существен-
ных изменений в составе и структуре его по различным
скважинам и шурфам.
в) Характеристика условий фильтрации под
плотиной. В проектном задании необходимо осветить
фильтрационные свойства основных фильтрующих слоев, которые
41

по данным гидрогеологической разведки являются наиболее
опасными в этом отношении.
Для проектировщика важно установить:
1. Коэфициент фильтрации /С, величина которого чрезвычайно
важна для многих расчетов: для определения величины расхода
фильтрации под плотиной и в берегах, для опытного
определения противодавления фильтрующей воды на основание
плотины, для установления опасности выноса частиц водой
в случае разнородных грунтов основания, для учета расхода
воды, могущей поступать в котлован плотины во время
производства работ (расчет водоотлива), для расчета осадок
сооружения на суглинистых грунтах.
Определение фильтрационной способности скальных
трещиноватых пород под различными напорами (расход фильтрации,
скорость течения воды, сопротивления, в том числе под
проектным напором) нужно не только для оценки потерь воды, но
еще и для ориентировки в отношении цементации основания
и иных мер борьбы с фильтрацией. Так например, Терцаги
приводит данные о том пределе фильтрации, при котором
цементации можно вовсе не производить: это 0,05 л/мин на 1 м
глубины буровой скважины при давлении 1 м.
2. Физик о-х имическое действие фильтрующих
вод. К этому циклу относятся исследования следующих
явлений:
1) растворения и внутреннего размывания
таких пород, как гипс, ангидрит, известняки и т. п., напорными
водами; опытами должны бцть определены интенсивность
химического процесса и темпы его и выяснено его влияние на
изменения прочности породы и ее фильтрационных свойств;
2) постепенно происходящих под влиянием фильтрации
изменений прочности сцементированных пород и коэфициентов
трения и сцепления в породах несцементированных: необходимо
проанализировать возможность и интенсивность этого процесса,
а также условия, которые могли бы его задержать;
3) развития и усиления трещиноватости за счет выноса под
влиянием фильтрации материала, заполняющего трещины; здесь
нужно особо обратить внимание на природу заполняющего
трещины материала и возможность его выноса фильтрующей водой,
а также на механическое, физическое и химическое действие вцды
на стенки трещин.
Исследования агрессивности грунтовых и водохранилищ-
ных вод в отношении состава бетона, выбранного для
строительства, путем химических анализов воды и специальных
исследований действия вод на бетон выполняются лишь по особой
инструкции. Эти исследования производятся при наличии
определенных опасений за качество грунтовых вод.
г) Дополнительные данные, необходимые к
техническому проекту:
1. Модуль упругости пород Е, который используется при
учете деформаций (сжатия) основания.
42

2. Сопротивление скальных пород растяжению, скалыванию
и изгибу. Эти исследования, как и основные —на сжатие, должны
быть произведены для различных направлений усилий по
отношению к плоскостям напластования и прежде всего нормальных
и параллельных напластованию.
3. Характеристика контактов между отдельными
напластованиями для выявления условий трения пласта по пласту, а также
условия трения в плоскости подошвы сооружения. Для этого
необходимо изучить коэфициенты трения (скольжения) бетона
или каменной кладки фундамента по породам основания
(определяются при разных давлениях в присутствии воды) и одного
пласта по другому в тех комбинациях, которые встречаются
в данном геологическом разрезе (определяются при тех
давлениях пласта на пласт, которые возможны при различных
вариантах плотин). Особенно следует изучать контакты слоев, в
которых имеется "прослойка глины.
4. Детализация характеристики условий фильтрации воды под
плотиной.
5. Определение критических уклонов или критических суф-
фозионных скоростей фильтрации, при которых начинается
вынос мелких частиц, особенно на контакте крупно- и
мелкозернистых и глинистых прослоев, или выпирание массы грунта
(делается в лаборатории).
6. Опытное определение просадок грунта, возможных в
результате вымыва мельчайших частиц.
7. Определение той части площади подошвы флютбета или
фундамента, на которую распространяется взвешивающее
давление фильтрующей воды (коэфициент а2).
Два последних определения не входят в программу обычных
исследований под плотины, и методика их еще недостаточно
выработана. Пока они составляют предмет скорее
научно-исследовательской работы, чем типовых инженерно-геологических
исследований.
8. Подбор (для данных условий) типа обратного фильтра.
9. Уточнение и детализация произведенных для проектного
задания исследований о физико-химическом действии
фильтрующих вод.
10. Исследования с т р о и-*-е льного характера,
которые получают в стадии технического проекта значительное
развитие, поскольку технический проект сдается непосредственно
на стройплощадку. Исследованию подлежат определения
элементов горного давления (для тоннелей), вопрос об облицовках
с точки зрения опасности размыва и разрушения выветриванием,
степень разрабатываемости грунтов и пр.
В заключение приведем сводную таблицу-перечень
важнейших характеристик, необходимых для стадий проектного
задания и технического проекта (табл. 4).
В табл. 4 не включен перечень общих геологических
исследований, так как состав этих исследований общеизвестен.
43

Таблица 4
Общий перечень инженерно-геологических исследований и характеристик,
необходимых для составления проекта плотины
а)
Характеристика физико-
механических
свойств
грунтов
б)
Фильтрационные
свойства грунтов
1. Минералогический и петрографический
анализ, объемный и удельный вес, влажность
и пр.
2. Трещиноватость
3. Сопротивление сжатию
4. Размягчаемость
5. Сопротивление растяжению, сдвигу и
изгибу *
6. Модуль упругости и сдвига*
7. Коэфициент трения в контактах пород и по
бетону *
8. Сцепление породы с бетоном *
1. Механический анализ, объемный и
удельный веса, порозность, влажность
2. Структура
3. Компрессионная кривая и коэфициент
уплотнения
4. Угол внутреннего трения
5. Сцепление
6. Модуль деформации*
7. Капиллярное давление *
8. Пределы консистенции по Аттербергу*
9. Размокаемость, набухание*
10. Коэфициент постели *
1. Коэфициент фильтрации
1а. Фильтрационные свойства скальных пород
2. Физико-химическое действие вод:
а) Растворение пород
б) Изменение прочности
в) Агрессивность вод по отношению к бе-
' тону.
3. Предельная скорость фильтрации (на
суффозию) и изменение механических свойств
в результате суффозии *
к
3
в
А
та
И
О
о.
3
я
л
ч
м
as
ю
о
и
>>
Си
1 Значком * отмечены исследования, которые проводятся обычно только для стадии
технического проекта.
Помимо этих общих характеристик необходимо рассмотреть
и подчеркнуть некоторые особенности требований гидротехники
к геологическим изысканиям для различных *№пов плотин.
1. Водоподъемные плотины
Плотины эти с относительно небольшим напором строятся
преимущественно в наносных грунтах, причем нередко
сопрягающие части их выходят за пределы русла в виде земляных
дамб.
Здесь необходимо особое внимание уделить:
а) тщательной характеристике различных слоев наносных
отложений, их контактам, обычным в этих случаях линзам и
включениям инородных грунтовав массу основных;
44

б) плывунам и мелким пескам, столь частым в речных поймах
и руслах, напорным водам в них, их выходам (выклиниваниям);
в) глинистым грунтам вообще, так как они являются наиболее
«капризными> и осложняющими проектирование плотины.
Имея в виду важность так называемого понура, при разведках
необходимо обратить внимание на изыскания подходящей глины,
от которой требуется хорошая водонепроницаемость и
пластичность.
При выборе места под плотину необходимо учесть, что
наиболее удобными местами с точки зрения гидротехники являются
участки с правильным течением, по возможности параллельно-
струйным, с надежными и спокойными берегами и с небольшими
по возможности глубинами.
Конечно всякая возможность обосновать плотину на плотных,
коренных породах, близко находящихся от поверхности дна,
должна быть исследована.
2. Водохранилищные плотины
а) Земляные плотины являются наименее
требовательными к геологии их основания. Почти любые геологические
условия позволяют устроить земляную плотину; даже наличие
торфов, плывунов и прочих тяжелых условий не снимает
вопроса о плотине; остается лишь установить предел напора.
Одним из важнейших условий постройки земляных плотин
является наличие поблизости подходящего грунта и в
достаточном количестве. Поэтому на изыскания грунтов должно быть
обращено особое внимание.
Найденные карьеры должны быть изучены согласно
специальной инструкции. Во всяком случае необходимо охарактеризовать
материал следующими данными:
1) механический анализ (гранулометрический состав);
2) удельный и объемный вес (в карьере);
3) влажность и пористость;
4) угол внутреннего трения;
5) коэфициент сцепления;
6) коэфициент фильтрации;
7) содержание извести и вообще химические свойства;
8) отношение к воде (распад, размыкание);
9) коэфициент уплотнения (Компрессионная кривая);
10) предел пластичности и текучести (пс^Аттербергу);
11) высота капиллярного поднятия.
Из этих данных безусловно необходимыми являются первые
.девять; остальные служат дополнением характеристики грунтов.
Кроме того следует проводить специальные опыты по
определению оптимальных условий уплотнения насыпного грунта
(влажность, объем, вес и др.).
Так как водослив земляной плотины занимает значительную
площадь близ плотины, необходимо зону разведки
соответственно уширять.
45

Л) Г j> ;і м и т л ц и о н и ы е и контрфорсные плотины. В
большинство случаен наносные слои удаляются и следовательно
никакого интереса не представляют. Основные усилия разведки
должны быть направлены на скальные породы основания.
Важнейшие данные по породам оснований — это их:
1) механическая прочность, упругие свойства;
2) трещиноватость и фильтрация;
3) водоустойчивость;
4) характер дислокации,
в) Арочные плотины требуют особо тщательного
исследования склонов долины, такого же, как исследование
основания для гравитационной длотины. Особенно существенно
выяснить, как глубоко в берегу находится прочная, невыветрев-
шаяся порода.
4Ь

ГЛАВА И
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЧНЫХ ДОЛИН
1. Классификация по геологическим и геоморфологическим
признакам
При всем многообразии строения речных долин все же можно
выделить ряд характерных типов, обладающих некоторыми
общими признаками. і і - !
Зупан в своем фундаментальном труде «Основы физической
географии» приводит следующую классификацию долин:
1. Первоначальные долины: а) мульдовые, б) долины-грабены,
в) межгорные.
2. Эрозионные долины; а) орографические, 6) тектонические,
в) эпигенетические и г) провальные.
При образовании первоначальных долин эрозии принадлежит
второстепенная роль: в мульдовых долинах и долинах-грабенах
река течет по готовой тектонической впадине; межгорные
долины «лежат между двумя самостоятельными нагорьями,
которые никогда не были, по крайней мере вполне, в связи между
собой».
Эрозионные долины по Зупану характеризуются продольным
профилем, приближающимся по виду к эрозионной кривой,
извилистостью направления и ветвистостью верховьев.
Орографические долины связаны лишь с гипсометрией страны и
следуют топографическому уклону. іК тектоническим долинам
относятся те, направление и характер которых определяются
тектоникой, но в отличие от первоначальных тектонических
долин тектоническое сложение здесь является лишь
предпосылкой, в основном же долины выработаны текущей водой. Под
эпигенетическими долинами понимаются долины, которые
вскрывают древний погребенный рельеф, но сохраняют свое
первоначальное направление. Провальные долины обусловлены
карстовыми явлениями.
Классификация Дэвиса основана на относительном возрасте
долин и их отношении к наклону слоев. Приняв, что»
первоначальные покатости совпадают по направлению с уклоном слоев,
47

Рис. 15. Классификация долин по Дэвису:
п — консеквентная долина; Ь — субсеквентная; с —
ресеквентная; d — обсеквентная
Дэвис называет главную долину, пересекающую ряд слоев
вкресг их простиранию, консеквентной долиной. Притоки, впа-
.дающие в главную долину и разработавшие свои долины по
простиранию, называются субсеквентными. Наконец притоки
субсеквентных долин называются ресеквентными, если они
следуют падению слоев, и обсеквентными, если они имеют
противоположное направление. Приводимый схематический рис. 15
поясняет терминологию Дэвиса.
Классификация Зупана весьма обща и недиференцирована,
поскольку все эрозионные долины по существу разбиты на две
труппы —орографические и тектонические долины, так как
эпигенетические и
провальные долины
представляют достаточно
редкое явление.
Классификация Дэвиса слишком
одностороння, будучи
основана на единственном
признаке—отношении
долин к тектоническим
элементам. По схеме Зупана
почти все долины нашей
равнины окажутся в разряде «орографических», терминология
Дэвиса для этих долин вообще неприемлема.
Построение всеобъемлющей классификации речных долин
представляет исключительно трудную задачу и предмет
специального исследования; ниже дается в порядке постановки
вопроса некоторая сх^ма классификации, могущая в дальнейшем
служить материалом для специальной разработки этого вопроса.
Поскольку строение долин является продуктом их
геологической истории, мы не можем обойти региональный момент:
порожистые долины Кольского полуострова, долины моренного
ландшафта, лиманно-балочный тип долин Причерноморья,
теряющиеся в песках долищл Заволжья прежде всего региональны.
Основной признак для подразделения долин, очевидно,
должен быть, с одной стороны, настолько укрупнен, чтобы охватить
большое количество долин, а с другой, — должен быть
совершенно определенным. Оба условия соблюдаются, если разделить
долины на две большие группы:
1) долины горных рек и
2) долины равнинных рек.
Горные реки имеют характернейшие морфологические
признаки, в основном зависящие от тектоники страны. Для
равнинных рек тектоника имеет второстепенное значение, и на первый
• план выступают экзогенные предпосылки; такими например
являются характер древнего эрозионного рельефа, распределение
отложений древних оледенений и т. п. Не следует пренебрегать
и тем, что понятия «гора» и «равнина» являются
установившимися и достаточно четки; разумеется, здесь, как и везде в
природе, существуют промежуточные орографические формы, но
-48

Таблица 5
Схема классификации речных долин
А. Долины
горных
рек
1. Долины
дислоцированных
нагорий
а) Долины по
простиранию
б) Долины вкрест
простирания
в) Долины диагональные
г) Долины в районах
сбросов
д) Долины областей
недавней вулканической
деятельности
Синклинальные,
антиклинальные,
моноклинальные
Согласно
падающие. Супротивные
Поперечные,
продольные,
диагональные
2. Долины недис-
лоцированных
плато
Б. Долины

равнинных рек
1. Долины
дислоцированных
участков
равнины
а) Районы складчатых
дислокаций
б) Районы сбросовых
дислокаций
в) Долины массивно-
кристаллического
плато
Карело - Кольский
тип, Азовско-Подоль-
ский тип
2. Долины недис-
лоцированных
равнин
а) Долины равнин,
являвшихся ареной
недавних трансгрессий
моря
б) Долины областей
значительного влияния
древних оледенений
Тип Черноморско-
Азовской покатости
Тип
Прикаспийской впадины
Северокавказский
тип
Закавказский тип
Область бореальной
трансгрессии
Северо - Западный
край. Область
мощного развития флю-
виогляциальных и
древнеаллювиальных
отложений
в) Долины областей с
маломощными
ледниковыми отложениями
или с отсутствием
таковых
4 Методика геол. не следов.
49
/

они не препятствуют указанному делению долин, если только
к нему не подходить чисто формально.
Табл. 5 является попыткой дать некоторую схему
классификации речных долин.
Переходим к краткой характеристике типов речных долин.
А. Долины горных рек
Основным морфологическим признаком горных долин
является большой продольный уклон долин, благодаря чему
преобладает донная эрозия и склоны — крутые. Эрозионная кривая
обычно изломана (кроме долин, текущих по простиранию),
течение сопровождается водопадами и порогами. Мощность
наносов в дне долины сильно варьирует. Состав наносов —
глыбы, галечник, гравий, песок; глинистость — незначительна.
Долины сопровождаются террасами. Многие долины высокогорных
областей несут следы работы ледников (так называемые троги).
1. Долины дислоцированных нагорий
Направление и морфология этих долин в значительной мере
определяются тектоническими элементами — простиранием и
падением слоев, сбросами. По отношению к тектоническим
элементам различается несколько' типов долин.
а) Долины по простиранию. Обычно хорошо
разработанные долины с относительно плавной кривой эрозии.
В зависимости от положения оси складки относительно долин
различают долинй синклинальные, антиклинальные и
моноклинальные.
Синклинальные долины принадлежат к числу
наиболее древних горных долин, поскольку они отвечают основным
структурным элементам; поэтому мощность аллювиальных
накоплений обычно бывает весьма значительной. Многие
синклинальные долины относятся к категории «первичных долин» по
классификации Зупана, и роль эрозии в их разработке
второстепенна.
Примером синклинальной долины может служить участок
долины р. Андийское Койсу в районе Сагрытльской котловины
(Дагестан), как это видно из рис. 16.
Антиклинальные долины выражают явление так
называемого обращенного рельефа, не соответствующего
первоначальным орографическим структурным элементам. Склоны
антиклинальных долин круче, чем синклинальных, и обычно фе-
стончаты вследствие выборочной денудации (более твердым
слоям отвечают выступы на склонах). Примером антиклинальной
долины может служить участок долины Андийского Койсу близ
села Ашильты (рис. 17).
Дол и н ы моноклинальные (комбы) параллельны
тектоническому простиранию, но располагаются не по оси складки,
50

;і по ее крылу. Характерным морфологическим признаком этих
долин является асимметрия склонов, как это видно например из
рис. 18.
пЬг^ | вамонЖин а титои
Рис. 16. Поперечный разрез долины р. Андийское Койсу близ моста Сагрытль
(по Дробышеву)
6) Долины вкрест простирания. В
морфологическом отношении эти долины отличаются четкообразными рас-
м
750л
і!В^З Апт У////Л Готерид
&&&% баррем Е=еЗ Титан
Масштаб
250 0 250 500 750 ЮООм
ь=— і ¦ і t і
Рис. 17. Поперечный разрез долиьы р. Андийское Койсу
близ с. Ашильты (по Дробышеву)
ширениями, поскольку реки размывают отложения различной
сопротивляемости. Узкие крутостенные каньоны с большим
продольным уклоном, порогами и водопадами чередуются с
относительно расширенными участками, отвечающими более
«слабым» породам; в этих расширениях при небольшом продольном
уклоне происходит накопление грубого горного аллювия.
Кривые эрозии, вообще говоря, менее разработаны/ чем у долин,
параллельных простиранию.
«г
;Л

В зависимости от направления течения, реки относительно
тектонического падения различаются согласно падающие реки,
т. е. текущие в том же направлении, в котором падают пласты
пород, и реки
супротивные — их
течение обратно
уклону пластов.
Особые
неровности ложа
наблюдаются у рек
супротивных. Нормальное
развитие
эрозионной кривой
задерживается выходами
твердых пород,
происходят подпружи-
вание потока,
отложение наносов
перед преградой, пока
поток не прорвет
последнюю. При
согласном падении смена
расширенных
участков долин ущельями происходит менее резко. Наибольшие
различия согласно падающих и супротивных долин выступают в тех
случаях, когда угол наклона пластов близок по величине к углу
.¦"-?.-..;*>¦: ¦¦о
Л" f v
j Русловые отлоМения
Плотные трещиноватые известняка
Интрузии диабазов
Рис. 18. Схематический геологическяя разрез моно*
клиналЪной долины
ЩШй Песчано-мергельная сбита
Y/OOi Пестроцдетныв мергеля
Ш2Ш Зеленые мергеля
Тудюгеннйя сбита
5-7 О
Шсштад
50 100 }50 гООм
.к. і і і
lf7 /yf Мергельная сбита
ggg] ниЖняя изЗесткодця свита
pL-S-j Верхняя из8ешно8ая сбита
Рис. 19. Схематический продольный геологический профиль долины
вкрест простирания
адения продольного профиля долины, так как при согласном
адении река будет течь по одному и тому же пласту, а при
упротивном рассечет серию разнородных пластов.
На рис. 19 приведен продольный геологический разрез
долины, проложенной вкрест простирания.
Долина в верхнем течение супротивна падению, а после
пересечения ядра антиклинали, сложенной массивными известняками.
52

по которым река образует ряд водопадов, является согласно
падающей. Известняки обусловили образование местного базиса
эрозии.
в) Долины диагональные. Долины часто пересекают
горную сторону не перпендикулярно структурным линиям, а под
некоторым углом к ним. Почти всюду, где река меняет свое
направление и участок, параллельный простиранию, сменяется
участком, где долина сечет слои в'крест простирания,
присутствует промежуточный участок диагональной долины.
г) Долины в районах с б' р о с о в ых дислокац и й.
В ряде случаев долины используют тектонические грабены,
и в этом случае их необходимо1 отнести к категории
первоначальных долин (по терминологии Зупана). Такими
первоначальными долинами являются например выполненные озерными
отложениями древние грабены Забайкалья, в которых впоследствии
разработались речные долины. Несомненно, что сбросы также
благоприятствуют эрозии по контактам смещенных масс,
особенно если последние отличаются литологически. По отношению
к направлению сбросовых линий можно различать поперечные,
продольные и диагональные долины.
д) Долины в областях недавней
вулканической деятельности. Вулканические явления накладывают
своеобразный отпечаток на строение долины. Направляясь по
уклону поверхности, лавовые потоки могут перепрудить долины
рек, резко нарушая морфологию последних и даже изменяя
направление. Современные кривые эрозии в подобных районах
отличаются изломанностью; участки ущелий, стесненные
изверженными породами, сменяются расширениями долин. Столь же
резко изменяется на коротких расстояниях мощность аллювия.
Подобные долины весьма характерны для горной Армении
и южной Грузии.
2. Долины недислоцированных плато
Лишь в том случае страна, сложенная горизонтально залегаю»
хщши напластованиями, приобретает горный ландшафт и имеет
глубоко врезанные долины, если уровень ее поверхности значи*
тельно превышает базис эрозии. Реки, рассекающие
плоскогорья, имеют глубокие и крутостенные долины, но продольный
профиль их более разработан, чем у рек, текущих по
дислоцированным нагорьям, так как при горизонтальном залегании
пластов смена их в русле происходит реже. У нас в СССР
указанный тип долин встречается редко,' с некоторой условностью
к нему можно отнести реки Среднесибирского плоскогорья,
сложенного спокойно залегающими палеозойскими отложениями
(бассейн Тунгусок).
Б. Долины равнинных рек
Общими признаками для этих долин будут: плавные кривые
эрозии, невысокие и сравнительно пологие склоны, покрытые на
значительном протяжении делювием. Мощные накопления пес-
53

чано-глинистого аллювия залегают под широкими поймами,
вдоль склонов тянутся террасы, в большей или меньшей степени
завуалированные процессами смывания. Всем крупным долинам
свойственна асимметрия -в поперечном разрезе, обусловливаемая
рядом причин: геологической структурой, подмывом берегов
при боковой эрозии, влиянием вращения земли (закон Бэра).
На распределении гидрографической сети и строении долин
сказалось влияние целого ряда факторов.
Непосредственное влияние тектоники проявляется там, где
реки прорезают дислоцированные участки. При отсутствии тек-
УслаЗше обозначения
10
о
Масштаб
ю 2в зо
40 50км
~Z1r5CZ Направление засыпанных мореной предполагаемых долин
ы.и-?і*. Положение по*дполагаемого древнего моренного вала
х - « и - . Поло*кгние молодого моренного вала
-*- Направление д8иЖ&шя предполагоемьа доледникодых рек
—-«—- Молодой qnacmok долины р Оки
АВСОЕ Современная долина р Оки
ABFDE Древняя доледниковая долина р. Оки
Рис. 20. Схематическая карта главных доледниковых долин в Калужско-^ер-
пуховском районе (по М. Швецову)
54

525SS3
S3?|B*
t» u w
= "* о a:
в" 5 s « a s
¦;§sh
i« c
м
3 В! 3
3 -
к а
™ e о
« 2"
я ч -
ВД
° * to 0,<ь С о
2 JO 2 a>
9
<Л О Ч
Jr ч к о
*хк
4і О.КЙ-К ©
3d
>о
¦9 и и «
5 «в?
<N
es«3fc-g.:
« 5 3
Е= Е Я
03
О, 03
X Ж
aSSs5p
So* ..8*
х* х *- и 5 а
5 о
X
о
S
Ь. « И °-
X °
5 и
S,ioos
¦ssBg
С J 2 о
sjo5 ?
I а
«о. ?SN^
а о „ ?*
и о.*
Я Q u I
S
ч к
4 е*-
-а
s3
о и ? 5 Ч
W ев ЯС s* «S _
Б afts и с*
Era x 3 *
s S* 3 s л g-
<u я ас к ч ™
u„ °*ч--! u s
oS (в* оч
*~ 1 *._Е ?r
ч к ¦¦» s 5 ' -
X И QJ О г _
s о я в ч • - 5
S X ш acq X cj
u О. | К ?
о
"в
>»ч
о а
и
3 з
х
л
ч
ев
К
О
2
ч
** о
і е
он" і
У V й 2^-
S <и
о, а.
а
S *
„НО I
П и и к v
Я (U О U X
ЯййЗЙ
С х
2
ч
3 0.S2
Sa °
4 я»х t
axil
s о 2 v
а * и »-.

Т>ШШ?Ц Аллювиальные
отложения
s1
7 г
Коренные
породы
200 О
1 і і і :-
Масштаб
200 400 600м
Рис, 22. Геологический профиль через Волгу по Криушинскому створу (из
материалов Бюро Большой Волги)
тонических предпосылок направление и характер современных
долин в значительной степени определяются влиянием древнего
(дочетвертичного) рельефа нашей страны. Там, где реки текут
в пределах древних долин, современные долины значительно
шире по сравнению с теми участками, где долины врезаются
в коренные породы. Так например, р. Ока выше Калуги
протекает в широкой, хорошо разработанной долине, достигающей
ширины 3 км. У Кадуги долина сужается в несколько раз, Ока
почти лишена поймы и представляет собой крутостенный
коридор, сложенный известняками карбона. Ниже Алексина долина
по-прежнему врезана в коренные породы, по шире, чем на
участке Калуга — Алексин. Наконец ниже Серпухова река снова
выходит в широкую древнюю долину. Как показал М. С. Шве-
цов, морфология Отдельных участков долины отчетливо
увязывается с послетретичной историей этого района. Выше Калуги
и ниже Серпухова современная река унаследовала древние
доледниковые долины, выполненные рыхлыми отложениями. От
Алексина к Серпухову также текла река, врезанная в коренные
породы, долина которой использована современной Окой. Что
же касается участка Калуга — Алексин, то здесь был
водораздел, пропиленный Окой относительно недавно, что находит
отражение в каньонообразном характере долины на этом участке.
Предлагаемая схематическая карта, заимствованная из работы
проф. Швецова, иллюстрирует сказанное (рис. 20).
Долины нашей равнины, как правило, имеют, несколько
террас, связанных с колебаниями базиса эрозии и изменениями
климата в четвертичный период. Условия причленения
отдельных террас весьма многообразны, как показывает например
об

схематический разрез долины Волги на участке между Тетю-
шами и Ставрополем, составленный Е. Шанцером (рис. 21).
Наряду с аккумулированными террасами имеются также погребенные
террасы, сложенные коренными породами. На рис. 22
изображена такая терраса, выявленная разведочными работами при
исследованиях на Криушинском створе.
1. Долина дислоцированных участков равнины
В равнинных реках, характеризующихся слабым падением,
всякая смена пород оказывает большое воздействие на
направление, строение и морфологию долин. При тектонических
движениях, особенно
вертикальных и близких
к ним, в контакт
приходят породы
различной сопротивляемости
эрозии, да и сам
первичный рельеф,
создаваемый
дислокациями, имеет
огромнейшее значение.
Основные черты топогра-фии
нашей равнины —
распределение
низменностей и
возвышенностей — связаны с
древнейшей тектоникой
страны; но если в
одних случаях эта связь
может быть только
предположена, то в
других она сове ршенно
явная, и современные
речные долины
направлены и выработаны
при непосредственном
влиянии тектонических
предпосылок. Так
например, древние
дислокации весьма
отчетливо повлияли на
направление Днепра и Северного Донца (рис. 23). Первый на:
большом протяжении следует вдоль северной границы
кристаллического Азовско-Подольского горста, а второй обтекает
дислоцированный Донбасс.
В зависимости от характера тектонических нарушений можно
различать долины:
1) в районах пликативных (складчатых) дислокаций;
2) в районах дизъюнктивных (сбросовых) дислокаций;
3) в массивно-кристаллических горстах.
Щ Азовско-подольский горст
Донбасса
Рис. 23. Влияние'гтектоники на направление
лин Северного Донца, Днепра и Буга
Ы

а) Долины в районах складчатых дислокаций.
Примером могут служить речные долины Донбасса, которые по
морфологическим признакам являются типичными долинами
равнины, но отражают тектонические особенности этого района.
Обращает внимание, что главный водораздел несколько
сдвинут к северу от главной антиклинали Донбасса, что объясняется
более энергичной эрозией рек, текущих к югу. Большинство
долин собственно Донбасса относится к поперечным и
диагональным, по северной окраине преобладают долины по простиранию
(Донец, Дугань и др.).
б) Долины в районах сбросовых дислокаций.
Прекрасным примером служит волжская долина в районе
Жигулей. Высокий правый берег реки, сложенный известняками и до*
ломитами, чрезвычайно контрастен с низким террасовидным
левым берегом. Волга течет под небольшим углом к линии сброса.
Схематический геологический разрез через Самарскую Луку
(рис. 24) показывает амплитуду сброса около 600 м и
отчетливую связь долины со сбросом. Мощность аллювия в дне долины
достигает 150 м К
Трудно сказать, связана ли асимметрия некоторых других
участков волжской долины с эпейрогеническим прогибом или же
со сбросами, опустившими Заволжье, но на границе с
Прикаспийской низменностью «существование этих больших сбросов
пока еще не доказано, но довольно вероятно, так как по право*
бережью Волги местами существуют сбросы и грабены,
приблизительно параллельные течению реки и относящиеся
частично даже к четвертичному времени» (акад. Архангельский).
в) Долины массивно-кристаллических плато.
В пределах Европейской части СССР древние докембрийские
породы, 'представленные преимущественно гранито-гнейсами,
выходят на севере, где они составляют часть обширного Фенно-
Скандинавского массива, и на Украине (Азовско-Подольский
горст). Породы, слагающие эти массивы, энергично дислоцирова-
ны.но вследствие древности дислокаций рельеф сильно выположен.
Реки Карелииvи Кольского полуострова с полным правом
можно назвать реко-озерами. Обилие озер и протоков между
ними свидетельствует о молодости гидрографической сети,
развившейся на поверхности древнего плато (молодость
обусловливается эпейрогеническими поднятиями массива). Долины врезаны
в докембрийские скальные породы и отличаются невыработан-
ностью эрозионных кривых: течение рек нарушается порогами
и водопадами. Связь с древней тектоникой, подчеркнутая
выпахивающей работой ледников, местами выступает весьма
отчетливо. По юго-восточной окраине массива в строении долин
принимают участие морские и озерные отложения четвертичного
времени.
1 Профиль заимствован из отчетных материалов Института Водгео за 1931—
1932 гг., после этого по Самарской Луке производились обширные
многолетние изыскания для плотины, которые дают новые дополнительные толкования
тектоники района.
58

"li ,4—U-J— J—*—л ¦ ' '—*—*• О \л О-л' \
20C
-200
¦100
Волги
т^т^жт
— Л Л У.'А ^ЛЛЛЛЛЛЛлУ
С у v v v. л \. szx
| Аллювий
АНчзгьт
,) верхняя пермь
Л .VIS
1Л Л Л
Масштаб
О 2
В км
100
-200
т г
х^1
Т^ГГі
НиЖняп пермь
верхний карбон (горизонт d+e+t) t=s=
л -,г / „ „*, . \ Пиния предполагаемого сброса
Верхний карбон (горизонт ай+с) у
^ Предполагаемый уровень при подпоре
Современный уровень подземных Вод
Средний карбон
Ліс. 54. Схематический геологический профиль через Самарскую Луку (из материалов Института Водгео)

В отличие от Карело-Кольского массива Азовско-Подольский
массив подвергался затоплению морем третичного периода,
отложившим свои осадки. В настоящее время здесь долины всех
более или менее значительных рек прорезают третичные
отложения и углублены в древние гранито-гнейсы. Строение долин ти-
Рис. 25. Поперечный геологический разрез долины Днепра на участке
пересечения Азовско-Подольскою горста (по Н. Яковлеву)
пично отражено поперечным геологическим разрезом долины
Днепра (рис. 25). По-следнии сечет массив поперек, образуя мно-
i очисленные пороги, в настоящее время скрытые под водой
благодаря сооружению плотины. Остальные долины этой
области в миниатюре повторяют приведенный разрез. Очень показа-
Нристаллические породы Масштаб
Ш=^-Ц Моренные отмоЖения в дне реки А? .0 5D ЮО 150 Жм
I'. і АЛИЯМИ
Рис. 26. Схема залегания коренных пород по долинам Припяти и Днепра (по
Б. Личкову)
телен также продольный профиль долины Днепра (рис. 26). На
участке между Кременчугом и Запорожьем аллювиальные
отложения под руслом реки отсутствуют, а выше и ниже этих
пунктов имеют значительную мощность.
2. Долины недислоцированных равнин
Как указывалось, строение долин при отсутствии явных
тектонических предпосылок определяется преимущественно тем, в
какой мере современные долины унаследовали древний эрозионный:
60

рельеф. В одних случаях это влияние древнего рельефа
неуловимо (области, недавно покрытые морем), в других ослаблено
(области мощного развития континентальных четвертичных
отложений). Таким образом новейшая геологическая история того
или иного района становится основным признаком,
определяющим характер речных долин.
а) Долины равнин, являвшихся ареной
недавних трансгрессий моря. Общим признаком для этих
долин будет молодой характер эрозионной сети, которая следует
покатости бывшего- морского дна. В зависимости от характера
трансгрессий и их сочетания с другими геологическими
явлениями можно различать несколько региональных типов долин.
Ч е р н о м о р с к о - А з о в с к а я покатость. К югу от
Азовско-Подольекого горста с дислоцированного Донбасса реки
текут по слабо наклонной равнине, врезаясь в коренные породы.
Долины хорошо разработаны и оканчиваются лиманами.
Происхождение лиманов связывается с подъемом уровня Черного моря,
происшедшим после соединения его со Средиземным морем
через Босфор—Дарданеллы. До этого страна имела глубоко
врезанную эрозионную сеть, опиравшуюся на низкий базис эрозии.
Лиманы представляют собой затопленные устъя рек; в связи
с этим же подъемом базиса эрозии долины рассматриваемой
области обладают мощными донными накоплениями аллювия.
Прикаспийская впадина. Если Причерноморский
склон был покинут морем еще в начале верхнего' плиоцена, то
к северу от Каспийского моря и в более поздние эпохи море
трансгрессировало. В акчагыльское время оно по долине Волги
достигало низовьев Камы, в четвертичный период покрывало
Прикаспийскую впадину примерно до линии Уральск — Камышин,
заходя ингрессивно по долинам рек Волги, Иргиза, Еруслана,
Узеней, Урала гораздо севернее указанной границы. Долины рек
в области сплошного распространения четвертичных каспийских
отложений слабо врезаны в окружающую плоскую низменность.
Так например, Узени, теряющиеся в низовьях, по существу не
имеют долины в нашем обычном представлении, русла рек
одновременно являются их долинами. В половодье вода нередко-
переливается через борта долин, а летом русла распадаются на
отдельные стоячие озерца. Крупные реки, несущие большие
количества воды и взвешенного материала (Волга, Урал или
спускающаяся с гор Кума), имеют мощные накопления аллювия в
устьевых частях.
Северный Кавказ. Ставропольское плато, не
заливавшееся верхнетретичным морем, естественно делит Северный
Кавказ на два района: Приазовский — к западу от плато и
Прикаспийский— к востоку от него. Первый сложен в основании
плиоценовыми породами, второй — древнекаспийскими, причем
последние далеко вторгаются на запад по долине Маныча.
Коренные породы здесь прикрыты мощным шлейфом аллювиально-
делювиальных наносов, принесенных древними и современными
потоками с Кавказского хребта. В эти наносы и заложены доли-
61

ны по выходе из предгорий. В склонах долин отчетливо
прослеживается несколько террас, связанных с оледенениями Кавказа.
При впадении в море реки образуют значительные дельты
(известные Приазовские и Прикаспийские плавни).
Закавказье. Кура-Араксинская и Рионская низменности
были ареной многочисленных трансгрессий морей, в частности
по долине Куры значительно' распространялись воды древнего
Каспийского моря. Чередование периодов абразии и отложения
осадков привело к формированию равнинного ландшафта.
В дальнейшем низменности аккумулировали мощные наносы
аллювия и делювия, которые погребли под собой коренные
породы. В настоящее время реки текут в своих наносах,
приподнятых над прилегающей равниной, вследствие чего реки часто
выходят из берегов. Современное русло Куры образует большие
излучины, которые обуслорлены по мнению В. Приклонского
намывающей деятельностью притоков, стекающих с хребтов.
В устьях имеются мощные дельты, растущие с большой
быстротой: так, ежегодное выдвигание дельты Куры в море
исчисляется в 65 м.
Область б о р е а л ь н ы х трансгрессий. В отличие
от долин Пр'Ичерноморско-Лрикаспийской области, где
горизонтально залегающие пласты прикрыты аллювиальными,
делювиальными или эоловыми накоплениями, долины полярной
покатости находятся в области развития древних оледенений,
сочетавшихся с морскими трансгрессиями, что обусловило
своеобразное строение этих долин.
К северу от долины Вычегды вплоть до полярного побережья
простирается равнина, подвергавшаяся двукратному затоплению
морем (бореальние трансгрессии); морские отложения залегают
между моренами, но по мнению некоторых исследователей сами
морены здесь представляют морские образования. Древний
фундамент сложен пермскими и отчасти мезозойскими породами.
Долины в зависимости от дочетвертичного рельефа и глубины
самих долин то врезаются в древние породы, во многих случаях
закарстованные,>то проложены в песчано-глинистых отложениях,
оставленных бореальными трансгрессиями. Как правило, долины
неглубокие, водоразделы — плоские, заболоченные.
б) Долины в 'областях значительного влияния
древних оледенени й. В четвертичном периоде, как
известно, наша страна трижды подвергалась покрытию ледниками.
До прихода ледников Европейская часть СССР представляла
собой равнину с хорошо разработанной гидрографической сетью.
Ледники, с одной стороны, заполняли существовавшие ранее
долины, с другой,— создали положительные формы рельефа:
нагромождения морен, озы, друмлины. Образование речных
террас находится в тесной связи с изменениями положения
ледников.
После каждого отступания ледника снова разрабатывалась
эрозионная сеть, погребаемая затем следующим оледенением.
При этом во многих случаях имело место так называемое «на-
62

следование рельефа», т. е. повторение эрозии по линиям ранее
существовавших долин. Поэтому общее распределение
современной гидрографической сети в значительной мере
соответствует межледниковым и доледниковым долинам. В то же время
совершенно понятно, что наибольшее влияние на существующий
рельеф и следовательно на речные долины оказало последнее
оледенение, поскольку отложения более ранних ледников им
перекрыты или непосредственно или отложениями, принесен-
ными талыми потоками (флювиогляциальные пески и супеси).
Исходя из сказанного, представляется естественным
подразделить долины по признаку влияния на их формирование
ледниковых явлений, а именно выделить области, где строение долин
тесно связано с ледниковыми явлениями и где этой связи нет
в силу отсутствия или маломощности ледниковых отложений.
Север о-З ападный край. К северо-западу от линии
Минск—Смоленск—Калинин мощность ледниковых отложений
весьма значительна и местами превосходит 100 м, причем имеется
до трех морен, разделенных флювиогляциальными и озерными
отложениями. На общем фоне моренной равнины пятнами
разбросаны районы типичного моренного ландшафта. К настоящему
времени большинство озер и впадин включено в эрозионную
сеть и спущено; однако следы их явственно сохранены в
рельефе — им соответствуют неожиданные расширения речных
долин, чередующиеся с сужениями. Молодость гидрографической
сети выражается также резким отклонением рек под влиянием
впадающих в них притоков (пример Волга и ее приток Вазуза).
Направление рек обусловливается распределением моренных гряд.
Так например, р. Тверда течет меридионально вдоль восточного
подножья так называемого Вышневолоцко-Новоторжского вала,
долгое время считавшегося геологами антиклиналью коренных
пород, но оказавшегося гигантским валуном ледника. Речные
долины, озерообразные впадины имеют весьма невыдержанные
морфологические признаки и строение. Сложные
взаимоотношения, существующие внутри ледникового комплекса,
обеспечивают разнообразие строения склонов долин и сильные вариации
мощности аллювия. Русла часто завалены крупными валунами,
стесняющими течение и образующими пороги.
Наибольшее распространение участки моренного ландшафта
имеют в пределах Валдайской возвышенности, именно по
верховьям рек Волги, Ловати, Великой. Зона конечных морен смо-
ленско-костромского направления выражена слабее, и ее влияние
на выработку долин менее значительно. К северу простирается
моренная равнина с нагроможденными на ней песчано-валунными
холмами неправильной формы, так называемыми комами.
Бассейн Волхова, Невы, Свири принадлежит к району
распространения древних озерногляциальных и озерных отложений,
характернейшим представителем которых являются тонкослоистые
ленточные глины. Долина Волхова детально изучена в связи
с сооружением Волховской ГЭС. Верховья Волхова
образовались путем захвата молодой эрозией одного из притоков
63

р. Вишеры. На рис. 27 представлен продольный разрез долины
от истока до устья. На расстоянии около 20 іш от истока река
вступает в древнюю озерную котловину, выполненную
ленточными глинами и песками, подстилаемыми мореной. Озеровидное
расширение протягивается на 60 км; далее долина имеет
значительно более узкую пойму, причем у села Пчевы река входит
уже в область распространения девонских отложений,
представленных скальными породами. Эрозионная кривая здесь
недостаточно разработана. При пересечении девонских пород
образовались пороги. Ниже долина еще более суживается и углубляется,
река сечет коренные породы кембро-силура. На этом участке
С:
Озеро
Ладожское
большая роимо,
р Волхова
'Древняя озерная
¦'/.у/г.
40
80
у////т/////*'
м
-40
:го
о
И Левом
я Cujjyp
240 км
Немдрий
Рис. 27. Схематический профиль древнего рельефа вдоль р. Волхова и о.
Ильмень (по Н. Соколову)
построена Волховская лтлотияа, основание которой локоится на
известняках. і$
Описанная долина весьма показательна в том отношении, что
выявляет многообразие строения долин этого края. Древним
озерным отложениям принадлежит значительная роль в
строении долин; но при этом не следует забывать, что в основном
распределение и глубина древних озер определяются древним
доледниковых* ландшафтом, характер которого передает рис. 27.
Древняя выполненная озерная котловина, пересекаемая долиной
Волхова, вполне аналогична по размерам современному озеру
Ильмень.
Кроме северо-западного района озерногляциальные отложения
широко развиты вдоль подножия Северного Урала, где тянется
низменная полоса, сложенная валунно-галечниковым материалом
и представляющая собой заболоченное пространство. Таков
например характер Камско-Печорского водораздела; сооружением
нескольких плотин предполагается совершенно. затопить этот
водораздел и таким образом осуществить Камско-Печорский
водный путь.
Область мощного развития флювиогляциаль-
ных и древнеаллювиальных отложений. К юго-
востоку от области последнего (вюрмского) оледенения
простирается широкая зона, характеризующаяся мощными
накоплениями песчаных и супесчаных грунтов, принесенных талыми водами
64

ледников и древних рек. Несмотря на многообразие
геологического строения и состава коренных пород этой
обширной области, ее речные долины в подавляющем
большинстве случаев имеют общий признак, а именно современные
долины следуют древним доледниковым долинам, выполненным
50-
40-
30
го-
ю-
0J
:Я
г*.., Mh?
h-^3fii{
ГГ^Лй
,." л01 »
"^- "--«ой
¦Ур__грунт. дЬд-
::^:^Й
- — г zj Аллювий современный пт,
(пойменная терраса) *і
Морена
Масштаб горизонтальный
ла! Щ^Ъ Аллювии древний Гу
и і & • ¦¦> ¦ °'т 7 w ? надпоим террасы) и.
Флювио - глщиальные и SB О
rft
0,г
террасы) ц. ь •'•: -' :1 дрвйне-плврн образования
Делювийсрш8р№, и дредний j3 ШЩШ Верхне-юрские пески ¦
ЬО
іийм
Рис. 28. Геологический профиль по оси плотины на р. Клязьме у с. Чеверово
(из материалов Института Водгео; составил инж. В. Попов)
флювиогляциальными и древенеаллювиальными отложениями.
Долины имеют несколько террас. Обнажения коренных пород весьма
редки и приурочены к овражной сети, отдельным выступам
доледникового рельефа или к молодым участкам долин. Особенно
характерны долины, проложенные в мощных древнеаллювиаль-
ных наносах; здесь лениво текущие реки в пологих, слабо
оформленных заболоченных долинах, вовсе не обнажают
коренных пород. Таковы долины Припяти, Десны, рек Мещер-
<5 Методика геол. леследов.
65

ской низины, низменности Шексны и Мологи и т. д. Подобные
долины образуют достаточно определенный тип, который можно
назвать долинами низин. Значительно отличаются от них долины
в холмистой местности, где
распространение древнеаллюви-
альных отложений сравнительно
невелико и встречаются выходы
коренных пород. Геологический
разрез долины Клязьмы (у с. Че-
верово, к северу от Москвы)
служит примером долин этого
типа (рис. 28). Долина хорошо
оформлена. В основании
располагаются юркие пески, на
которые налегают в пределах
склонов долины флювиогляциальные
пески и морены, а в пределах
поймы — современные и древние
аллювиальные отложения.
Совершенно своеобразный
характер носят долины в области
развития сыртовых отложений,
покрывающих Заволжье южнее
широты г. Куйбышева, примерно
до широты г. Новоузенкса.
Генезис сыртов не может
считаться вполне установленным и
является предметом дискуссии,
но обычно принимают, что эти
отложения связаны с флювио-
гляциальными потоками. В
периоды трансгрессий древнего
Каспийского моря последнее ин-
грессивно заливало
существовавшие долины, отлагая в них
свои песчано-глинистые осадки.
Благодаря этому в основании
долин и в террасах залегают
слои морского происхождения,
склоны же сложены сыртами и
их дериватами. Приводимая
схема строения долины р.
Большой Узень в пределах развития
сыртов иллюстрирует сказанное
(рис. 29).
в) Долины областей с
маломощными
ледниковыми отложениями или отсутствием таковых.
Как указывалось, в областях, непосредственно подвергавшихся
оледенениям, ведущее влияние на выработку долин оказывал
нпнафоігшо
апцоппизоц
Рис. 29. Схема строения долины
р. Б. Узень в среднем течении (из
материалов Института Водгео;
составил М. Жуков)
66

древний рельеф; еще значительнее его роль там, где ледников не
было. Северная часть нашей равнины, как отметил еще В. Ласка-
рев, представляет собой остаточную равнину, на которую
насажены ледниковые, водные и эоловые формы рельефа. Этот
насаженный рельеф оказал существенное влияние на развитие
гидрографической сети и на выработку речных долин. Южная часть
равнины, не покрывавшаяся ледником, является более древней
геоморфологически и имеет типичный эрозионный рельеф.
Благодаря малой мощности четвертичных отложений долины
южной области врезаны в коренные породы. В некоторых местах
наблюдаются два направления долин — первоначальное,
возникшее еще в конце третичного периода, и позднейшее,
обусловленное современными орографическими условиями. Большая
длительность эрозионных процессов привела к глубокому
расчленению рельефа. Местами водоразделы между долинами
перепилены и образовались сквозные долины, некоторые
возвышенности рассечены на множество обособленных частей.
На выработку речных долин южной области оказал влияние
целый ряд факторов. Подобно долинам севера долины южной
области сопровождаются рядом террас, связанных с изменением
климатических условий и эпейрогеническими движениями в чет-
вертичгіый период. Изменения условий стока ледниковых вод по
древним долинам Днепра, Дона и Волги находили свое
отражение во всех более или менее значительных долинах,
принадлежащих системам данных рек. Трансгрессии и регрессии Каспийского
моря также оказали существенное влияние на формирование
долин Волжского бассейна.
2. Инженерно-геологические типы речных долин
Из различных видов гидротехнических сооружений,
приуроченных к долинам рек, наиболее ответственными являются
плотины. Таким образом инженерно-геологическая классификация
долин должна прежде всего отвечать задачам плотиностроения
и должна учесть целый ряд природных условий, которые можно
свести в следующие группы: 1) условия залегания пород
(различные типы дислокаций, переслаивания, несогласия в залега:-
нии и пр.); 2) генезис пород — коренные породы (изверженные,
осадочные, метаморфизованные) и наносы (осыпи, делювий,
аллювий, пролювий, эоловые отложения и пр.); 3) литология
пород в связи с их инженерно-геологическими свойствами—
скальные породы и рыхлые породы (от галечно-валунного
материала до тончайшего ила); 4) гидрогеологические свойства
пород — (водоупорность, водопроницаемость, растворимость);
5) условия залегания подземных вод.
Построить всеобъемлющую классификационную схему при
таком обилии и разнообразии признаков — значит создать
чрезвычайно громоздкую и практически неприемлемую
классификацию чисто формального характера. Поэтому необходимо
выделить ведущие признаки, опустив детали.
5*
67

Основным признаком инженерно-геологической классификации
речных долин нужно считать несомненно мощность наносов,
понимая под наносами преимущественно молодые аллювиальные,
пролювиальные и делювиальные отложения. Мощность наносов
на склонах не вводится в классификацию во избежание
усложнения последней. Мощность наносов определяет как тип
сооружения, так и методы геологического исследования створа. При
малой мощности наносов (до 5—6 м) в дне долины плотина
основывается на коренных породах; при большой мощности
приходится довольствоваться возведением сооружения на
наносах или проектировать особые типы глубоко опущенных
оснований. Задачи, содержание и объем инженерно-геологических
исследований при этом резко усложнены; изменчивость состава
наносов обусловливает сгущение разведочных выработок,
увеличение объема экспериментальных и-лабораторных исследований.
Приняв за основу деление долин на две большие группы:
1) долины в коренных отложениях с мощностью наносов до
5—6 м и 2) долины в наносах, мы можем первую группу
классифицировать далее П'О литологическому признаку, а именно
различать долины в скальных породах и нескальных
(глинисто-песчаных) породах. ч"
Скала требует совершенно иных расчетов основания
сооружения, чем рыхлые породы. Вместе с тем литология пород
определяет назначение И методику опытных и лабораторных работ,
а также выбор типа бурения (колонковое, ударно-вращательное).
Скальное основание может быть однородным или неоднородным.
В первом случае исследования весьма упрощаются как по
содержанию, так и^ по объему работ, поскольку задача
исследований сводится по существу к установлению зоны выветривания.
Во втором случае (переслаивание скальных пород)
первостепенное значение приобретают условия залегания пород. Если при
горизонтальном залегании слоев плотина может быть основана
на одном из них, удовлетворительном по
инженерно-геологическим свойства^, то система разведки достаточно элементарна;
при диелоцированности же пластов возможны различные случаи
залегания, из которых одни благоприятствуют, а другие
затрудняют возведение сооружений. Инженерно-геологическая съемка
и разведочные работы отличаются в дислоцированных районах
особой детальностью и сложностью.
Различные случаи положения долины относительно
тектонических элементов залегания представлены в табл. 6. Табл. 6
показывает, что, при прочих равных условиях, в смысле
инженерно-геологических свойств пород наиболее благоприятными для
строительства плотин оказываются: из долин, направленных по
простиранию,— моноклинальные долины, а из долин, секущих
слои вкрест простирания,— те участки, которые имеют
супротивное падение слоев, а также участки согласного падения при
большом угле последнего. Наименее выгодно положение плотин
на осевых участках складок, особенно антиклинальных. Здесь
мы не рассматривали диагональных долин, являющихся, вообще
68

говоря, малоблагоприятными, поскольку плотина окажется
основанной на различных слоях, пересекающих долину под
некоторым углом. Участки сбросов, особенно продольных, для
строительства плотин крайне опасны.
Растворимость пород является важной характеристикой
скального основания. И гранитный массив и кавернозные
карстовые известняки будут со строительной точки зрения скалой,
однако скалой далеко не одинакового качества. Если в
гранитах вопрос об основании плотины разрешается сравнительно
просто и инженерно-геологические исследования сводятся по
существу к установлению зоны выветривания с интенсивной
трещин оватостью, то при исследованиях растворимых закарстован-
ных пород могут возникнуть большие трудности. Здесь
потребуется целая серия экспериментальных работ (полевых и
лабораторных) для получения данных о трещиноватости пород,
растворимости, водопроницаемости. Поэтому в классификацию
скальных пород вносится признак растворимости.
Группа долин, сложенных в основании коренными
нескальными песчано-глинистыми породами, должна также
классифицироваться по признаку однородности пород, так как это
определяет условия устойчивости сооружения. Здесь возможны два
крайних типа—порода глинистая (обеспечено водоупорное
сопряжение плотины) и порода песчано-гравелистая (фильтрующее
основание).
Породы, часто переслаивающиеся, вообще говоря, менее
благоприятны для возведения плотин; вместе с тем они требуют
значительно большего объема опытных и лабораторных инженерно-
геологических работ. При частом переслаивании вопросы
тектоники приобретают первостепенное значение, определяя степень
сложности геологических условий и необходимость детализации
исследований.
Переходя к долинам, сложенным наносами, примем в качестве
главного признака их классификации мощность наносов в дне
долин. Действительно, если мощность наносов не превышает
40 м, то при современном уровне строительной техники имеется
возможность сомкнуть тело плотины путем водонепроницаемой
диафрагмы с такими коренными породами, которые пригодны
для этой цели в смысле своей водоупорности. Отсюда
необходимо различать долины, в которых аллювий подстилается
водоупорным пластом, от долин в водопроницаемых коренных
породах.
Если мощность наносов превышает 40 м, то состав и условия
залегания коренных пород обычно не являются предметом
изучения, зато тем важнее установить строение самих наносов.
Инженерно-геологические исследования в этом случае должны быть
весьма детальными и включать в свой состав большое количество
экспериментальных работ.
В табл. 7 дана классификация поперечников речных долин
с инженерно-геологической точки зрения, там же приведены
69

= я
с: Р
Я -
§15
я s «
w 3 о
ч о >о
° ч °
И О
_ о -
о о
Я >ч
ч к-
га К
Я О
~ s s
я о.
^ з- J
П О
S
2
О
Я
№
и
Н
2
ев
О
о
*"
л.
га
?Г
>>
о
л
и
<и
3
о
Я
о-
2
О
о
•*
и
Си
о
с
о
S
д й> Я
Р Л -
И
IS
та к
ч ж
з о
о
га
[Г
в*
о
« _
5 «
_ Я С;
и О. о С
Й « Я
X и
Л о
ч х
га д
И (X)
Ж с;
Ч \D
Йб О
к а.
* «
га га
о &
я о
ч га
О Я
н- О
О *
н
2 та
в-
?§
« Ч 2
я ч
я
га
ч
аі
ч
и
я
га я
сг
S ч
га я
ГО и
О
Ч
О
О
я я
§ s
5 га
Ж Си
О
2 И
о ° *
ims.
Я — С
газ
О- я -
я н 5
И СС Си
и к с
ago
- о
О га
я ч
ч
а» а) «
ч и с
Ч ч
га о
га
ч
О
ЕЙ
га
г
- - а* Й
Силе га s
га я ь- *
с та ? 5
ич о га
Я
я
я
га
ш
о
о
ч
о
а
о
с
S л
3 н
2S
31
= ,§
о си
с ч
-і
_ га
2 Си
х *=* я
3 „, =* х
и «и га а;
Я 3 D- Я
я ^ са
« л ? о
S ч ^ ч
Я •&>-,
О* о
С «J
X 3
Р 2=
&5
-^
CHHHediiiooda
Хконээьиноінэх OH4if3iriredeii иниуоігэинэігяееіивн
я з s
* Я et
- о °
з* 5 °
О = «
-г?в
*-f О о
о ° я
^ ^ О
2 ?*
з: '-> га
V Си
4 о
Й °-
я qj -;
(U Ч
я К °
h ^ Я
Я е;
я^*>
* S Д W
Я ?.? Е
g-g 3 ЕГ
g и « га
Р 2 Си
:; д и н
га ja
5 и л ч
"Й ж К s
S л —
ы <и 3 5
О Я а о
г" Я ^
икса
>- = § S
и S Я
oiHHeduxoodu
70

о
я
«Г
ЕВ
X
а>
а
о
о
и
X
о
° к
и =
я g
«с «и
?я
a g
* я
« о
«g
3=2 Q.
IS h
f- ч
к s
&«•
g-
*Э
>o x
а> я
r- O.
О С
о о
•V (-1
s^
и
со и
г о
s
4
1.
S
4
о о
4 ч
в&
t- s
S s
5 я
s *
Ш О.
x
g =
s&
и о
«3
3 с
к _
Н X
к S
5 w
а. то
с о-
?5
<5 ^ «
4 s о
ш 2
Я X та
м a 3
о is Г
н па
си
а.
с
en
а)
о
ч
а
си
я
a
си
са
С
СО
О
S
со
(-
О
с
>>
U к
я
о 5
Г? ч
S
и
3
х х
х о
ехч
с е
о
Ч Я
ю ш
с*
CD CJ
О)
Ч Н
О <U
»о ^і
s я
45 S
«
*
Я
V
ч
?
S
N
t
^
tf
t^
:f
ч
X
о
ч
и
ч
1
ч.
*
>
\
<
:1
\ і\
ияіаеьХ эічнчігвниігж&ом
Хмохээьиноіхэі онсівігіяиігнэисіаи пниігоіг эннэігавсіпвн
J3
н
S
л
о
ч
и
ея
X
А
Ч
0)
н
S
>, tr
чэ
о
жет
о
Я
X
ев
X
ш
уело
X
л
Я
я
си
ч
CV
cd
а
нез
«=г
о
о.
о
с
л
ННОСТ
0)
ч
>о
о
а.
ся
я
я
со
ш
S
С( CL
СП
cd
*Q-
<и
а*-
в
о
09
<и
X
X
ее
1—
ч
п
CU
о
нталь
ризо
о
U,
X
со
S
ц
я
я
Hi
си
п
*ч
m
ЗХ
о
я
о
о
я
О*
hQ
фил
S
>»
я
ителі
cd
X
со
?
тся
чивае
рани
і—
о
X
Я
Я
2
ч
со
m
CJ
О
я
ч
СО
Я
О
S
О,
о
п

«с
=r
s
ч
H
s
О
ta
о
as
к
к
«
a
i>
с
о
с
3
t=
и
a>
s
S
u>
О
4
о
a>
¦
О
?
Я
a»
s
S
# 4 *
*'* +
V * *
v +
\>
V *
/ ¦
/4
f ¦S
/ *
/+ +
/ 4
/*¦ +
1 *¦ *
*"¦ . *
t 4
+ *
f 4
¦ <
¦ ^
> *
/ЛЛ*
t
+
+
+ i
*
+
*
¦ ¦
¦
*¦ +
+ +
+ *
+,
A
¦
\ *
> * *
,¦ *
» # <
> <f¦¦¦¦
¦ .
#¦
* .
> *
* .
> ¦
¦ ¦ *
»¦ ¦
¦ ¦ ¦
¦
эииэепинойцояоя Hffodojj
wttodou pnHdou^otrog
4)
3
s
A
4
со
U
3
о
a
о
a
§•
J9
И
CJ
О
X
О
Я
К
3
5
03
s
к
о
4
H
о
s
О
8-
m
a>
a.
с
x
09
О
w
о
X
eg
В
CO
ю
72

О)
X
Си
О
с
о
о
CQ
су
3
S
а>
то
Я"
?
О
О.
С
О
о
си
3
s
*=?
О
D.
О
S
О
п
о
о
(N
S
о.
о
2
X
S
ч
о
J)
и
о
и
ЕС
МОЩ
„
м
№
К
S3
а;
*
о
ч
н
о
н
S
=1
О
к
и
рево
с
о
К
со
О
и
О
a
«
CD
К іЛ
73

ч
ТО
Н
<U
К
я
О)
о
о
нэонгн aiqHtfodoHtfQ
то
а-
&
В
о
Q.
в
ві
В
о
Ч
О
й
3
г=С
О
О,
о
в
<и
2
&з
В
<и
о-«
о а
^ з
*—S
га
QJ
2
3
(U
ица
SB
о
о.
с
о
е*
О
03
а
ы
о
а.
о
с
(U
2
Ш
ЕС
CU
а.
о
Ь=
j^V
о
:тгтттттітттптт
ічэонен 9ічніГ0(іонігоэ{4
о
О)
О)
К
О)
3
о
с»
о
В
та
X
о
л
н
о
О
В
о
сч
3
еа
а>
а,
в
со
о
о
о
a
та
К
О
ь
та
a
2
в:
та
со
2
в
S
гз
О
et
ч
3
в
л
та
s
а
и
то
и
о
в
та
па
х
3
я
л
ч
та
В'
ю

идеальные схемы строения типичных поперечников 1. Разумеется,
в ряде случаев природные условия весьма значительно
отклоняются от тех схематических построений, которые даны в таблице.
При наличии любой схемы программа инженерно-геологических
исследований должна строиться индивидуально, применительно к
данному конкретному участку и техническому заданию. Тем не
менее систематизация долин -совершенно необходима в качестве
некоторого отправного положения для разработки типовых
программ исследования. С этой точки зрения и следует рассмагри-
вать предлагаемую классификацию.
1іВ этой классификационной схеме отсутствует подразделение долин по
признаку условий залегания подземных івод. Этот признак в некоторых слу-
¦чаях может оказаться решающим при оценке инженерно-геолошческих
условий участков расположения плотин.

FJIABA III
t>
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
1. Основные задачи и общее направление исследований
Для составления схемы использования реки необходим
некоторый минимум сведений по геологии и гидрогеологии района
в" целях предварительного освещения инженерно-геологических
условий намечаемых плотин и водохранилищ. Эти сведения
в основном черпаются из литературных источников и некоторых
архивных материалов, дополненных результатами рекогоносци-
ровочного обследования района.
Систематические инженерно-геологические исследования в
стадии изысканий для составления проектного задания
начинаются с производства инженерно-геологической съемки, под кото*
рою подразумевается комплексное исследование геологии,
геоморфологии и ги;|рогеологии района. Для составления
проектного задания необходимы данные, характеризующие
геологическое строение и гидрогеологические условия большого
района, границы которого определяются рядом соображений
(см. ниже). Исследования должны охватить территорию
равномерно, так как применение выборочных исследований может
повлечь недостаточна объективную оценку района в целом
и пропуск таких участков, которые могут представлять
существенный практический интерес или окажутся впоследствии бе*
лыми пятнами, затрудняющими выяснение общей геологической
структуры района. Для получения общей геологической и
гидрогеологической характеристики района масштаб карты может быть
принят 1 : 25 000—1 :10О0О0, чем и определяется степень
детальности полевых работ. Известный минимум разведочных работ при
производстве этой съемки все же необходим, именно на
отдельных участках, где возможно ожидать разрешения основных
вопросов геологии и гидрогеологии района.
Лабораторные работы ведутся в минимальном объеме,
необходимом лишь для общей литологической характеристики гарных
пород и состава подземных вод.
Большое значение имеют предварительные камеральные
работы по учету и освоению материалов ранее производившихся
исследований (литературные и архивные материалы). Обработка
76

этих.данных позволяет уточнить объем и характер исследований
и составить рабочую программу проведения их. Эти же данные,
как указывалось, являются основными для составления схемы
использования реки.
При составлении схемы и в процессе дальнейшей съемки
устанавливаются варианты расположшия створов плотин. На
намеченных участках производится детальная
инженерно-геологическая съемка с масштабом картирования в пределах
1 : 10 000—1 : 1 000, а в некоторых случаях даже в масштабе
1 :500. Детализация съемки может потребоваться на участках,
особенно сложных по геологической структуре, выяснение
которой необходимо^ для характеристики геологического строения
большого района, а также на участках развития оползней и
других опасных явлений и т. п.
Рекомендуемая ниже методика и'нженерно-геолашческой
съемки имееті в виду съемку мелких масштабов (1 : 25 000—1 :100 000),
(так называемая общая инженерно-геологическая съемка); в
конце главы, в специальном разделе, отмечены особенности
детальных съемок.
2. Подготовительные работы
Подготовительные работы заключаются в
1) сборе и учете материалов;
2) обобщении собранных материалов и составлении программы
исследований.
А. Сбор материалов
•Собираемые материалы могут быть отнесены к следующим
категориям:
1) топографический материал;
2) литературные и архивные материалы по геологии,
геоморфологии и гидрогеологии: района;
3) литературные и архивные материалы по метеорологии,
гидрометрии и гидрологии района;
4) геологические коллекции.
Кроме перечисленных материалов геолог должен подробно
ознакомиться с имеющимися проектными предположениями в
отношении разбивки реки на бьефы, распределения подпорных
'горизонтов, типов сооружений и т. д.
Имеющиеся по району карты, изданные и находящиеся в
архивах, начиная от общегеографичесшіх обзорных карт вплоть
до детальных планов, освещающих топографию отдельных
участков, должны быть собраны, а архивные материалы
скопированы.
Весьма ценными являются отдельные данные по гипсометрии
района. Эти данные должны быть выписаны и скопированы.
В результате сбора картографического и гипсометрического
материала полезно нанести площади отдельных съемок, положения
реперов и нивелирных ходов на общую карту района. Подобт
77

ная сводная карта приобретает справочное значение не трлько
для работы геолога, но и служит документом, определяющим
характер картографического материала, с которым геолог
приступает к инженерно-геологической съемке.
Поскольку от полноты охвата литературного материала
зависит рациональная постановка инженерно-геологической съемки,
освоение литературы составляет ответственный раздел
подготовительных работ. Отправными положениями, от которых следует
исходить при сборе литературного материала, являются
соответствующая консультация авторитетных специалистов-геологов и
общие сводные труды, в которых приводится библиография.
Таковы например фундаментальная монография акад. А. Д.
Архангельского «Геологическое строение ОООР», большая
¦монографий акад. В. А. Обручева «История геологического исследования
Сибири», труд проф. А. <Н. Семихатова «Подземные воды1 СССР».
По некоторым областям имеются каталоги буровых скважин,
использовать которые совершенно необходимо. Документация
собираемого материала выражается в снятии копий чертежей,
выписках, конспектировании.
Многочисленные геологические исследования последних; лет,
производившиеся различными ведомствами и организациями,
опубликованы лишь в виде 'исключения и, как правило,
хранятся в архивах учреждений. Этот материал особенно интересен,
поскольку часто содержит данные бурения, полученные при
разведках для строительства или при изысканиях полезных
ископаемых. Большой материал накоплен в ЦНОТРИ (Ленинград) и
районных геологических трестах Главного геологического
управления.
Необходимо осфбо отметить важное значение
инженерно-геологических заключений и экспертиз, имеющихся по
'интересующему исследователя району.
Необходимо также собрать и проработать метеорологические
(особенно по осадкам и влажности воздуха) и гидрометрические
материалы (расходы рек, коэфициенты стока, высота подъема
воды при паводках).
В целях быстрой и правильной ориентировки в процессе
полевых исследований, особенно в вопросах .стратиграфии, геолог
должен внимательно ознакомиться с коллекциями горных пород
и палеонтологическим материалом исследуемого района,
поскольку ни одно даже самое подробное описание не может заменить
непосредственного знакомства с образцами пород.
Б. Обработка материалов и составление программы полевых работ
Сводка собранных материалов необходима как для
предварительных соображений но существу вопроса, так и для
составления программы полевых работ, поскольку 'собранные материалы
определяют общее направление исследований. Если оказывается
например, что интересующий район уже подвергался общей пла-
78

новой геологической съемке, то она вновь производиться не
должна; однако и в этом случае могут оказаться необходимыми
дополнительные исследования для выяснения некоторых
специальных вопросов гидрогеологии и геоморфологии.
В составляемой программе исследований должны найти
отражение:
1) целевая установка исследований;
2) метод инженерно-геологической съемки;
3) границы и1 масштаб съемки;
4) приблизительный объем вспомогательных разведочных и
лабораторных работ;
5) содержание и объем топографических и гидрометрических
работ.
Піри составлении программы необходимо подчеркнуть
специфичность задач исследований на основе технического заказа
проектировщика (предварительные наметки размещения ступеней
плотин, отметки бьефов водохранилищ, возможный тип
сооружений и т. д.). Без этих данных программа становится
оторванной от практических запросов. Геолог обязан выпукло отразить
в программе специфичные вопросы геологии и гидрогеологии,
наметившиеся в результате предварительной камеральной
проработки и требующие разрешения при полевых работах.
3. Производство полевых исследований
Методика производства геологической съемки к настоящему
времени достаточно разработана, а потому в данной работе
можно ограничиться указаниями на те особенности, которые
присущи инженерно-геологической съемке для проектирования пло-
тиін и водохранилищ. Определение границ и масштаба общей
инженерно-геологической съемки производится с учетом
высоты подпора проектируемых плотин, 'сложности геологических
условий района и степени теологической изученности района.
Если долина прорезает недислоцированный район, то ширина
полосы площадной съемки в каждую сторону от бровки незали-
ваемого склона долины должна быть не менее 1,5—2 км и не
более 5—б км; при этом съемка должна охватить зону оврагов,
впадающих в долину. В случае, если поблизости имеются другие
долины, отметки дна которых ниже отметки подпорного
горизонта водохранилища, необходимы маршруты и по этим
соседним долинам. Такие маршруты также необходимы в случае
неясности условий залегания, стратиграфии и литологии
отложений или сложности гидрогеологических условий. Ори наличии
карстовых явлений обследование смежной гидрографической
сети, могущей служить дреной, совершенно обязательно. То же
следует сказать и относительно районов сложных дислокаций.
Здесь инженерно-геологическая съемка должна в первую
очередь дать отчетливое представление о тектонике района и о&
отношении долины к структурным элементам.
Выбор масштаба инженерно-геологической съемки произво*
7&

дится в зависимости от сложности геологического строения
района.и его обнаженности. Так как общая инженерно-геологическая
съемка далеко выходит за пределы будущей чаши
водохранилища, по которой обычно составляются детальные
топографические карты, то эту съемку приходится производить по
топографическим картам мелкого масштаба, особенно в равнинных
районах, именно 1 : 50 000 < 1 : 42 000) и 1:100 000 (1:126 000),
а иногда и в масштабе еще более малом.
Чем сложнее геологическое строение, тем крупнее должен быть
масштаб инженерно-геологической съемки. Если район
дислоцирован, имеет сложную стратиграфию или если по долине
широко развиты современные геологические явления, могущие
угрожать сооружениям и водохранилищу (оползни, карст, обвалы
и т. п.), то в подобном районе следует применять крупный
масштаб съемки, желательно 1 : -25000 или даже еще крупнее.
При определении масштаба и площади общей
инженерно-геологической съемки необходимо помнить, что на участках
сооружений будут производиться детальные съемочные и разведочные
работы.
Если общая инженерно-геологическая съемка всего района
в мелком масштабе,, например 1 : 100 000, может достаточно
хорошо установить стратиграфию района, историю образования
речной долины и выявить участки, опасные в смысле
фильтрации, подтопления, оползней, обвалов и пр. (на которых потом
будут поставлены детальные съемочные и разведочные работы),
то необходимость инженерно-геологических съемок всего района
в более крупном масштабе (например 1 :25 000) совершенно
отпадает. .
Надо лишь еще раз подчеркнуть, что для общей инженерно-
геологической съемки крупного масштаба необходимо иметь по
всему району съемочных работ топографические карты того же
или даже еще более крупного масштаба. Цри наличии детальной
топографической основы лишь по площади затопления; обычно
совпадающей с ^лощадью распространения аллювиальных
террас, геологическую съемку в крупном масштабе по всему району
вести нельзя. Поэтому если по району намечаемых геологических
исследований не имеется достаточно точной топографической
карты соответствующего масштаба в горизонталях,
проектирующее учреждение должно организовать топографическую съемку
и передать геологу гипсометрическую карту до начала
геологических исследований.
Топографы, к сожалению, часто прибегают в целях ускорения
работы к значительным интерполяциям при построении карты,
оставляя без внимания 'исключительно важные для
геоморфологического анализа характерные формы рельефа.
Рис. 30 изображает два профиля по одному и тому же
склону долины. Верхний профиль составлен по данным глазомер-
но-барометричеекой съемки, а нижний — по карте
инструментальной съемки, имеющей горизонтали через 1 л*. Глазомерная
съемка выявила наличие отчетливо выражеевого в рельефе опол-
?0

зневого бугра высотой до 10 м, тогда как на карте,
составленной по (инструментальным данным, доказано плавное понижение
поверхности.
Исследования в дислоцированных районах очень сложны и
весьма ответственны, так как установление тектоники является
основной для всех последующих выводов (Практического
характера (выбор участков для плотин, вопросы фильтрации из
водохранилища). Маршруты (исследований должны быть составлены
таким образом, чтобы они по возможности были ориентиро-
Хоренной берег
Рис. 30. Два профиля склона долины реки:
а — по глазоиерно-барометрической съемке; б — по инструментальной съемке
ваны вкрест простиранию слоев; кроме того необходимы
увязочные маршруты, в частности для прослеживании контактов
отдельных маркирующих слоев.
Характер исследований индивидуализируется в зависимости от
расположения долины относительно тектонических элементов
(см. типы долин в гл. II).
При положении долины по оси антиклинальной складки
совершенно необходимо изучить соседние долины, врезанные до
слоев, слагающих борта и дно водохранилища (вопросы
фильтрации). При синклинальном залегании возможность фильтрации
через борта становится сомнительной, а потому полоса
площадной съемки может быть сужена, но должна охватить зону
притоков, достаточную для соображений о характере пород,
залегающих в основании долины. В случае моноклинальной долины
один склон ее идентичен условиям синклинали, другой
антиклинали, а потому ік ним соответственно относится сказанное об
этих долинах. При всякой долине, направление которой
совпадает с тектоническим простиранием, обязательно удлинить
полосу съемки на несколько километров вниз по реке за пределы
самого нижнего из возможных створов плотины; это позволит
составить представление о более глубоких слоях, которые
обнажаются рекой по мере углубления ее долины то течению.
*6 Методика геол. нсследов.
81

Исследование долин, направленных вкрест простиранию,
отличается тем, что основные маршруты должны быть
'ориентированы не перпендикулярно к долине, а вдоль ее. При исследовании
этих доіл;и(н съемка должна также захватить т соседние долины,
поскольку фильтрация может происходить по простиранию
отдельных слоев. По основной долине съемка распространяется на
несколько километров вниз и вверх от пограничных
поперечников, отсекающих возможное положение водохранилища, В
первом случае (вниз) ее задача — выяснить возможность
фильтрации в нижний бьеф (при 'согласно падающей долине) или состав:
подстилающих водохранилище слоев (при супротивной
долине); во втором случае ръемка выясняет условия фильтрации из
хвостовой части водохранилища в какое-либо понижение за
водоразделом (при супротивной долине) или же дает
представление о слоях, уходящих далее под дно долины в пределах
будущего водохранилища (при согласно падающей долине).
При дислоцированности района выбор благоприятных
участков расположения плотины является особо ответственной
задачей, поскольку условия устойчивости плотин и величина
фильтрации в обход сооружений окажутся весьма различными
в зависимости от положения плотины относительно элементов:
залегания (см. гл. II).
В процессе производств а общей инженерно - ге о лог и ч е ск о й
съемки не все детали тектонической структуры, разумеется,
могут быть уловлены, но выяснение общей схемы тектонических
условий долины и ее отдельных участков является
обязательной задачей этих исследований.
Литологиче^кая характеристика всех типов
пород должна бімть исчерпывающе подробна.
Литологическое описание нескальных пород должно заключать
характеристику состава и основных инженерно-геологических
свойств пород, поскольку они поддаются определению в
полевой обстановке. Для сыпучих- пород (валунного материала,
щебня, галечника, грввия, различных песков) указываются сложение,
степень однородности, размеры зерен, степень окатанности и
'минералогический состав. При описании глин отмечаются
-структурные особенности, степень песчаиистости, находящая
отражении е в физических свойствах глин («жирная», «тощая» глины),
иловатость, битуминозность, степень уплотнения (мягкие
плотные, сланцеватые глины), пластичность, вязкость, трещиноватостьг
наличие включения углекислой извести, гипса и других солей
и т. п. Полевое описание не исключается даже самыми
детальными лабораторными исследованиями; лишь в естественных
условиях можно подметить структурные особенности пород,
распределение всевозможных прослоек и т. п. Например лишь в
полевой обстановке можно выяснить, как распределен гипс в породе
(прослойками, гнездами или же рассеян в мельчайших
кристаллах по всей толще), от чего зависят инженерно-геологические
свойства пород. Иногда трещиноватые' глины являются водо*
носными в такой, мере, что их воды даже служат источник
82

ками водоснабжения (например Цемесская долина близ
Новороссийска). Эти же глины при испытании, ів лаборатории
оказались бы .практически водонепроницаемыми, так как отдельные
образцы могут не дать правильного представления о
трещиноватости породы.
При описании обнажений скальных пород после общей1
характеристики минералогического состава:, структуры, текстуры,
излома, содержания примесей и включений, цементирующего
вещества (для песчаников и конгломератов) и т. п. исследователь
должен обратить особое внимание на инженерные свойства
пород, в числе которых важнейшее значение имеет трещи но в а-
тость, изучение которой имеет особое значение для
разрешения вопросов фильтрации из водохранилища, в частности
в районе плотины.
Без выяснения генезиса трещиноватости невозможно подойти
к обобщению единично наблюдаемых фактов и тем самым
распространить отдельные наблюдения на более щи менее
обширную территорию. В генетическом отношении можно различать
следующие основные типы трещиноватости:
A. Трещиноватость, связанная с отдельностью изверженных
пород, особенно при глыбовой, столбчатой іи шаровой
отдельности. При наличии нескольких эффузивных потоков между ними
часто имеются пустоты, достигающие в зоне выветривания
крупных размеров (вулканические пещеры).
Б. Трещиноватость напластовании в осадочных и некоторых
метаморфических породах, проявляющаяся преимущественно в
зоне выветривания; если породы растворимы, то по
напластованию их происходит наиболее энергичное карстообразование,
проникающее на значительную глубину.
B. Трещиноватость тектонического происхождения, сильно
повышающая фильтрационную способность горных пород, обычно
это система .пересекающихся трещин, особенно если район
подвергался повторным дислокациям. Наиболее значительна
трещиноватость в осевых частях складок и в зонах разлома,
Г. Трещиноватость, связанная с процессами выветривания, она
имеет особо важное значение для гидротехнического
строительства, так как процессы выветривания нередко настолько
разрушают породу, что ее водопроницаемость резко (возрастает и
порода иногда распадается на отдельные глыбы, находящиеся
в неустойчивом положении.
При инженерно-геологической съемке следует установить
характер распространения процесса выветривания («языки»,
«карманы», отдельные пятна), пользуясь естественными обнажениями,
а в особенности искусственными разрезами, как-то: карьерами,
шурфами и т. п. В последнем случае граница зоны выветривания
выступает особенно отчетливо.
При описании трещиноватости крайне важно установить
преобладающие направления трещин и характер их заполнения.
Если например трещиноватость ориентирована нормально к
долине и поблизости проходит параллельная долина, то это являет-
6*
83

ся уже сигналом в смысле (возможной1 фильтрации из
водохранилища, При выборе участков для плотин следует учитывать,
что здесь наиболее опасна трещиноватость, направленная
параллельно и диагонально к течению реки, так как при этом
облегчается фильтрация в нижний бьеф. Однако часто трещины
скальных пород бывают в той или иной степени заполнены. Благодаря
циркуляции подземных вод и отложениям из них химических
соединений трещины могут быть совершенно закупорены этими
отложениями, которые образуют таким образом разнообразные
жилы вторичных минералов. Сбросовые трещины обычно
выполнены обломками» и брекчиями трения, находящимися в
различной степени цементация; Карстовые пустоты могут оказаться
безвредными в отношении фильтрации из водохранилища, если
они выполнены нацело глинистыми продуктами разрушения
известняков \ Указание на трещннюватость без характеристики
степени заполнения іи материала этого заполнения явліяетоя
неполноценным в смысле инженерно-геологических выводов.
Помимо общей трещиноватости пород, вызванной давлением,
скручиванием и разрывом- пластов, большое значение имеют
отдельные крупные тектонические трещины, возникающие при
дизъюнктивных дислокациях. Эти трещины, характеризующиеся
большой глубиной, секут серию пластов по различным
«направлениям и могут проводить большие количества воды, если не
заполнены водоупорным материалом. Кроме того по трещинам
могут подниматься глубокие воды, состав которых может оказаться
вредным для бетонных сооружений. Трещины в скальных
породах, заполненные^ глинистыми отложениями, менее опасны
в отношении фильтрации, но зато могут оказаться плоскостями
смещений после возведения тяжелой плотины. Поэтому все
тектонические трещины должны быть тщательно описаны и за-
картированы.
Изучение г и д р о г е о л о г и ч е с к и х у с л о в и й р а й-
о«а имеет основной задачей освещение вопросов фильтрации
из водохранилища1 и подпора /грунтовых вод. Здесь необходим
комплекс гидрогеологических исследований, включающий
гидрогеологическую съемку, разведочные и лабораторные работы.
В -стадии предварительных исследований эти вопросы должны
получить лишь качественное освещение, а потому исследования
возможно ограничить съемочными работами, сведя до
минимума разведочные и лабораторные работы. В первую очередь
подлежит выяснению гидростратиграфия района, т. е. приуроченность
подземных вод к тем или иным стратиграфически
охарактеризованным горизонтам; (Опорным материалом здесь являются
данные по источникам, а также по колодцам и буровым
скважинам.
Для определения условий фильтрации из водохранилищ
существенно установить положение уровня подземных вод на водо-
1,На участке плотины впрочем эти ©ьшолнення могут быть уничтожены
под действием напора воды.
84

раздельных участиях. Поэтому кроме самого тщательного
описания и картирования источников по долинам рек следует
обратить особое внимание на получение данных об уровнях
воды по существующим колодцам или скважинам,
расположенным на водоразделах.
Все естественные выходы подземных вод, колодцы, скважины
должны получить нивелировочные отметки (в крайнем случае
путем барометрического нивелировании). Совершенно
обязательно выяснить литологинееюий -состав водоносных пластов,
дающих источники ил/и эксллоотируемых колодцами и скважинами,,
установить стратиграфическое положение этих пластов и
химический состав воды. В некоторых случаях химический состав
подземных вод отдельных слоев настолько характерен, что при
помощи химического анализа удается установить участки, где
эти водоносные горизонты изолированы друг от друга и где
они перемешиваются. В районах, сложенных трещиноватыми
породами, доволыио часто наблюдаются поглощение речных вод
и выход их ключами ниже по течению реки. Здесь
происхождение ключей может быть доказано химическими анализами, если
речные воды достаточно резко отличаются .по составу от
подземных вод.
Кроме химического анализа должны производиться
определения температуры источников', что зачастую позволяет судить о
генезисе источиикоів. Величины скоростей движения' и дебита
подземного потока могут быть установлены лишь в результате
специальных опытных или лабораторных работ. Тем не менее
попутно с .производством съемки можно собрать интересный
материал, косвенно характеризующий водоносные слои в
отношении водопроводимости пород и дебита потока, производя
замеры производительности ключей.
Сумма дебиітов отдельных источников, выходящих вдоль
склона долин, обычно менее истинной производительности потока,
так как в наносах склонов подземные воды разделяются на мно^
гочіиеленіные струйки, часть которых выходит к самой реке или
поглощается аллювиальными отложениями. На отдельных
отрезках течения реки при помощи гидрометрических наблюдений
за расходом реки можно судить о характере взаимоотношений
между рекой іи подземными водами, в частности о примерном
дренаже подземных вод на отрезке между створами. Для
характеристики дренажа подземных вод створы должны быть
выбраны там, где мощность аллювия незначительна. Наиболее
целесообразно производить измерения расхода рек в зимнее время
* или после длительного периода без осадков, когда фактор
поверхностного стока почти исключается.
Изучение притока (или оттока) грунтовых вод имеет значение
в качестве известной ориентировки для суждения о
гидрогеологическом режиме будущего- водохранилища. Сказанное особенно
относится к участкам долин, сложенных сильно трещиноватыми
породами і(в частности закарстованными), где иные методы
определения расхода подъземного потока весьма затруднительны,.
85

так как лабораторные методы здесь неприменимы, ¦ а
производство специальных 'опытных откачек и нагнетаний дает лишь
весьма приблизительную характеристику водоносности и связано
с большими затратами (подобные исследования производятся
лишь при детальных изысканиях).
Известную характеристику водопроводимости пород дают
сведения, собранные по действующим буровым скважинам и
колодцам. Здесь следует отмечать примерный дебит іи
соответствующие ему 'Понижения уровня воды, а также времся, 'необходимое
для восстановления уровня до исходного положения.
Характеристика режима подземных вод дается главным образом на основе
расспросов населения, а-потому является весьма приблизительной.
Во всяком случае следует собрать данные о подъеме уровня
грунтовых вод и подтопления подвалов вследствие подпора
грунтовых вод рекой при паводках. Повторные наблюдения
расходов отдельных типичных ключей и ручьев, уровней воды в
колодцах и т. п. могут дать интересный материал для суждения
о режиме подземных вод. іВ некоторых случаях представляется
целесообразным приглашение наблюдателей, которым и
поручаются указанные работы по ключам, ручьям и колодцам. Особенно
ответственно изучение режима подземных вод на участках,
намеченных для строительства. Здесь организуются специальные ста-,
ционарные наблюдения, речь о которых будет ниже в главе VI.
Карстовые явления, свойственные известнякам,
доломитам, гипсам, являются грозным предостережением для
строительства плотин и устройства водохранилищ, поскольку фильтрация
из водохранилищ может быть колоссальна. Кроме того
свойственные карсту провалы могут угрожать устойчивости'
сооружения. $
Изучение карста ведется с широким применением
геоморфологического метода, картируются и описываются все характерные
формы карста: бессточные впадины, отдельные воронки,
колодцы, пещеры, карстовые поля. Как известно, формы карстовых
образований являются одновременно выражением степени
зрелости карста, его положения в карстовом цикле и следовательно
степени активности современного процесса. Однако необходимо
учитывать, что может иметь место существование различных
морфологических типов карстовых образований на некотором этапе
развития карста. Так, в стадии дряхлости карста в отдельных
точках могут 'Сохраниться или развиться вновь такие формы, как
карстовые колодцы, по'норы, по которым пойдет фильтрация из
в о дохрани лип ца. Р аств ор ение п оро д обычно при у роч ено л ибо
к плоскостям напластования либо «к тектоническим трещинам, и
при наличии этой зависимости таковая должна быть замечена
геологом. Карстовые процессы происходят выше уровня
подземных вод, т. е. обычно выше, уровня реки. В случае, если в
прошлом эррозионная сеть была врезана более глубоко, то закарсто-
ванными могут оказаться породы, залегающие значительно ниже
уровня современных рек (древний карст). Отсюда важно
установить хотя бы по общим геологическим признакам, определяющим
86

историю долины, сколь глубоко были заложены древние долины,
в том числе и соседние. Весьма полезно собрать сведения о
колебаниях уровней карстовых озер, появлении и исчезновении
ключей, колебаниях дебитов источников и т. п.
Гидрометрические наблюдения за расходами рек, даж проведенные в порядке
летучих единовременных замеров, помогут выявить участки, на
которых происходят поглощение воды или обратный выход
карстовых вод. Все эти данные служат известной характеристикой
интенсивности карстообразования.
Большой раздел инженерео-геолопи'ческой съемки составляет
описание современных ф и з и к о-г е о л о г и ч е с к и х
явлений, вызывающих деформацию склонов. Сюда относятся
снежные лавины, обвалы, селевые потоки, оползни, размывы берегов,
смывшие. Все эти процессы в конечном итоге ведут к
уменьшению емкости водохранилища, а кроме того некоторые из них
(например' оползни) представляют большую опасность для суще-
ствующда сооружений —¦ городов, фябриік, ' заводов, імостов
и т. д. После образования водохранилища эти процессы
претерпевают те или иные изменения: некоторые из них ослабевают,
другие усиливаются и лишь немногие оказываются
независимыми. Тем важнее в процессе полевых работ составить себе ясное
¦представление об этих явлениях в их естественном виде, не
нарушенном еще влиянием водохранилища, и таким образом
получить исходное положение для прогноза.
При производстве инженерно-геологической съемки
необходимо замаркировать участки обвалов, различая участки отрыва
масс, их передвижения и отложения. Признаками, которыми при
этом следует руководствоіваться, (являются: сильная выіветрелость
и рассеченность скал, наличие борозд, желобов, произведенных
катившимися обломками, нагромождения глыб и щебня в
основании склонов и т. д., независимо от непосредственного осмотра
необходимо также 'Собрать показания местных жителей.
В задачу инженерно-геологической съемки, проводимой в
горном или предгорном районе, входит картирование участков
образования переноса и отложения селевых в ы н о с о в;
необходимо' установить их примерную интенсивность. Здесь
обязателен контакт с гидрологами, в компетенцию которых входит
изучение вопросов стока, в частности ливневого.
Если обвалы и сели свойственны горным областям, то
оползни имеют повсеместное распространение. Задача, стоящая
перед инженерно-геологической съемкой, в связи с исследованием
оползневых явлений, исключительно ответственна, поскольку
оползни могут угрожать проектируемым и существующим
сооружениям. Положение оползневых зон должно быть по
возможности точно нанесено на карту; при этом на карте должны быть
выделены отдельные характерные участки и типы оползней.
В этом случае не следует ограничиваться имеющейся общей
картой, а дать специальные глазомерные абрисы оползневых
зон, захватив прилегающие ненарушенные участки. На абрисах
выделяются все морфологические особенности оползня, как-то:
87

зоны отрыва, террасы, бугры, уступы, ямы, трещины, места про=
садок и т. д. В дополнение к абрису следует составить
схематические профили с нанесением геологических данных и выходов
воды (ключи, заболоченности и т. д.). Рисунки должны быть
сопровождены детальным инженерно-геологическим описанием,
освещающим вопросы о причинах оползания и возможной
активизации оползневых явлений после наполнения
водохранилища. Второй вопрос естественно вытекает из первого,
и, лишь вскрыв причину (или комплекс причин) образования
оползня, можно ставить прогноз в отношении его будущего
поведения. Каждый оползень в пределе стремится к такой
конфигурации своего поперечника, которая приводит к
равновесию сдвигающие силы и' силы сопротивления в грунте. Многие
оползни давно бы прекратили свое движение, если бы река не
размывала их основание, уничтожая контрфорсы. Таким
образом работа рек активизирует оползневые процессы. При
образовании водохранилища условия образования оползней
меняются. С одной стороны, повышается уровень грунтовых вод,
что может вызвать образование новых поверхностей
скольжения; на больших водохранилищах сильно увеличивается прибой,
разрушающий контрофорсы. С другой стороны, уменьшаются
колебания уровня воды в реке (там, где не происходит
значительной сработки объема водохранилища) и скорости течения
реки, что способствует увеличению устойчивости склонов.
. Таким образом вопрос о влиянии водохранилища «а
оползневые явления весьма сложен и должен разрешаться геологом
в каждом конкретном случае на основании анализа
геологических, геоморфологических и гидрогеологических условий.
При съемке необходимо различать активные и
остановившиеся оползни.. Если оползень свежий, современный, то его
основные структурные элементы достаточно хорошо выражены
морфологически. Целый ряд признаков, как например наличие
трещин, покосившихся деревьев, столбов, строений,
свидетельствует об активности оползневого процесса. В древних,
остановившихся оползнях внешние признаки могут быть настолько
завуалированы последующими смыванием, размывом, отложением
наносов, что лишь с большим трудом геоморфологические данные
без разведочных работ укажут на существование оползневой
зоны. Производя исследования, .геолог должен
охарактеризовать степень активности оползней, но иметь при этом в виду,
что вопрос об опасности оползней после наполнения
водохранилища является вопросом в значительной мере независимым, так
как может случиться, что «умерший» оползень оживится, и,
наоборот, ясно выраженный оползень не усилится. Здесь делю
решается строением оползня, глубиной смещений, распределением
водоносных слоев, работой реки и т. д., и современная степень
активности оползня является лишь одной из характеристик,
правда, достаточно показательной.
Наряду с рассмотренными выше факторами, вызывающими
засорение водохранилищ, в том же направлении действуют про-
88

цессы смывания со склонов и эрозионная работа по долинам,,
впадающим в чашу водохранилища. Эти 'процессы более
медленны, но охватывают большое пространство, а потому в
конечном итоге более эффективны.
Процесс смывания в первый период существования
водохранилища является благоприятным фактором, так как
смываемые тонкие иловатые частицы грунта образуют в чаше
водохранилища противофильтрационную пленку, но со временем могут
произойти значительное засорение водохранилища и
уменьшение его полезной емкости (особенно в горных долинах). Для
освещения этого вопроса внимание геолога должно быть
направлено на изучение выветрелоети пород, характера .покровных
образований, почвенного комплекса, степени покрытий -района
р астите л ьн остью.
При инженерно-геологической съемке совершенно обязательно-
производить описание явлений размыва, наблюдаемого в
речных и овражных долинах (особенно в оползневых районах).
Участки размыва должны фиксироваться на карте и
сопровождаться лито логической характеристикой. Особое внимание
должно быть обращено на -процессы роста современных оврагов.
Весьма желательно производить глазомерную съемку,
сопровождаемую с барометрическим нивелированием, по дну некоторых
типичных оврагов в целях построения эрозионных кривых и
использовать эти данные для прогноза о возможности
изменения этих кривых после создания подпора и нового базиса
эрозии. При гидрологических исследованиях твердого стока геолог
должен дать совет гидрологу в смысле характерных точек
отбора этих проб на основании материалов инженерно-геологической
съемки.
В районах распространения явлений вечной мерзлоты к.
общим задачам инженерно-геологической съемки присоединяются
специальные задачи изучения термического режима грунтов.
Надо иметь в виду, что плотины изменяют этот режим,
во-первых, своим давлением, во-вторых, благодаря выполнению
долины большим или меньшим слоем воды в верхнем бьефе и,,
в-третьих, вследствие фильтрации в обход плотины. Все эти
факторы действуют в направлении утепления 'Основания и могут
вызвать таяние © слоях промерзлых грунтов. Это в свою
очередь может повлечь неравномерную осадку плотины и связанных.
с ней сооружений, в особенности если они возведены на
глинистых основаниях, а также прогрессирующую во времени
фильтрацию с образованием плывунов в песчаных отложениях. В
процессе производства инженерно-геологических исследований
должны быть описаны и закартированы все проявления вечной
мерзлоты.
Весьма тщательно следует изучить характер распределения
мерзлоты грунтов^ литологию мерзлых грунтов и
гидрогеологические условия — ключи, «талики» и т. д. Поскольку методом
съемки невозможно установить распределение мерзлотных
явлений в аллювии, залегающем ниже русла реки, здесь необходимо
89»

прибегнуть к разведочным работам (рис. 31). Имеется основание
полагать, что геофизические методы разведок в будущем
получат широкое применение для установления распределения
мерзлоты в толще пород.
Инженерно-геологаческая съемка не может дать
характеристики ¦сейсмичности района в той мере, ікак. это требуется для
проектировки плотин, но в обязанность геолога входят сбор
и геологическая интерпретация данных о происходивших
землетрясениях. Проектировщиков интересует как сила толчков, так
-—— Верхняя у нижняя границы
мерзлого слоя
Рис, 31. Геологический разрез поймы и русла р. Ингоды
X
и преобладающая векториальность иіх. Данные по этим
вопросам должны быть запрошены с ближайшей сейсмической
станции и увязаны по возможности с геологическим строением
района \
На выбор створов плотины и типа ее известное влияние
оказывает наличие * или отсутствие 'поблизости необходимых
с т р о'йма т е р и а л о> в. На инженерно-геологическую съемку
возлагаются поиски (месторождений стройматериалов и
выделение участков для дальнейших разведочных работ в этом
направлении. Геолог должен фиксировать участки, на которых
производится или производилась добыча стройматериалов, пользуясь
как личными наблюдениями., та,к и раеспросными 'сведениями. В
порядке общих геологических соображений следует отметить
качество и возможное распространение того или иного
полезного ископаемого и ориентировочные запасы. Для получения
образцов пород с последующей отсылкой их в лабораторию
полезно закладывать шурфы, поскольку с поверхности порода не
всегда достаточно характерна. Разнообразие применения отдель-
1іВ дислоцированных район их особенно сильные разрушения
приурочиваются к осевым зонам складок, а также к участкам дизъюнктивных
дислокаций.
90

ных видов строительных грунтов и
табл. 8.
камня можно видеть из
Таблица 8
п/п
1
2
Наименование
пород
Гравий
Песок
Применение в
строительстве плотин
Бетонные сооружения,
устройство фильтров и
дренажей
а) В качестве примеси к
цементным растворам
б) Для бетона
в) Для фильтров и дренажей
г) Для насыпей
д) Для временных
перемычек
Характеристика
положительных свойств
Диаметр зерен 2—40 мм,
твердые частицы,
угловатость частиц
разнозернистый
Средне-и крупнозернистый
Крупнозернистый
Крупнозернистый
разнозернистый глинистый
Глина
а) Для изготовления
кирпичей
б) Для замков, экранов и
и понуров плотины
в) Для насыпей (в
исключительных случаях)
Содержание песка 30%
Очень жирная
Содержание песка 50^ и
более
Известняк,
мергель,
доломит
а) Бутовый и строительный
камень
б) Материал для цемента
Плотный, тонкозернистый
Содержание СаС03 74—80 %
Песчаники
Бутовый и строительный
камень
Плотно сцементированный
водостойкий

Массивно-кристаллические
породы
Бутовый и строительный
камень, облицовочный
материал
Мелкокристаллический
В заключение методичеокіиіх указаний по съемке 'необходимо
упомянуть о разведочных работах, производящихся для
уточнения данных съемки; сюда относятся расчистки склонов,
неглубокое шурфование, мелкая буровая зондировка. Эти
разведочные работы в оперативном отношении непосредственно
подчинены геологу и сопровождают съемку, потребный объем
их выясняется в процессе самой съемки. Зондировка и
шурфование на склонах долин имеют не только указанное выше
общегеологическое значение, но дают также некоторый
материал и для непосредственных практических задач ироектирова-
91

ния, выясняя до некоторой степени условия примыкания пле-
чей плотины.
Особенно необходимы разведочные работы для изучения
строения дна долим. По этому вопросу съемка может даітъ лишь
некоторое косвенное суждение, между тем для проектировки
чрезвычайно важно иметь данные о мощности и составе
аллювия и 0' характере подстилающих коренных пород.
В стадии производства общей инженерной-геологической
съемки эти вопросы должны быть остещшы хотя бы в общих
чертах, особенно по участкам створов, которые намечаются к
дальнейшей разведке. На подобных участках надлежит заложить
несколько скважин, имеющих в данном случае поисково-зондиро-
вечное назначение. Это бурение необходимо для составления
программы дальнейших разведочных работ.
4. Лабораторные и камеральные работы1
Первичная полевая фиксация материала производится в за-
, писиых инюиюак, дневниках, буровых журналах и т. д., которые
являются таким образом исходными документами; для
последующей камеральной обработки.
Из графических материалов к первичным документам
относятся марты (Міаршутов, расположения точек, барометрического
нивелирования, расположения обнажений, родников колодцев и
разведочных выработок, схематические разрезы, зарисовки/ с
натуры, фотографии, рабочие схемы и т. д.
В полевых условиях кроме карт фактического материала
составляются предварительные рабочие геологические и
гидрогеологические карты, ка^ты распространения геологических явлений,
подлежащие утоічнен.йю и корректированию в процессе
основной камеральной обработки. Это уточнение по установившемуся
правилу геолог наминает с оодаой проверки своих записей о
характеристике состава, 'свойств и условий залегания горных
пород с просіміотроім всех образцов -съемочных и разведочных
работ. При. этом производится пересмотр іи доіполівителыное
макроскопическое оіпіиюаниіе горных піород, петрографический
анализ некоторых выборочных образцов (іпри помощи
поляризационного микроокопа) и іПіаілеоінітолО'ПИічесікие определения.
Кроме того производятся механические анализы пород и
химические анализы воды и горных пород.
Как известно, механический анализ служит для
установления наименования рыхлых пород иі ^получения
приблизительной характеристики их физико-механических и
фильтрационных ісвойств. \В инженерно -геологической практике
пользуется широким распространением трехчленная «лассификац'ия
грунтов, основанная на соотношении фракций песчаных, пыле-
аВ данной главе из лабораторных работ рассматриваются лишь физико-
механический анализ грунтов и химический анализ воды, необходимые для
обработки материалов съемки.
92

ватых и глинистых. Иногда пользуются двухчленной
классификацией, основанной на соотношении фракций > 0,01 мм и
< 0,01 мм. Трехчленная классификация, учитывающая фракцию
«пыль», является несомненно более удобной для номенклатурных
целей.
Ситовой анализ обычно охватывает фракции от наиболее
крупных до 0,25 мм, реже до 0,10 мм.
Для определения состава мелких фракций при инженерно-гео-
логичеюиих нее ледов амиях употребляются в ошшнсш два
способа анализа: методом отмучишаиия по Саібаииеу и методом
отстаивания по Робинсону. Метод Сабанина упогіребляется для
разделения фракций 0,25—0,05; 0,05—0,01 и < 0,01 мм. Метод
Робинсона относится уже к методам непрерывного
механического анализа, т. е. этим методом можно выделить любые
фракции (обычно выделяются фракции 0,01—0,005; 0,005—0,001 и
< 0,001 мм).
В настоящее1 время метод Робинсона применяется главным
образом в комбинации с методом Саібаінииа; последоим
методом производится разделение фравдий да 0,05' wm чаще до
0,01 мм, методом же Робинсона — дальнейшее расчленение на
фракции меньше 0,01 мм.
Для пеісчаиых пород (іпескіи, суреш) вполне достаточен
анализ по Сабанину. Для глинистых пород (суглинки, глины)
необходимо пользоваться анализом по методу Робинсона. При этом
методе, как известно, существуют три схемы подготовки породы
к анализу, дающие различные результаты.
Первая (I) схема заключается в механическом воздействии на
образец без химической обработки и без разрушения
агрегатного состояния породы.
Вторая (II) схема отличается тем, что путем1 тщательной
промывки образца иіз вето удаляются все электролиты.
Прим'енение второй схемы «наиболее интересно для грунтов с
повышенным 'содержанием растворимых солей, шотому что она
дает возможность проследить изменение свойств пороіды при
промывании солей, например фильтрационными водами.
При третьей (III) схеме образец грунта обрабатывается
химическим путем (НС1 и др.) и промывается с доведением его до
наибольшей дисперсности. Применение третьей схемы
желательно для карбонатных глинистых пород. В комбинации с
анализом по первой схеме этот тип анализа дает представление об
агрегатности породы и следовательно 'дает первые указания на
возможные изменения структуры пород под влиянием
фильтрации. Насколько существенно влияние выбранной схемы ш
результат анализа, можно видеть из рис. 32.
Лабораторные механические анализы производятся лишь для
характерных пород района Все образцы! рыхлых пород,
собранные при» съемке, должны быть подвергнуты (Массовому
упрощенному механическому анализу: пески — визуальному анализу,
глинистые породы — анализу ото способу Рутк овского-.
Характеристика этих упрощенных методов дается в гл. IV.
93

Определение пористости, удельного и объемного веса рыхлых
пород обычно производится одновременно с механическим
анализом, причем определение пористости струіктуриых пород
(глин, суглинков и т. п.) должно производиться обязательно без
нарушения их структуры; для обеспечения целостности
структуры образцы берутся в виде монолитов и предохраняются от
высыхания. Для производства массовых определений
физических свойств пород может быть рекомендовано пользование
полевой инженерно-геологической лабораторией (тип ЦНИГРИ).
_, ( _(_ т1*^ 1 1 г
0,0001 0,0002 00005 0,007 0,002 0,005 0.01 0,02 0JD5
- 0,0002 ~0,0005> -0,001 -0,002 ~0fi06 -Oft} -0,02 ~0,Q5 -Q,Z5
Рис 32. Механический состав ілипы и* Ленинского опытного участка Мугань
(по Ф. Саваренскому)
Обработка ші ериалов механических анализов заключается в
составлении лаіблищ по группам грунтов для типичных грунтов,
в построении кривых механического состава, по которым
определяется действующий диаметр частиц грунта и коэффициент
неоднородности. Для нанесения большого числа анализов удобно
применять треугольник Фере.
Химические анализы воды и легко растворимых солей
составляют віюрую основную группу лабораторных работ. В
стадии общих съемочных работ эти анализы производятся в
полевоій и стационарной лабораториях. В полевой лаборатории
произвюдятся определения качественные и сокращенные
количественные. В стационарінюй лаборатории производятся
количественные определения для наиболее типичных образцов воды,
характеризующих отдельные водоносные горизонты. Длія
характеристики водоносных горизонтов необходимы следующие
определения: плотный остаток, рН, свободная, карбонатная»
94

гадрокарбоніатная, агрессивная углекислота, Са"» Mg** (в
крайнем случае общая жесткость), СГ, SCh"; Na' и К' -могут быть
определены по разности. Для пород, содержащих легко
растворимые соли, производятся водные вытяжки, подвершеіміые
затем химическому анализу.
Особое значение имеет характеристика агрессивности воды по
отношению к бетону, в частное™- определение агрессивной
углекислоты по Гейеру (с добавкой порошка мрамора в пробы
воды). Следует иметь в виду, что1 смесь двух неагрессивных вод
может оказаться агрессивной, так как агрессивность по Тиль-
мансу изменяется по закону кривой, а химический состав смеси —
по закону -примой (Олильви).
Кроме вопросов непосредственной технической
характеристики' вод анализы могут быть использованы и для решения
ряда задач чисто гидрогеологических, мак-то: генезиса
подземных вод, связи водоносных горизонтов, химического режима
вод и т. п. Первое, что необходимо для такого всестороннего
использования анализов, — это надлежащая обработка самих
анализов, приведение их в вид, удобный для сравнения. Из
химических классификаций вод 'наибольшим распространением
пользуется классификация Пальмера, однако недостатком се
является слишком большая общность. В практике
инженерию-геологических изысканий зачастую все встречаемые в районе воды
относятся к одаоіміу классу1 Пальмера. Иногда же, наоборот, вода
одного водоносного горизонта (даже одного источника)
попадает в различные классы в разное время года. Поэтому,
классификация Пальмера в большинстве случаев не может удовлетворить
исследователя, и единственным выходом в таких случаях
является создание местных химических классификаций подземных
вод на основе химических анализов. Для возможности-
сравнения анализы должны быть соответственно обработаны, а именно
выражены во всех трех основных формах: ионной,
эквивалентной и эквивалентно-процентной. Это обстоятельство уже
предъявляет вполне определенные требования к полноте
анализов.
На основании этих трех форм выражения анализа может быть
проведено сравнение вод по содержанию отдельных ионов.
Дальнейшей ступенью обработки шляется выражение анализов в
виде коэфициентов, а также графическое выражение анализов,
которое часто- показывает генетические соотношения вод.
Из (методов изображения отдельных аніализов наибольшее
распространение имеет способ Роджерса, при котором
графически получаются пальмеровские характеристики. Очень удобен
для выяснения принадлежности вод к тому или иному
водоносному горизонту метод Н. И. Толстихина, а также способ
треугольника Фере. В случаях, когда можно предпологать смешение
двух резко отличающихся по химическому составу! вод,
особый интерес представляет метод проф. А. Н. Огильви, в основе
которого, как известно, лежит правило, что при смешении' двух
вод соотношение между каждой парой компонентов в получен-
9S

тных смесях выраіжаіеппся уравнением первой степени. Правило это
конечно- нарушается, если три смещении вод происходит
выпадание веществ (например' СаСОз) из раствора, но относительно
ионов, ее входящих в состав выпадающих окздков, оно и тогда
¦остается в силе.
После окончания лабораторных работ приступают к
составлению геологических и гидрогеологических март и профилей.
Графики не являются простой иллюстрацией к тому шипи иному
выводу; они служат основными документами, своего рода
графическими формулами. В результате съемки эти «формулы» не могут
быть особенно тоічйіыіміи, так как исследователь линией
возможности широко пользоваться разведочными работами; тем не
менее графики остаются основным материалом отчета, а текст
последнего1 должен служить комментирующей запиской. Каждый
графический документ должен иметь шифр условных
обозначений (легенду) іи> міаіаштаіб. Последний не 'приводится иногда лишь
для идеальных схем, нредаааначеиных для 'иллюстрации того или
иного вывода.
Кроме карт и профилей обязательно составление сводной
стратиграфической колонки, характеризующей последовательность и
мощность отложений, их возраст и литологию.
Весьма желательно составление блок-диаграмм, сочетающих
разрез с перспективным рисунком.
К отчету, должны быть приложены карты фактического
материала и следующие карты, составляемые в результате
камеральной обработки:
1) 'геолюгиічеоК'аія карта) коренных пород,
2) то же четвертичных пород,
3) геоморфологическая карта,
4) гидрогеологическая карта,
5) карты распространения физико-геологических явлений,
6) карта относительной водонепроницаемости,
7) карта месторождений строительных материалов.
Геологические карты отражают тектонику, стратиграфию и
литологию райоші Сюда) наносятся в соответствующих условных
обозначениях тектонические элементы залегания, как-то: падение
и простирание слоев, оси складок, линии сбросов и т. п. В
целях сочетания на карте изображения стратиграфии и литологии
отложений прибегают к двойной легенде: литология пород
обозначается штриховкой, а стратиграфические комплексы — КраС-
ШМіИ.
На марте^четвертичных отложений в основу должен (быть
положен генетико-стратиграфический признак, т. е. должны быть
выделены аллювиальные отложения различного возраста, фл-ю-
виогляциальные отложения, морены, делювий, осыпи и т. д. На
геоморфологической карте должны быть -отображены все
характерные формы рельефа по генетическому признаку. В частности
особое внимание должно быть обращено на выделение редаых
террас.
36

При наличии трещино-
ватости пород может
быть составлена
специальная карта, на которую
наносятся
преобладающие направления трещи-
новатости. В целях
наглядности здесь следует
прибегнуть к построению
так называемых «роз
трещин» для различных
участков. Розы трещин
строятся аналогично
«розам ветров», т. е. по
соответствующим румбам
откладывается процент
наблюдаемых трещин. В
качестве примера
приводим розы трещин для
одного из участков
Самарской Луки (рис. 33),
показывающие явное
преобладание трещин NW—
SO и N0—SW
направления. Эти розы
изображаются на карте в
соответствующих пунктах
наблюдений. Проф. Сава-
ренским доложен
более совершенный способ
«изображения трещинова-
тости, позволяющий дать
характеристику трещи-
новатости не в
плоскости, а в пространстве.
На гидрогеологической
карте показывается
распространение отдельных
водоносных слоев и
отмечается, где происходят
их питание и
естественный дренаж в пределах
района. При наличии
соответствующих
данных на карте полезно
¦изобразить
ориентировочное расположение
гидроизогипс.
Современные
геологические явления фиксиру-
7 Методика геолог ясследов.
97

ются на особых картах, число которых зависит от количества
•материала; если это позволяет техника изображения, то
производится объединение нескольких карт.
Карта обвалов, осыпей и селевых потоков должна выделит*
зоны образования, .перемещения и дакумулядои обваливающихся,
осыпающихся и (переносимых селями масс; при этом, если
представляется возможным, в легенду вводится обозначение
относительной активности этих процессов в настоящее время.
На карте оползней следует выделять оползни по степени их
активности, установив некоторые (Градации, (например:
современные оползни; оползни, отчетливо выраженные в рельефе, но не
имеющие явных следов современных подвижек; оползни древние,
слабо отраженные в рельефе, и т. д. Одновременно желательно-
отразить на карте генезис ;Ьползней, понимая под этим вероятную
основную причину, вызывающую оползание, например подмыв
рекой, чередующиеся обводнение и осушение склонов и т. д. На
рис. 34 (по Н. Глазову) показано распространение оползневых
явлений на одном из участков вдравого берега Волги. Характерно,,
что активные оползневые процессы приурочены к тем участкам,
. где склон долины подмывается рекой. Там, где;' имеется
пойменная терраса, современных оползией не наблюдается. Отдельные
опрлзневые участки изображаются иа особых карточках круп-
¦ ного масштаба, составляемых обычно на основе глазоімерной
съемку
На карте размыва выделяются условными 'обозначениями:
свежий размыв, слабый современный размыв и древний размыв.
Особыми обозначениями выделяются активно растущие овраги.
Карта карстовых явлений должна отражать распространение
этих явлений с двух точек зрения:
1) преобладающих карстовых форм (ікарровые июля, кодощцы,,
воронки, пещеры, увала, иолья);
2) относительной интенсивности карстовых процессов.
На карте необходимо также выделить участки речных долин,
иа которых реки понижают или резко увеличивают расходы.
Карта относительной ^юдопроницаемоеги представляет интерес
для суждения об относительной фильтрационной способности
пород в пределах чаши ворахраншымца, если по* общиімі
топографическим и гидрогеологическим условиям эта фильтращия
представляется возможной. На карте выделяются:
1) породы, практически водоупорные (плотные скальные
породы, глины, тяжелые суглинки);
2) породы средней водопроницаемости (суглинки, супеси
мелкозернистые пески);
3) породы сильно водопроницаемые (трещиноватые породы,
крупнозернистые пески, гравий); маломощные наносы (порядка
о—з м) не принимаются во внимание и на карте изображаются
подстилающие их (коренные породы.
Карта месторождений строительных материалов составляется
на основе литологической карты и данных лабораторных
исследований с учетом относительных преимуществ отдельных место-
98

рождений- Кроме того на карте должны быть помечены
существующие и заброшенные разработки полезных ископаемых.
Кроме карт обязательному составлению подлежат
геологические и гидрогеологические профили. Профили, основанные на
материале съемки, всегда будут схематичіны. Они ^составляются
в масштабе геологической и гидрогеологической карт, при этом
для вертикального масштаба допускается искажение в 5, 10,
редко в 20 раз в целях возможности детализации профиля без
значительного увеличения его общих размеров. Искажение
допускается при наличии малой амплитуды рельефа и
горизонтальном (или почти горизонтальном) залегании слоев. Для
дислоцированных районов искажение масштабов нежелательно. Линии
профилей должны быть обязательно помечены на карте.
Направления, по которым строятся профили, определяются:
1) расположением обнажений и других опорных точек;
2) геологической структурой района;
3) направлением (речных долин.
Если район дислоцирован, то профили должны располагаться
по возможности ввдрест простирания слоев. По отношению к
речным долинам можіно1 (различать 'поперечные и (продольные
профили. Поперечные профили для гидротехнического
проектирования имеют первенствующее значение, освещая условия
залегания и состава пород по отдельным створам и вопрос о фильтрам
ции из водохранилища. Продольные профили необходимо
составлять поі оси долины иі по* каждому из ее склонов, если іих
строение различию.
Кроме этих общих профилей обязательно построение
коротких поперечников в увеличенном масштабе. Подобные
схематические поперечники1 составляются поі (наиболее интересным
участкам, выясняющими строение долины, взаимоотношения коренных
пород и наносов, оползневые явления и т. п., причем
топографическая юсиюва должна быть уточнена или специально
инструментальным ходом, или хотя бы глазомерной съемкой и
барометрической иивелировкой. Иногда недостаток фактических
материалов вынуждает ограничиваться построением так называемых
«висячих профилей», когда на профиль наносятся колонки скважин,
данные обнажений, а интервалы імежду опорными пунктами
остаются незаполненными и лишь указываются пунктирам
возможные контакты между слоями1. Условные обозначения
стратиграфической принадлежности и литологии пород на профилях,
сводных колонках и картах должны быть идентичны. На профилях
указывается положение зеркала безнапорных подземных вод и
пьезометрической поверхности напорных вод, причем для
напорных вод показывается кроме того стрелкой напор (у
соответствующих скважин) от кровля водоносного горизонта до
пьезометрического уровия.
После составления карт и профилей приступают к составлению
отчета. Состав отчетов применительно к задачам проектирования
излагается в гл. VII.
7
99

с Кременни
815
Действующие свеЖиз оползни
Старые остановившиеся оползни
Низкие устойчивые площадки
Пойменная терраса
Современный подмыв Волгой
Рис 34. Распространение оползней на одном из участков правого берега Волги (из материалов Институга Водгео)

5. Особенности детальной
инженерно-геологической съемки
Назначением этой съемки являются детализация описания
инженерно-геологических условий намечаемых участков
расположения плотив и выбор створов для разведочных работ в преде-
лах каждого участка. Производится такая съемка для составления
проектного задания. В отдельных случаях оказывается
необходимой дальнейшая детализация этой съемки в- более крупном
'масштабе уже на выбранном участке для технического проекта.
Производство детальных съемок особенно необходимо при; дис-
лоцированности участков, так как без площадного исследования
увязка материалов разведок оказывается крайне затруднительной
и может (привести: к формальным построениям, не отражающим
действительного положения вещей. При хорошей обнаженности
участков проведение съемки может значительно сократить объем
разведочных работ и' сократить срок исследований,
необходимых для сравнения вариантов.
Границы участка детальной съемки определяются данными
общей инженерно-геологической съемки. Чем сложнее
геологическое строение долины и чем выше проектируемая плотина, тем
больше должна быть площадь детальной съемки. Во> всяком
случае съемка должна охватить структурные элементы долины
междіу незатопляемыми бровками склонов, а также
распространиться в каждую сторону от последних минимум на 150-—300 м
(желательно за пределы обрыва коренных берегов долины).
В продольном направлении по долине граница должна
проходить метров на 500 выше и ниже возможных крайних створов
плотины на данном участке.
Указанная схема, разумеется, должна быть
'индивидуализирована применительно к каждому конкретному случаю; в частности
при наличии оврагов, впадающих в долину на участке или
непосредственно ниже его, съемка должна охватить и эти овраги,
могущие служить естественными дренами фильтрующихся в обход
плотины вод.
Масштаб съемки зависит от степени сложности геологических
условий и ширины долины. Пределами обычно применяемых
масштабов являются 1 :1 000 и 1 :10 000, в некоторых особо
сложных условиях пользуются иногда масштабом 1 :500.
К сложным по геологическому строению следует отнести
участки дислоцированные; средние по сложности участки — это
случаи переслаивающихся недислоцированных коренных
отложений, а также случаи развития наносов, разнообразных по
генезису и возрасту; наконец простое геологическое строение — это
однородные коренные породы и элементарно построенные
наносные образования.
Ширина долины влияет на міасштаб съемки, потому что пойма
ріеки трудно раечлеиима по генетическим и стратиграфическим
признакам, а в литологическом отношении состав покровных
пойменных отложений не характерен для всего аллювиального
комплекса; кроме того эти отложения залегают настолько кап-
101

ризно и столь часто выклиниваются, что их границы могут быть
установлены лишь подробными разведочными работами.
Из сказанного следует, что с увеличением ширины поймы
масштаб инженерно-геологического картирования приходится
уменьшать, так как иначе для получения карты склонов долины,
равноценной (в смысле густоты опорных точек) карте поймы/
потребовалось бы прибегнуть к значительному количеству
(разведочных выработок в пределах последней. В некоторых случаях
при очень широкой пойме с мощной толщей наносов и сложном"
строении (например дислоцироваиности склонов) съемку
практически приходится вести; в двух [различных масштабах: более
кірушюм для склонов и более мелком для поймы. Лишь в том
случае, когда мощность аллювиальных отложений невелика
(менее 5—6 м) и коренные Породы легко могут быть достигнуты
зондироваіниеімі, ширина іпоймы не оказывает влияния та
масштаб съемки.
Ниже приведены ориентировочные приемлемые масштабы
детальной инженерно-геологической съемки в зависимости от
сложности геологических условий. Этот масштаб при составлении
поперечных профилей по створам может быть изменен.
Степень сложности геологиче- Масштаб
ского строения
Сложное 1:500—1:2 000
Средней сложности 1:1 000—1:5 000
Несложное 1:2 030-1:10 000
При выборе масштаба съемки геолог должен считаться с
обнаженностью района, там как крупный масштаб «е (будет обеспечен
достаточным количесшо'м фактического [материала без
вспомогательных разведочных выработок. За редкими исключениями
производство детальной съемки совершенно невозможно без
вспомогательных разведочных работ. Чем хуже 'обнажен район и
чем слоящее геологические услдаия, тем больше требуется
выработок. Здесь детальная съемка уже утрачивает свои
специфические черты и становится по существу разведкой, охватывающей
более .или менее ршномерно район исследований. Таким
образом детальная съемка не только в отношении последовательности
производства работ в комплексе исследований (общая
инженерно-геологическая съемка — детальная съемка — разведка), но и в
смысле метода исследОіваініия занимает промежуточное положение
между общей инженерно-геологической съемкой долины и
разведочными работами на вариантах плотины. Если
обнаженность района ничтожна, то приступают непосредственно к
разведке участка варианта плотины, ограничиваясь некоторым
уточнением общей съемки. С другой стороны, если обнаженность
хорошая, путем детальной съемки удается настолько ясно
охарактеризовать геологическое строение, что -последующее
бурение будет иметь по существу контрольное значение.
Детальность -исследований предъявляет строгое требование к
качеству топографической основы. Здесь должен быть
установка

.лен теснейший контакт -между геологом и топографам. При
детальной съемке все без исключения опорные точки наблюдений,
как-то: обнажения маркирующих горизонтов, выходы подземных
вод и пр., а также все вспомогательные разведочные выработки
подлежат точной инструментальной привязке в плановом
высотном отношении и нанесению на топографическую карту. Эта
привязка должна производиться в процессе выполнения
детальной съемки, для чего к геологу должен быть прикомандирован
топограф.
Детальная съеімка имеет те же объекты исследований, что и
общая инженерно-геологическая съшка, и лишь углубляет
последнюю. Поэтому здесь нет необходимости /повторять общие
задачи в части изучения геологии, гидрогеологии и
геоморфологии участка, уже отмеченные при изложении методики
съемочных работ; следует обратить внимание лишь на степень
детализации этих вопросов'.
В задачу детальной съемки входит точное установление
тектоники данного участка, поскольку на фоне общего
тектонического сооружения имеются всегда местные, модификации,
изменения тектонических направлений, гофрировка складок, местные
сбросы -и т. д. Тектонические элементы участка изображаются
на особой тектонической карте, которая иногда совмещается
с геологической картой.
Изучение геологического строения должно быть проведено с
такой детальностью, чтобы обеспечить нанесение контактов
отдельных коренных пород на карте с погрешностью не более
± 0,25 см, что отвечает в натуре ± 2,5 м при масштабе 1 : 1 000
± 25 м при масштабе 1 :10 000. Особое внимание должно быть
обращено на картирование опорных маркирующих горизонтов и
отдельных слоев, имеющих важное инженерно-геологическое
значение (трещиноватые слои, водоупорные слои и т. д, ).
В комплексе наносных образований следует выделить наносы
по относительному возрасту, в частности установить типы и ус-
лоівіия (взаимного причленения террас. Для этого, изучая структур.
ные элементы долины, следует максимально использовать
геоморфологические методы исследования.
Изучение подземных вод на участке детализируется в
соответствии с увеличением масштаба карты. Кроме описания условий
выходз ключей должны быть поставлены наблюдения по
режиму— гидрометрические, термические и химические. Для
соображений о возможной івыщелачиіваемости грунтов под
действием будущей фильтрации необходимо проделать химические
анализы характерных типов пород, содержащих легко
растворимые соли.
Исключительно! важное инженерное значение трещиноватосш
пород и современных физико-геологических процессов1 должно
быть учтено при производстве детальной съемки1.
В результате камеральной обработки данных съемки и
некоторых вспомогательных лабораторных работ составляется серия
карт, включающая геологическую карту коренных пород, геоло-
10*

гическую карту четвертичных отложений, карту тектоническую*
(может быть совместно с геологической), карту
геоморфологическую, карту трещиноватости и пр. Окончательная камеральная
обработка производится после проведения разведочных работ,
но составление перечисленных карт в черновом порядке должна
предшествовать разведке, поскольку этот материал определяет
систему разведки, точки заложения выработок и их глубину и
ставит на разрешение целый ряд специальных вопросов.

ГЛАВА IV
РАЗВЕДОЧНЫЕ РАБОТЫ
Разведочные работы, как отмечалось, сопутствуют инженерно-
геологической съемке, особенно детальной съемке. Разведки
имеют в этих случаях вспомогательное значение. Основные
разведочные работы начинаются тогда, когда выявлены участки
возможных вариантов расположения плотин, и производятся
в первую очередь для сравнения этих конкурирующих
вариантов. После выбора варианта разведочные работы
продолжаются на нем для технического проекта, приобретая более
детальный характер. Ниже мы даем описание методики
разведки, необходимой для выбора варианта; в конце главы
помещен раздел 5, характеризующий дополнительные разведки для
технического проекта на выбранном створе. В случае, если
схемой намечается лишь один возможный участок расположения
плотины, исследования происходят на этом участке в том же
порядке, как для выбора варианта.
1. Применяемые способы разведок и общие методические
указания
Для получения материалов к выбору варианта расположения
плотины закладывают линию разведочных выработок
(поперечник), перпендикулярную к направлению долины и отвечаю*
щую некоторой условной оси плотины. Кроме того
сравнительно небольшое количество дополнительных выработок
закладывается выше и ниже створа, а также по водосливу,
водопуску, судоходным шлюзам и т. д.
Разведка может производиться путем заложения горных
выработок, бурения и геофизических методов разведки.
По качеству получаемого материала наилучшие результаты
дают горные выработки, в которых можно детально изучить
структуру пород, трещиноватость и отобрать образцы пород
с ненарушенным строением для лабораторных работ.
При наличии скальных пород, обладающих трещиноватостью,
заложение глубоких горных выработок желательно уже в
стадии исследования на нескольких вариантах плотины, так как
генезис, глубина и интенсивность трещиноватости являются
10&

одним из критериев для сравнения створов. Геофизические
методы разведки пока мало разработаны и могут применяться
лишь при наличии пород, достаточно отличающихся по
геофизическим свойствам. Буровые работы занимают промежуточное
положение.
Горные работы — самые трудные и дорогие, геофизические
методы — самые легкие с производственной точки зрения и
самые дешевые.
В зависимости от геологических и гидрогеологических
условий и степени ответственности разрешаемой задачи
исследователь выбирает тот или иной способ разведки,
чаще—комбинацию нескольких способов. Во многих случаях применение
желаемого метода невозможно или связано с весьма крупными
затратами. Так например, проведение горных работ в пределах
водоносных пород крайне затрудняет проходку, вызывает
необходимость водоотлива, иногда весьма значительного,
специального крепления выработок, применения кессонов и т. д.
Геофизические методы разведок также пока ограничены в
применении определенным сочетанием горных пород, условиями
залегания подземных вод и т. д. Лишь буровые работы могут
производиться в лтобъіх геологических и гидрогеологических
условиях, а потому они на данное время являются основным
и наиболее универсальным способом разведки под
гидротехнические сооружения.
Разведочные выработки могут быть ориентированы трояко:
вертикально, наклонно, горизонтально. Наибольший эффект
разведочная выработку дает в том случае, если ее ось
перпендикулярна к плоскостям напластования пород, так как на
единицу ее длины (глубины) она пересекает при всех прочих
равных условиях максимальное количество пластов. Поэтому при
горизонтальном или близком к нему залегании предпочтительны
вертикальные выработки (шурфы, шахты, вертикальные
скважины), а при крутых склонах — ступенчатые расчистки. Если
слои поставлены «н? голову», то по этой же причине наиболее
эффективными окажутся горизонтальные выработки (канавы,
штольни, штреки, наклонные скважины). В случае наклонного
залегания уместны наклонные шахты, штольни, штреки
и скважины, но могут быть применены также вертикальные или
горизонтальные выработки; при этом если угол падения слоев
больше 45°, то предпочтительнее горизонтальные выработки,
если меньше—вертикальные. Если наклонно залегающие слои
проектируются на склоне своими головами, то целесообразно
заложить канаву.
Из всех перечисленных способов разведки наибольшее
применение имеет вертикальное бурение. Шахты и штреки
закладываются для решения некоторых специальных вопросов, как-то:
для установления зоны выветривания, получения детального
описания строения пластов, имеющих особое значение
(водоупорные породы, трещиноватые породы, гипсосодержащие
породы и т. п.). При большой мощности опасных для строитель-
106

ства слоев и прослоев оказывается целесообразным заложить
глубокую шахту с доведением ее на несколько метров ниже
отметки основания проектируемого сооружения.
Горные выработки могут быть частично заменены
колонковым бурением, дающим образцы пород с ненарушенной
структурой, — керны, благодаря чему колонковое бурение имеет
большое преимущество перед ударным и ударно-вращательным,
а для исследования трещиноватости остальные способы бурения
просто 'непригодны *. Следует учесть также, что с помощью
колонкового бурения можно проходить и наклонные скважины на
достаточную глубину. Из колонковых станков наиболее
популярны в инженерно-геологической практике станки Крелиус
различных типов. Механическое ударное бурение применяется
редко, так как дает образцы породы, измельчаемой ударами
и выносимой в виде буровой мути, т. е. нарушает структуру
породы; определение характера породы при механическом
ударном бурении поэтому всегда условно. К этому виду
бурения прибегают в том случае, когда порода рыхлая, но не
поддающаяся ручному ударно-вращательному бурению (валунники,
галечники), или когда нужно вскрыть лишь глубину залегания
определенного пласта' или подземных вод. Из станков этого
типа употребляются: Йийстон № 3, Стар, Сандерсон, реже Вирт.
В рыхлых песчано-глинистых отложениях, а также в слабо
сцементированных или мергелистых породах обычно пользуются
ручным ударно-вращательным бурением, занимающим
промежуточное положение по качеству получаемых образцов между
колонковым и ударным механическим бурением.
От диаметра буровых скважин зависят качество получаемых
образцов пород, возможность изоляции водоносных слоев
•(смена диаметров) и наконец использование буровых скважин
для экспериментальных работ (откачек, нагнетаний,
определений естественных скоростей фильтрации, геофизического кар-
ротажа и пр.). Скважины чисто разведочного назначения должны
кметь конечный диаметр: при колонковом бурении не менее
56 мму при ударно-вращательном не менее 72 мм. Что
касается скважины специального назначения, то конечные
диаметры их должны быть значительно больше и во всяком случае,
не менее 114 лш2. Здесь мы не останавливаемся на
комплектовании колонны труб, так как это вопрос чисто технического
порядка, но подчеркиваем, что буровые комплектм должны
быть подобраны таким образом, чтобы обеспечить смену
диаметров в процессе бурения для изоляции каждого водоносного
слоя; это требование совершенно категорическое, так как его
невыполнение лишает скважины всякого гидрогеологического
значения.
При производстве разведочных работ инженерно-геологиче-
1 Поэтому колонковое бурение применяется не только в скальных породах,
но и s рыхлых породах, обладающих сцеплением (например ® глинах).
2 В американской практике например диаметр буровых скпажин доходит
до 1000 мм и более.
107

ского назначения документации данных бурения имеют
специфические особенности, на которых следует остановиться,
поскольку в ряде случаев этот момент в работе недостаточно
учитывается, что влечет резкое снижение качества материала,
а иногда и его браковку. При бурении скважины
ударно-вращательным способом должны отбираться образцы через каждые
0,5 м, помимо этого должны фиксироваться контакты
отдельных слоев как по получаемым образцам, так и в процессе
самого бурения (ощущение сопротивления, отдача удара.,
измерение звука). Уровень воды в скважинах должен измеряться
в каждую смену возможно чаще с тем, чтобы не пропустить
момента вскрытия новых .водоносных горизонтов. Обязательно
должна характеризоваться влажность грунтов. При наличии
нескольких водоносных горизонтов следует обязательно
производить смену диаметра труб и тампонаж скважин в
водоупорных породах, разделяющих водоносные пласты. Без этих
мероприятий невозможны достаточно точное установление
уровней воды и опробование водоносных горизонтов. При проходке
• скальных пород колонковым бурением образцы (керны) и
буровой шламм отбираются непрерывно; при этом документируется
процент выхода керна, что дает представление об
относительной трещиноватости породы и ее прочности; кроме того
измеряется поглощение породами буровой (промывочной) воды
в целях установления относительной трещиноватости пород.
Наконец регистрация скорости проходки является существенной
характеристикой твердости пород.
Переходим к рассмотрению вопроса о размещении
разведочных выработок, глубине и расстоянии между ними в
зависимости от геологического строения участка. Как уже говорилось,
разведка створа для выбора варианта плотины производится
путем заложения разведочных выработок по линии,
перпендикулярной к направлению долины. Длина этого разведочного
поперечника должна быть несколько более длины
проектируемой плотины. Это> необходимо для суждения о фильтрации
в обход плотины и уточнения геологического разреза. При
скальных коренных породах последняя разведочная выработка
должна быть заложена по возможности так, чтобы пересечь
основание зоны выветривания или наноса выше подпорной от
метки. При нескальных фильтрующих породах следует
принимать расстояние от плеча плотины до крайней скважины в 3—4
раза больше, чем высота плотины.
Глубина разведочных выработок зависит от геологических
условий и размеров сооружений. Как общее правило, скважины
в скальных породах должны пройти наносы и зону
выветривания и углубиться в неразрушенные породы на глубину,
достаточную для обоснования расчета плотин. Глубина бурения
в нескальных породах определяется, ломимо общих
геологических соображений, поисками надежного основания и достаточно
мощного водоупорного слоя, с которым можно сомкнуть тело
плотины непосредственно или путем водонепроницаемой диаф-
10.S

рагмы (зуба, шпунтов и т. д.). Характер подземного рельефа,
¦состав и условия залегания коренных пород имеют большое
практическое значение для проектировки, и поэтому лишь при
очень мощных наносах, порядка 40 м и более, коренные породы
могут исключаться из детальной разведки и вскрываться лишь
некоторыми скважинами. Значительное углубление разведочных
выработок в коренные породы необходимо потому, что
отдельные крупные валуны и глыбы, приуроченные к наносам, могут
быть приняты по ошибке за коренные породы. Подобные
ошибки могут повести к весьма печальным последствиям. Очень
поучителен пример разведки, произведенной для Аджарисцхаль-
ской плотины близ Батума. Здесь отдельные валуны
аллювиальных отложений р. Аджарис-Цхали были приняты за коренные
породы, а после вскрытия котлована под основание плотины
оказалось, что никаких коренных пород на глубине, указанной
разведкой, нет. Последующее бурение, предпринятое уже со дна
котлована, обнаружило, что коренные породы залегают
значительно глубже. В результате пришлось отказаться от этого
створа, несмотря на большие расходы, понесенные при
подготовительных работах (вскрытие котлована глубиной 20 м,
заложения бетонного зуба).
Во избежание подобных ошибок необходимо углублять
скважины в коренные породы не менее чем на 10—15 м (особенно
при разведках в горных долинах, где отдельные обвалившиеся
глыбы и валуны могут достигать внушительных размеров),
а также применять контрольное бурение.
Установление контактных границ обязательно не только
между коренными породами и наносами, но и в пределах
комплекса наносных образований. При назначении мест и глубин
выработок здесь особенно необходимо руководствоваться
геоморфологическими наблюдениями.
Основными показателями, определяющими объем
разведочных работ, являются степень сложности геологического
строения, ширина долины и размеры проектируемого сооружения.
Усложнение геологического строения (дислоцированные участки,
участки развития сложного комплекса наносных образований
и т. д.) влечет уменьшение интервала между разведочными
выработками и увеличение их глубины, например при закарстован-
ности пород1. Влияние ширины долины на объем разведочных
работ связано с рассмотренными выше факторами, ибо, как
общее правило, чем шире долина, тем относительно крупнее
1 При карсте трещиноватость пород не ограничивается поверхностными
зонами, а может проникать на значительную глубину (древний карст,
выработанный в период низкого положения базиса эрозии). Поэтому
достижение той или иной скважиной породы нетрещиноватой, дающей хорошие
выхода керна и буровой воды, еще не доказывает отсутствия карста далее
вглубь. Бурение желательно продолжать по возможности до тех пор, пока
скважина не вскроет пласта достаточной мощности иного литологического
состава, инертного к карстовым явлениям, или пород, трещины которых
нацело выполнены вторичными минералами и располагающихся ниже
максимального переуглубления долины.
109

отдельные линзы й прослои в ее аллювиальных отложениях.
Вместе с тем, если только долина не представляет собой
типичного ущелья, в дне ее необходимо заложить минимум 3
скважины и на каждом склоне — 1—2 скважины. Поэтому
расстояние между скважинами также уменьшается с уменьшением
ширины долины. Влияние размеров плотины понятно: чем выше
проектируемая плотина, тем ббльшую нагрузку должно
выдерживать ее естественное основание и тем больше опасность
фильтрации.
В конечном итоге строение дна долины является в больший*
стве. случаев решающим критерием при выборе створа1.
Поэтому разведочные работы должны начинаться бурением
скважины с поймы реки, а за^ем уже распространяться на склоны
и коренные берега, строение которых в некоторой мере
освещено уже при съемочных работах.
В процессе разведки может выявиться, что сложность
геологических условий не позволяет ограничиться заложением
поперечника, а требует еще и проходки дополнительных скважин
выше и ниже осевой линии. С другой стороны, в ряде случаев
•можно будет облегчить программу разведочных работ в
отношении числа и глубины выработок. Составленная к началу
разведки программа работ ни в коем случае . не должна являться
каким-то догматом, стесняющим инициативу разведчика.
Все разведочные выработки должны быть инструментально
увязаны в плановом и высотном отношениях и нанесены на
карту, по которой производилась детальная
инженерно-геологическая съемка; буровые скважины кроме тех, которые
предназначаются для специальных экспериментальных работ
(нагнетания, откачки) и наблюдений за режимом подземных вод,
должны быть в дальнейшем затампонированы; выбуренные полости
в трещиноватых породах подлежат цементации.
2. Разведочные работы в коренйых отложениях
Наиболее проста разведка при однородности
коренных п о р о д. В этих условиях в склонах долины должно быть
заложено по одной или по две скважины, а с поймы и в русле —
несколько скважин в зависимости от ширины поймы, но не
менее трех. Средний интервал между скважинами может быть
принят порядка 100—200 м. Разведка склонов может быть
дополнена заложением шурфов и горизонтальных выработок.
При переслаивании коренных пород в одних
случаях наблюдается правильное напластование пород с
выдержанным литологическим составом слоев в пределах долины,
в других — коренные породы представляют собой чрезвычайна
изменчивый комплекс часто переслоенных и быстро выклини-
1Лищь для арочных плотин на первый план выступают условия щшмыка-
кия к склонам долины.
ПО

вающихся прослоев. Хорошим примером частого переслаивание
является так называемая татарская свита, распространенная
в бассейнах Средней Волги и Камы. Здесь имеются все
переходы между глинистыми, известковыми и песчаными породами
с различной степенью загипсованности, как это показывает на-
і 1 Глины, местами \\ л ,.і-і Известняки, мест:ми
1 ) песчанистые гтЧ гл меигелистея
Рис. 35. Геологический и гидрогеологический разрез Волги (по Седельни-
ковскому створу) (из материалов Бюро Большой Волги)
пример поперечный профиль через Волгу по Седельниковскому
створу (рис. 35). Другой пример дает хорошо известный
специалистам геологический профиль долины р, Свири по оси
плотины. Здесь в девонских темносерых и желтых глинах
имеется масса линзообразных прослоев песков и мягких глин.
Совершенно понятно, что чем изменчивее состав пород, тем
меньше должен быть допускаемый интервал между скважинами.
В стадии исследований к проектному заданию (для выбора
варианта створа плотины) не представляется возможным устано-
ш

вить положение каждого прослоя, поскольку это вызвало бы
весьма значительное увеличение объема разведочных работ
к было бы преждевременным до получения данных по другим
конкурирующим -створам. Исследованиями должны быть
установлены основные закономерности залегания, состав линз, их
примерная мощность и величина, должно быть обращено
особое внимание на специфические инженерно-геологические
свойства (мягкость — твердость, загипсованность, опесчанивание
и т. д.). Для часто переслоенных свит расстояние между
скважинами определяется преобладающей величиной линз и
протяженностью отдельных прослоев, что может быть приблизительно
установлено при производстве детальной
инженерно-геологической съемки по естественном обнажениям этих пород в склонах
долины. Интервалы между* скважинами таким образом
определяются рядом обстоятельств; во всяком случае в широких
долинах закладывать скважины бліиже чем на 50—75 м друг от
друга в стадии изысканий для выбора варианта
нецелесообразно. Если слоистая толща имеет выдержанную мощность
^слоев и не изменяется по составу слоев в горизонтальном на-
"правлении в пределах долины, что может быть установлено
в процессе детальной съемки и после заложения первых
буровых скважин, то интерйал между скважинами может быть
увеличен до 100—150 м.
Условия залегания могут быть сильно усложнены при
наличии так называемого древнего рельефа. Особенно сложные
взаимоотношения существуют между ледниковыми отложениями
и подстилающими их более древними породами, а также внутри
ледникового комплекса. Характер залегания этих послетретич-
ных отложений можйт быть установлен обычно лишь путем
значительного учащения скважин. Во всяком случае здесь
следует применять интервал между скважинами .не более 75—100 ы.
При исследовании слоистой толщи существенно необходимо
буровую разведку дополнить заложением расчисток и других
горных выработок на склонах.
При д и с л о ц и j*o ванности участка система и объем
разведочных работ определяются характером дислокации и
ориентировкой долины относительно тектонических элементов.
Если долина направлена по простиранию слоев, то разведка
производится по створу, перпендикулярному к долине. Расстояние
между скважинами должно быть выбрано с таким расчетом,
чтобы каждая следующая скважина вскрывала слой,
обнаруженный предыдущей скважиной.
Рассуждая формально, для разведки наклонно залегающей
толщи (рис. 36) можно заложить одну глубокую буровую скважину 7,
которая при условии правильно выдержанного угла падения
слоев пересечет все слои серии. Однако если бы мы прибегли
к подобному способу разведки, то правильность напластования
была бы заданной предпосылкой, а не вытекала бы
непосредственно из результатов разведочных работ. Кроме того такая
разведка не охарактеризовала бы изменения трещиноватости
112

с глубиной для отдельных слоев серии1. Глубина бурения
определяется здесь в первую очередь размерами проектируемого
сооружения; основание сооружения требуется изучить на
глубину, необходимую для расчетов плотины на осадку и сдвиг.
Пусть эта глубина выражена линией АВ; тогда необходимо
заложение четырех разведочных выработок (1, 2, 3, 4) для
освещения геологического строения; расстояние между этими
выработками должно быть выбрано с таким расчетом, чтобы соседние
скважины пересекали хотя бы по одному общему слою. С этой
точки зрения расстояние между скважинами при заданной
глубине бурения h и угле наклона слоев а должно быть l<ih ctg a.
Вместе с тем
расстояние между сква-
жинамидолжно быть
не более того,
какое принимается при
разведке
переслаивающих пород
вообще (см. выше).
Если долина
направлена вкрест
простирания слоев, то
нельзя ограничиться
бурением поіперечника
скважин, а следует
заложить также
разведочную линию
вдоль долины, т. е. вкрест простирания. Приведенные
соображения о глубине и расстояниях между скважинами,
определяемых углом падения слоев и размерами сооружения, остаются
в силе.
Для прослеживания отдельных маркирующих слоев
установления зоны выветривания и пр. в дополнение к буровой
разведке следует заложить систему шурфов, расчисток и канав,
а в отдельных случаях организовать разведку при помощи
штолен.
3. Разведка наносов
При разведке склонов долины следует особое внимание
обратить на выяснение строения аккумулятивных террас и условий
их причленения друг к другу и к коренным берегам. На каждой
террасе необходимо заложить по две скважины, если
протяженность террасы в поперечном направлении не превышает 100 м,
а если она больше, то число скважин определяется интервалом
между точками их заложения не более 100 М\ Сказанное отно-
Рис. 36. Схема расположения вертикальных
выработок в зависимости от угла падения пластов
*В качестве курьеза можно указать на оригинальный «метод» разведки,
предложенный одним из иностранных экспертов по Мингечаурской плотине.
В условиях чрезвычайно изменчивой по составу наклонно залегающей свиты
пород он предлагал ограничиться заложением одной глубокой Суровой
скважины, предполагая таким образом охарактеризовать всю толщу.
^ Методика г<іол. исследов.
13

сится к тому случаю, когда терраса затопляется при
образовании подпора; -если же к ней примыкает плечо плотины, то
терраса может рассматриваться в отношении разведки как коренной
берег. Скважины, заложенные на террасах, должны по
возможности доводиться до коренных пород.
Всякого рода покровные образования на склонах типа
делювия или осыпей должны быть разведаны достаточно тщательно,
так как после образования подпора они могут вызвать или
значительную боковую фильтрацию (щебень, пески) или оплы-
вины и оползни в нижнем бьефе (глинистые наносы). Здесь
безусловно предпочтительнее вести1 разведку арными
выработками: шурфами и короткими штольнями., При значительной
мощности наносов или водоносности .их применяется бурение.
Все разведочные выработки должны быть заглублены в породы,,
подстилающие наносы, расстояние между выработками не
должно превышать 40—^50 м.
Разведка аллювия, залегающего в дне долины, является
наиболее ответственной. Если мощность аллювия превышает 5—6 м?
то аллювий нередко служит основанием для ' тела плотины *, .
хотя замок ее или шпунт могут быть доведены до коренных
пород. При значительных мощностях аллювия плотина вообще
не смыкается с коренными породами, и строение аллювия
определяет не только устойчивость плотины, но и величину
фильтрации из верхнего бьефа в нижний. В этих случаях разведка
аллювия должна быть особенно'тщательной, тем более что состав
аллювиальных отложений весьма изменчив іи капризен: наряду
с гравием и крупнозернистыми песками, обладающими большой
несущей -способностью, наряду с плотными водоупорными
глинами здесь встречаются торфы, мягкие иловатые глины,
суглинки и т. д. Линзообразное залегание слоев и частое
выклинивание заставляют применять короткие интервалы между раз-
ведочньш'иі выработками, а именно: не более 40—60 м для
'небольших т средних по ширине долин іи не более 100 м для
долин с широкой поймой (более километра).
4. Разведка для водопропускных сооружений
Водосливы и водоспуски являются весьма ответственными
сооружениями, и неправильная трассировка их без учета
геологических условий может явиться причиной прорыва воды и
разрушения сооружений. Разведочные выработки по водосливу
должны быть увязаны с исследованиями, производимыми по
плотине. Скважины располагаются по оси водослива: интервал
между точками зависит от геологических условий, но он должен
быть не іменее 25—50 м, поскольку большая детализация до*
выбора створа плотины не нужна. Для суждения о
геологических условиях донного водоспуска необходимо пройти
разведочную линию, в общем перпендикулярную створу плотины,
путем1 заложения мелких зондировок с интервалом 25—50 м,
'Хотя имеются случаи съема наносов до 40 м мощности (установка Вэгги-
таль).
114

Для судоходного шлюза, если таковой проектируется при
плотине, глубина скважин будет почти такой же, как при разведке
плотины, причем скважины должны буриться по оси шлюза
и поперек, по линии верхней и нижней «голов» шлюза (по
2—3 скважины).
5. Применение геофизических методов разведки
До настоящего времени из числа геофизических методов
разведки получили применение электрический и сейсмический
методы. Первый из них основан на наблюдениях над различиями
в электропроводности пород. Для его успеха необходимо, чтобы
эти различия носили закономерный характер, т. е.
соответствовали бы различиям в литологическом составе и степени
разрушенности пород.
Подобным же образом сейсмическая разведка основана на
исследовании различий в упругих свойствах горных пород.
Очевидно, что литология и степень разрушенности пород
находятся в гораздо более прямой и тесной связи с их упругостью,
чем с электропроводностью. Поэтому сейсморазведка должна
была бы давать более-однозначные и достоверные результаты,
чем электроразведка. К сожалению, из-за ее относительной
дороговизны применение сейсморазведки до сих пор ограничивав
лось единичными случаями. На данный момент основным
методом геофизической разведки для целей исследований участков
плотин является электроразведка.
Если исключить из рассмотрения несколько мало
распространенных пород, содержащих электропроводные минералы, то
окажется, что электропроводность пород целиком определяется
насыщающими их поры водами, тогда как сами входящие в
состав пород минералы практически являются изоляторами. Если
бы насыщающие воды были одинаковы по проводимости в
пределах данного участка, то трещиноватость пород находила бы
себе точное отражение в изменении электропроводности и
электроразведка в инженерной геологии уже сейчас являлась бы
наиболее могущественным w простым' орудием исследований.
Для примера приведем материал, полученный при разведке для
плотины на р. Трюйэр (Франция) (рис. 37). На диаграмме
изображены кривые электрического сопротивления пород,
встреченных в скважине, и степень разрушенности породы, определенная
по количеству воды, поглощенной скважиной при опытном
нагнетании.
Легко видеть, что для обеих скважин имеет место строгое
соответствие: высокому сопротивлению отвечает малое
поглощение воды (малая проницаемость), и наоборот*. К сожалению,
эта простота нарушается прежде всего резким различием в
электропроводности между свободной водой (гравитационной)
и водой, удерживаемой в порах силами молекулярного
сцепления. Последняя интенсивно обогащается растворимыми солями
и имеет поэтому резко сниженное удельное сопротивление току.
8*
115

Это делает иногда зависимость сопротивления от пористости
непрямой и с трудом прослеживаемой.
Перед производством электроразведки необходимо
определить электрические свойства пород. Эти определения
выполняются либо путем замеров на обнажениях (для чего последние
должны быть расчищены с сохранением влажности, по
возможности близкой к естественной), либо так называемым каротта-
жем, т. е. замерами сопротивления пород посредством электро-
і
1
5
Сопротивление Проницаемость
в омах но f м в литр в мин но метр
О 2000 6000 /,5 1Д 0,5 О
10 —>~—^
20
Сопротивление Лроницах-моша
6 омат на 1м- 6 литр в/аш на метр
3000 W 0,5 О
30
40 л
СИв 20
Скд 19 bis
Рис. 37. Диаграмма электрического сопротивления пород и степени
их разрушенности
ь
дов, опущенных в буровую скважину. Те и другие замеры
выполняются той же аппаратурой, как и полевая электрическая
разведка, отличаясь от нее лишь меньшим масштабом. Что
касается замеров сопротивлений на образцах пород, то, несмотря
на всю практическую важность таких измерений, еще не
выработана методика, Позволяющая определить по образцам те
сопротивления, которые порода имеет в условиях естественного
залегания.
Из весьма большого числа (свыше 30) методов электрической
разведки применение в инженерной геологии получил в
основном только один метод — метод сопротивления Шлюмберже,
так как все другие методы, более, или менее уступая ему в
дешевизне и простоте, не обладают в данном случае ни одним
твердо доказанным преимуществом. При разведке по методу
сопротивлений через землю пропускается ток посредством двух
точечных электродов А и В (практически — посредством
забитых в землю металлических колышков). Возникающие при этом
в земле разности потенциалов измеряют также между двумя
точечными электродами М т N. Располагают эти последние
почти всегда на прямой, соединяющей точки А и В, либо между
ними (I), либо (II) по обе стороны их (рис. 38). Из этих измере-
116

кий вычисляются величины электрических сопротивлений. Так
как этот способ дает усередненные величины для целых
участков, то их принято называть кажущимися сопротивле*
ниями.
Случаи применения электроразведки можно подразделить на
исследования пород в горизонтальном направлении (в плане), —
сокращенно называемые
горизонтальной электрической раз- Г^ jfi'i'f"
ведкой, и исследование чере- /
дования пород по глубине—
вертикальная разведка.
{В
( LCJ >|
А М
A.N [В
А. Горизонтальная разведка
Перемещая всю установку , <
AMNB вдоль некорой линии и щ
оставляя расстояние между » і
заземлениями неизменным, мы -^
обнаруживаем изменения ка- і ( ^'^_
жущегося сопротивления, за- $А///;/////'№//'/////fls/STs7**
висящие от изменения сопро- '/у/'/у^^
ТИВЛеНИЯ пород в Сфере дей- Рис> 38. Схема расположения электро-
ствия нашей установки (при- дов при разведке
ем электропрофилирования).
Результатом является карта кажущихся сопротивлений пород
данного участка, которую нужно перевести затем на язык геологии.
Таким путем можно подойти к решению некоторых вопросов
тектоники, погребенных структур и палеорельефа вообще, а
также трещиноватости пород. Обязательным условием является
различие сопротивлений у контактирующих пород и постоянство
этого сопротивления у каждой из них в отдельности. Там, где
эти условия хорошо выполнены, электроразведка дает
удовлетворительные результаты. Препятствием успеху может служить
прежде всего скрадывающее действие на кажущееся
сопротивление, производимое пластами, лежащими выше и ниже
интересующего нас горизонта. С этим препятствием борются тем, что
в каждой точке делают несколько измерений с различными
величинами разносов AMNB.
Б. Вертикальное исследование (электрозонднрование)
Речь идет здесь о цифровом определении глубин, т. е. о
замене бурения в прямом смысле слова. В полевых условиях
определяют величину кажущегося сопротивления в функции от
разноса электродов (расстояния наружных электродов, рис. 38).
Стефанескух вывел для случая нескольких горизонтальных
1 S. Stefanescu, Etudes sur la prospection electrique de Sous—sol. 1932. Ha
русском языке см. В. Д а х н о в, Электроразведка постоянным током, Нефте-
издат, М. 1933.
117

слоев формулы, позволяющие вычислять кажущиеся
сопротивления, получающиеся «а разных разносах, при заданных
глубинах и сопротивлениях чередующихся слоев. Стало возможным
таким образом построить набор теоретических кривых, так
называемых палеток кажущегося сопротивления и в дальнейшем
интерпретировать кривые, полученные из опыта, путем
сравнения их с палетками. Точность всех таких определений падает
с увеличением числа- слоев. Всего выше она, когда слоев только
два и нижний подстилающий слой можно считать идущим
вглубь до бесконечности. Но и при наличии лишь двух слоев
источником ошибок может явиться слишком расчлененный
рельеф, поскольку палетки вычисляются из предположения
плоско-параллельных слоев. Поэтому электроразведка дает
неточные численные значения глубин на крутых склонах или
вблизи их.
Еще сложнее дело обстоит, когда природный случай нельзя
уподобить в электрическом отношении двуслойной схеме,
например когда коренные породы — глины, а в наносах также
имеются глинистые прослойки. Большое 'число слоев не только
вносит усложнение в расчеты, но и создает неопределенность
*в результатах.
Попытаемся дать краткую схему условий, благоприятных
и препятствующих применению электрической разведки:
а) Случаи, заведомо неблагоприятные для
электроразведки
Речь идет о сравнительно редких случаях, когда
неприменимость электроразведки **сна наперед еще до всяких опытов.
1. Определение границы двух пород, близких по пористости
и влагосодержанию. Причина непригодности электроразведки —
отсутствие разницы в сопротивлениях.
2. Случай, когда один из пластов или оба имеют весьма
изменчивое сопротивление в зависимости от колебания
минералогического состава, состава насыщающих вод или степени
увлажнения. Пусть например наносы сложного строения имеют
сопротивление, колеблющееся в весьма широких пределах: от 20
до 200 омім*. Если коренная порода имеет сопротивление от 50
до 500 омім*, т. е. проводит то лучше, то хуже наносов, это
будет случай, заведомо неблагоприятный для электроразведки.
б) Случаи, когда применение электроразведки
возможно
Относящиеся сюда типичные случаи мы разберем в порядке
последовательного усложнения.
1. Речная долина, допустим, лишена наносов. Определению
113

могут подлежать степень разрушенности коренной породы
и глубина разрушенной зоны. Разрушенная зона, как правило,
обладает пониженным сопротивлением в сравнении со здоровой
толщей (литологический состав. почти тождествен, водонасы-
щенность разрушенной зоны выше). Таким образом задача для
электроразведки довольно доступна (рис. 37).
2. Однородная толща коренных пород прикрыта наносами.
Случай в электрическом отношении сходен с предыдущим с тем
ограничением, что иногда наносы могут оказаться почти того
же сопротивления, как и коренные породы, что влечет за собой
неудачу электроразведки. Остальные случаи можно подразде--
лить на два: коренные породы по сопротивлению значительно
выше наносов (например, кристаллические породы) и
значительно ниже наносов (например глины и мергели).
Целый ряд работ по определению мощности наносов дает
вполне удовлетворительную точность определений.
3. Многослойные случаи и случаи большой изменчивости
отложений в горизонтальном (направлении являются трудными для
электроразведки. Число возможных здесь комбинаций весьма
велико, и общий разбор их невозможен. Многослойность
приводит прежде всего к необходимости знать хотя бы
ориентировочно сопротивление всех пород, без чего электрическое
определение невозможно. Поэтому случаи, когда многослойность
соединяется с непостоянством сопротивления какого-либо из
слоев, за исключением самого верхнего, должны считаться за
пределами применимости электроразведки. С другой стороны,
многослойность понижает точность электрических определений
как вертикальных, так и горизонтальных. Так например, на
Василевском створе на р. Волге, где определение глубины
залегания пестроцветной толщи получилось достаточно точным, не
удалось получить четкий ответ на вопрос о наличии или
отсутствии в низах этой толщи гипсовых штоков, могущих быть
опасными для плотины.
Как пример полной неудачи следует привести опыт
электроразведки на Жигулевском створе на р. Волге. Там задача
заключалась в определении рельефа известняков (карбона),
выходящих на бровке долины и резко заглубляющихся в самой долине,
скрываясь под мощными наносами. Сопротивление наносов
в большинстве точек оказалось одного порядка с
сопротивлением известняков, а у этих последних сопротивление сильно
варьировало, колеблясь от тысяч омов на обнажениях вне
долины до немногих десятков и даже единиц по пересчету из
кажущихся сопротивлений по некоторым электрозондированиям,
быть может искаженным резким рельефом известняков.
Сейсморазведка здесь дала достаточно благоприятные результаты.
Следует отметить, что неуспех электроразведки был выяснен в
первые же дни после начала работ, которые и были прерваны. Эта
возможность быстро решить вопрос о применимости всегда
имеет место в электроразведке.
1!»

В. Сочетание геофизической и буровой разведок
В общем план разведки должен быть примерно таков:
электрическая разведка идет одновременно с обычной буровой и не^
пременно под общим для обеих геологическим руководством.
Первые электрозондирования делаются возле имеющихся
скважин; они дают общую методику интерпретации: двуслойная,
трехслойная, тип палеток и т. п.
Одновременно конечно используются все возможности
получить истинное сопротивление пород: кароттаж скважин, замер
на обнажениях, графическое определение из кажущегося
сопротивления. После этого разбивается сеть требуемой густоты для
планомерной электроразведки района. Интерпретация всегда
ведется в поле, и во всех ^сомнительных и интересных пунктах
производится сгущение первоначальной сети. Сеть обязательно
привязывается ко всем имеющимся буровым скважинам. В тех
случаях, когда даже сгущение зондов не приводит к
разрешению имевшейся неясности, приходится требовать проходки
специальной буровой скважины. Бурение решает вопрос,
оставшийся неясным по электрическим данным, но в свою очередь
"электроразведка распространяет данные от этой буровой на
целый участок, нередко и на другие участки, отдаленные от
места бурения. Там же,4 где ход кривой зондирования не
возбуждает никаких сомнений, является возможность сильно
разредить сеть буровых скважин. Такая совместная работа
электроразведочного отряда с буровой партией под общим
руководством инженера-геолога позволяет заметно сократить
бурение, причем величина этого сокращения зависит от того,
насколько геологические условия благоприятны для
электроразведки. В этом соііращении и дополнении бурения лежит
смысл электроразведки.
•Применение электроразведки при изысканиях для плотин
и водохранилищ лимитируется целым рядом условий, о которых
говорилось выше. В основном электроразведка может быть
использована при исследованиях, производящихся в целях
сопоставления вариантов,^'являясь дополнением к буровой разведке.
В частности электроразведка может оказаться полезной для
установления подземного рельефа коренных пород в пойме (под
склонами данные сильно искажаются влиянием современного
рельефа). В этих же целях может применяться сейсморазведка,
особенно там, где наносы и коренные породы электрически
неразделимы. Подобные условия оказались например при
исследованиях на створах Куйбышевской плотины на р. Волге, где
поверхность скалы удалось выявить лишь путем сейсморазведок.
Электроразведка может дать характеристику трещиноватости
пород и оказаться полезной для решения других вопросов,
связанных с фильтрацией из водохранилищ. Вместе с тем следует
подчеркнуть, что в настоящее время геофизические разведки
для инженерных целей могут рассматриваться лишб в качестве
некоторых подсобных работ, пока довольно значительно
ограниченных в своем применении.
120

Бровка
*_ ?УЦрИцир—'ЛJ
V4™ горизонт
1
с:
Верхний
*—
бьеф
0^ горизонт
6. Дополнительные разведочные работы для технического
проекта по выбранному варианту плотины
Назначением дополнительных разведок по выбранному
варианту плотины является получение данных, обеспечивающих
наиболее рациональное размещение сооружения и
рациональность принятых конструкций. Инженерно-геологические
разведки проходят здесь под флагом уточнения ранее полученных
данных в целях составления отчетливого пространственного
представления о геологическом
строении и гидрогеологических
условиях строительной площади
плотины.
В оіличие от разведки для
выбора варианта, когда
выработки в основном располагаются
по одной линии— створу, при
разведке на выбранном участке
плотины обязательно заложение
минимум трех основных линий
выработок; по оси плотины, по
основанию верхового (мокрого)
откоса и по основанию
низового (сухого) откоса (рис. 39).
Это обеспечивает полное
освещение инженерно-геологических
условий в пределах габарита
тела плотины. Если ширина
плотины по основанию более
150—200 м, то кроме указанных
поперечников в дне долины
закладываются дополнительные скважины между
поперечниками. Если плотима е основании имеет ширину менее 50 м, то
параллельные створы можно отнести от осевого на расстояние
30—40 м. При благоприятных и. простых геологических условиях
и небольшой ширине плотины можно ограничиться двумя
поперечниками с дополнительными промежуточными скважинами
между ними. Продолжение дополнительных поперечников на
незаливаемые склоны обязательно лишь в условиях
невыдержанного геологического строения, дислоцированное™ участка,
наличия наносов на склоне; обычно же можно ограничиваться
доведением этих поперечников до горизонталей подпорного
уровня с небольшим запасом.
Кроме разведки по основной сетке часто приходится
закладывать контрольные скважины для прослеживания отдельных
слоев и линз, особенно при исследованиях под земляные
плотины, которые имеют весьма большую ширину по основанию.
Неоднородность основания крайне нежелательна, но, к
сожалению, она представляет чрезвычайно распространенное явление.-
При неоднородном основании следует опасаться, во-первых,
Рис. 39. Схема расположения
разведочных выработок на участке
плотины
121

неодинаковой осадки сооружения, так как слои обладают
различными коэфициентами уплотнения, во-вторых, локализации
гидродинамического давления, вследствие чего могут
возникнуть угрожающие явления плывучести и суффозии грунта. Чем
резче смена литологического состава, тем образование этих
явлений вероятнее. Для характеристики распределения
гидродинамического давления необходимо иметь данные о геологическом
строении и гидрогеологических свойствах пород не только под
телом плотины, но и в зонах инфильтрации воды в верхнем
бьефе и эксфильтрации в нижнем бьефе.
Из сказанного ясно, что разведка не может ограничиться
участком габарита плотины, а должна распространиться на верхний
и нижний бьефы. Скважины должны располагаться по сетке, тем
более плотной, чем изменчивее состав отложений.
Расположение скважин по сетке обеспечивает составление взаимно
перпендикулярных геологических разрезов. Площадь исследований
и глубина скважин должны назначаться с таким расчетом, чтобы
обеспечить получение характеристики фильтрующей толщи для
построения эпюр гидродинамического давления и запроектиро-
эания соответствующих противофильтрационных мероприятий.
Расстояние между разведочными выработками при
исследованиях для технического* проекта точно так же зависит от
геологического строения, ширины долины и высоты
проектируемого подпора. Говоря вообще, это расстояние должно быть
примерно вдвое меньше, чем принятое для разведки вариантов
плотины. Пределами могут служить интервалы 20—26 м, редко
до 100 м *(на больших долинах однородного строения). Следует
подчеркнуть, что нельзя подходить к назначению точек
выработок механически; в\ некоторых случаях может оказаться
потребность заложения^ не одной, а двух и даже трех скважин
между пройденными ранее, а в других случаях промежуточных
скважин не потребуется вовсе *. Вопрос о заложении скважин
решается путем внимательного анализа геологических и
гидрогеологических материалов, полученных ранее. То же самое
следует сказать относительно глубин скважин. Некоторые скважины
можно и не доводить до отметки, на которой заканчиваются
основные опорные скважины, если неясность, побудившая к
заложению той или иной скважины, связана не с подстилающими
коренными лородами, а с вышележащей аллювиальной толщей.
Разведку следует начинать не с дополнительных
промежуточных выработок на поперечнике по оси плотины, а с заложения
поперечников ниже и выше осевого створа и в первую очередь
с заложения пойменных и русловых скважин. Мотивируется это
следующими соображениями. Может оказаться например, что
екважины, пробуренные по «мокрому» или «сухому» откосу,
покажут более благоприятные условия (скажем, более близкое
1 При дополнительных разведках должны быть использованы ранее
пробуренные скважины, так что общее количество скважин к техническому
проекту, указанное в настоящем разделе методики, фактически будет несколько
меньше.

залегание водоупорного слоя, большую однородность аллювия
и т. п.), чем те, которые обнаружены разведкой по осевому
створу при исследованиях для проектного задания. Тогда
целесообразно поставить вопрос о перенесении оси плотины
соответственно' или вверх или вниз по течению реки. Уже после того
как фиксируется ось плотины, приступают к учащению
скважин.
В табл. 9 приведены данные о длине разведочных линий
и средних расстояниях между скважинами, принятых
институтом Гидротехгео (ныне Водгео) при изысканиях для плотин
канала Волга—Москва. Разведка под тело плотин велась по трем
параллельным створам.
Таблица 9
Наименование плотин
Ширина
поймы в м
100
310
170
Длина разведочных
линий в м
ось
плотин
500
880
370
і

верховой
откос
300
750
290
низовой
откос
350
700
300
Интервалы между
скважинами в м
о
ч
а
л я
е > я
О Н
30
41
26

верховой
откос
37
42
27
нлзовой
откос
35
42
28
Из табл. 9 видно, что осевые профили всюду длиннее
дополнительных профилей и скважины по осевым профилям
располагаются с меньшими промежутками. Принятые расстояния
между скважинами зависели от геологических условий и
ширины долины. Учинская плотина располагается поперек
широкой поймы; здесь, несмотря на сложное геологическое строение,
взят интервал 41—42 м. Химкинская плотина приурочена к
участку, несложному в геологическом отношении; в пойме под
аллювием на глубине нескольких метров залегают коренные
породы, но незначительная ширина долины побудила избрать
¦интервал1 порядка 30—37 м. Наконец вариант Чеверевской
плотины на р. Клязьме предусматривал расположение плотины
в сравнительно узкой долине с мощным развитием
аллювиальных отложений; здесь 'интервал наименьшей — 26—28 м.
К 'моменту начала исследований для технического проекта на
выбранном варианте уже определено расположение
водопропускных сооружений, но в процессе производства разведочных
работ, как мы видели, ось плотины может быть передвинута.
Поэтому к окончательной детальной разведке
водопропускных сооружений в полном объеме следует приступать лишь
тогда, когда ось плотины окончательно фиксирована или может
в дальнейшем перемещаться в пределах, не меняющих
расположения водослива, водоспуска, шлюзов и других сооружений.
Трассы этих сооружений должны быть указаны
проектировщиками и разбиты на местности.
123

Разведочные скважины по водосливу должны располагаться
по его оси во всяком случае не реже, чем по плотине. Кроме
осевых скважин, углубленных на 3—5 м ниже дна водослива,
необходимо произвести разведку короткими поперечниками,
связывающими трассу водослива и долину реки. Эти
поперечники должны уточнить вопросы устойчивости водослива
(в смысле возможности оползания и обвалов склона долины).
Из этих же соображений скважины должны быть учащены на
участке подхода водослива к нижнему бьефу, где он врезается
наиболее глубоко, пересекая разнообразные слои, в частности
делювиальный покров. Как минимум на участке водослива
должно быть произведено бурение на следующих поперечниках:
1) на поперечнике по Дорогу водослива (с интервалом между
скважинами 10—-15 м, но? не менее трех скважин);
2) на нескольких поперечниках (из трех скважин каждый)
перпендикулярных оси водослива (с интервалом между
скважинами 15—20 м)\
3) на поперечнике (из трех-пяти скважин) у выхода
водослива к нижнему бьефу.
По донному водоспуску бурение ведут с интервалами 15—
25 м; здесь скважины обычно неглубокие, тем более, что
основной материал для суждения об инженерно-геологических
условиях водоспуска дает разведка по плотине. По отстойнику
необходимо заложить не менее двух поперечников с интервалом
между скважинами 10—15 м. По шлюзам необходима разведка по
оси (интервал 20—30 м) и головам шлюзов (интервал 10—15 м).
При исследованиях на выбранном варианте следует по
возможности широко применять разведку склонов горными
выработками: шурфами, шахтами, штольнями, так как в этом случае
исследователь получает высококачественные данные.
Для того чтобы составить отчетливое представление о
преобладающих направлениях трещиноватости, необходимо
проведение выработок по трем взаимно перпендикулярным
направлениям *. Подобный узел выработок может состоять например из
одной-трех штолен^ (в зависимости от высоты склона) или
штольни (или шахты) со штреками. Все горизонтальные
выработки должны пересечь зону выветривания и углубиться в
«здоровую^ породу не менее чем на 15—20 м. Вертикальную
выработку желательно углубить несколько ниже отметки
основания плотины, и лишь в случае большого притока грунтовых
вод приходится переходить на бурение, производя таковое со
дна вертикальной выработки. Узел указанных выработок должен
быть расположен таким образом, чтобы обеспечить
характеристику трещиноватости в примыкании плеча плотины на всю его
высоту. Иногда по производственным соображениям
(прогрессивное возрастание стоимости проходки с глубиной) выгоднее
1 Эти исследования следует 'производить и в стадии изысканий на
нескольких вариантах створов плотины, если имеются основания предполагать, что
характер трещиноватости пород по этим створам может значительно
отличаться и явится таким образом критерием при выборе створа.
J 24

заложить не одну глубокую вертикальную шахту, а две менее
глубоких. При определении направлений штреков следует
руководствоваться данными, полученными инженерно-геологической
съемкой, ориентируя штреки перпендикулярно вероятным
направлениям трещиноватости. К числу важнейших наблюдений
по горным выработкам относятся наблюдения за заполнением
трещин (глинистое заполнение, кальцитизация и т. д.), что
необходимо как для оценки водопроницаемости, так и для
соображений о способах цементации трещин.
Описание должно сопровождаться развернутой зарисовкой
вскрытых поверхностей пород, подсчетами количества трещин
на единицу вскрытой поверхности с подразделением трещин на
несколько категорий по их ширине. Прослеживая по всем
четырем стенкам выработок характерные трещины, определяют
положение в пространстве тех плоскостей, з которых
располагаются трещины, а затем эти данные статистически
обрабатывают для выявления преобладающих направлений трещиноватости
Параллельно с проведением горных выработок трещинова-
тость изучается путем колонкового бурения разведочных
скважин (это относится и к стадии исследований для выбора
варианта). Критерием для суждения об отноштельном
изменении трещиноватости-служат данные о проценте выхода керна
и величине поглощения воды, нагнетаемой в скважину в
процессе бурения. Эти данные подлежат обязательному включению
в буровые журналы, а затем изображаются на соответствующих
графиках. По этим данным выделяются характерные зоны
относительной трещиноватости, на основе чего составляется рабочий
план специальных опытных нагнетаний (см. в гл. V раздел
о фильтрационных исследованиях).
7. Обработка разведочных материалов
А. Вспомогательные лабораторные работы
Все образцы горных пород, отобранные при разведочных
работах, должны быть тщательно просмотрены, а характерные
породы необходимо кроме того подвергнуть лабораторному
исследованию. Для изучения изверженных пород следует
прибегнуть к оптическому петрографическому анализу. Этот же
анализ полезно произвести для некоторых скальных осадочных
пород, имеющих характерное строение, каковы например
оолитовые известняки, некоторые песчаники и конгломераты и т. д.
Для цементированных пород должен быть установлен характер
цемента, что имеет не только общеноменклатурное значение, но
и инженерно-геологическое: если кремнеземистый цемент делает
песчаники и конгломераты совершенно безупречными в
качестве основания, то, наоборот, глинистый цемент не позволяет
возводить высокие сооружения *.
хТак например, разрушение плотины Сен-Френсис (США), повлекшее
колоссальные убытки и человеческие жертвы, произошло вследствие
размягчения конгломератов, имевших глинисто-гипсовый цемент.
125

Для некоторых типичных карбонатных пород желательно
установить путем химического анализа соотношение
карбонатного, магнезиального и глинистого компонентов в целях дифе-
ренциации этих пород на профилях, а также характеристики их
относительной растворимости. По мере увеличения глинистости
этих пород уменьшается обычно их трещиноватость, но зато
уменьшается также их сопротивление нагрузкам1 и сдвигу:
мергеля в воде способны размягчаться и образовывать плоскости
скольжения. Особое внимание должно быть обращено на
содержание и характер распределения гипса и других легко
растворимых солей в породах. Рыхлые породы также подвергаются
детальному описанию. Глинистые породы характеризуются в
отношении влажности, платности, вязкости, жирности,
комковатости, иловатости, размоКаемости; суглинки и супеси — в
отношении степени песчанистое™, примесей, иловатости, размокае-
мости, а самое главное в отношении их естественной структуры;
для песков отмечается степень их однородности, окатанности,
глинистости.
Важнейшей классификационной характеристикой рыхлых
пород является механический анализ. Для характерных пород
последний производится по методам, о которых говорилось
в предыдущей главе. Кроме того в целях уточнения литологи-
ческих профилей необходимо все отобранные образцы
подвергнуть упрощенному механическому анализу. Упрощенный анализ
глинистых пород основан на свойстве глинистых частиц
разбухать при воздействии воды. Впервые это свойство глин было
использовано проф. Филатовым; дальнейшим развитием этого
метода является способ упрощенного анализа глинистых пород,
разработанный лабоірторией ЦУМТ: анализом выделяются три
фракции — «глина» <^0ДЮ5 мм, «пыль» 0,005—0,05 мм и «песок»
0,05—1,0 мм, при этом все данные основываются на очень
простых объемных измерениях. Можно пользоваться также ареоме-
трическим методом.
Визуальный анализ песчаных пород основан на глазомерном
сравнении образцов грунта. Из применяющихся методов
визуального анализа особенно зарекомендовал себя анализ по
местной шкале, описание которого имеет в книге проф. Куса-
кина1. Из первых же образцов песков, полученных при разведке,
отбираются пробы для лабораторных механических анализов,
после производства которых составляется шкала из характерных
песков района. В дальнейшем с ходом работ эта шкала
дополняется встреченными новыми типами песков, которые также
обязательно сдаются на лабораторный анализ. Таким образом
получается для изученного района местная шкала, имеющая
точный механический анализ и сводящая все многообразие песков
к 20—30 типовым эталонам.
В пределах шкалы образцы-эталоны располагаются в порядке
возрастающей крупности» частіиц, и каждому .образцу присваи-
1 И. П. К у с а к и н, Искусственное понижение уровня грунтовых вод, 1935.
126

вается определенный номер. В ходе работ определяемая путем
сравнения «на-глаз» или с помощью лупы разновидность
песчаного грунта приравнивается по своему механическому составу
к тому или иному эталону шкалы, и определяемому образцу
присваивается анализ образца-эталона (обычно его номер).
Сравнение образцов производится на двух линейках (рис. 40).*
подразделенных на части. На одну линейку со шкалой
насыпаются в порядке номеров прошедшие точный анализ
эталонные пески, на вторую —определяемые образцы. Передвигая
испытуемый образец вдоль шкалы, подбирают сходный с ним
План
в
Sad сбоку
План
_
9
t
!*]
1
mfm
*lm
і-'"Л:':
":¦¦/¦¦
Г»
il ^
¦ш
¦'-¦.'-:'
т
'--¦¦¦¦
«
f — И
]
?
'',:¦'¦:¦"
Рис. 40. Схема применения визуального 'метода:
а — эталонная шкала; б — линейка сравнительных грунтов (на линейке значком X обоз-]
начен определяемый образец)
эталонный образец. Для проверки работы периодически
производится механический анализ определяемых образцов.
Номенклатура цветов грунтов является одним из самых
слабых мест при их юписании. В то же время цвет играет иногда
большую роль при составлении профилей, так как в сочетании
с характерными особенностями механического состава он может
определить маркирующий прослой и его положение на профиле.
Поэтому можно рекомендовать применение шкалы цветов,
составленной также из местных образцов.
Б. Составление графических документов
Используя данные лабораторных и упрощенных анализов іи
макроскопических описаний грунтов, исправляют журналы и с
обставляют колонки разведочных выработок, являющиеся основой
для составления профилей. Литологические колонки буровых
скважин должны иметь стратиграфическую индексировку и
характеристики передвижения забоя скважины, глубины обсадкк
J 27

трубами, изменения уровня воды при бурении. Помимо этого
для колонковых скважин должны быть даны характеристики
процента выхода керна, процента содержания вторичных
минералов и величины поглощения буровой воды, а для скважин,
пройденных ударно-вращательным способом в рыхлых породах,
изменение механического состава этих пород с глубиной. Все
перечисленные характеристики должны быть выражены у
колонки скважины графиками, путем построения соответствующих
кривых.
Механический состав предварительно выражается какой-либо
одной числовой характеристикой, например эффективным
диаметром или удельной поверхностью. Иногда составляется, как
это было сделано например по Свирьстрою, суммарный график
по всем анализам механического состава с указанием в нем
минимального, среднего и максимального количества тех или иных
фракций типичных грунтов.
Особенно важно отразить литологические особенности пород
на ответственных профилях по району сооружений. Лишь после
• вычерчивания профиля с пазрезами отдельных скважин и
характеристикой каждого разреза при помощи цифр визуальной
шкалы или по данным полного анализа производятся
объединение прослоев и вытягивание их границ на профилях. При этом
иногда целесообразно бывает оставить на профилях детальную
характеристику слоев на колонке каждой скважины, чтобы тем
самым сделать более наглядным принцип объединения слоев
на профиле.
Масштаб профилей должен соответствовать масштабу
геологических карт, составленных в результате детальной инженерно-
геологической карты* т. е. находиться в пределах 1 :500—
1:10 000 в зависимости от степени сложности геологического
строения. Указанное обстоятельство не должно однако служить
препятствием для укрупнения масштаба профилей, если данные
разведки позволяют это сделать, например если масштаб съемки
был выбран мелкие по причине слабой обнаженности района
или большой ширины поймы. Вертикальный масштаб профилей
при слабой врезанности долины или большой ширине поймы
обычно искажается, но необходимо искажение допускать
минимальное и под искаженным профилем давать нормальный. Линли
профилей наносятся па карты.
Профили должны выражать не только литологию отложений,
но также структуряо-стратиграфические соотношения, что
достигается двойной легендой. Так же как и на геолого-литологиче-
ских картах, путем расцветки выделяют стратиграфические
комплексы коренных пород. В комплексе наносных образований
совершенно обязательно выделить все структурно-генетические
единицы, как-то: отложения отдельных террас, современный
и древний аллювий, делювиальные отложения разного возраста,
осыпи и т. д., обозначаемые также условными цветами. Без
структурных подразделений и учета геоморфолории профиль
получается неверным. Литология пород обозначается штрихов-
128

кой. Для скальных пород выделяется зона интенсивной трещино-
ватости и выветривания, а также положения отдельных крупных
трещин, установленных разведкой. Обязательному выделению
подлежат все слои и прослои, которые являются по своим
инженерно-геологическим свойствам особо благоприятными или
особо неблагоприятными (например плотные глины, плотные
песчаники, 'иловатые прослои, лессовидные породы и т. д.).
Подобное выделение фиксирует внимание проектировщика и
облегчает сопоставление вариантов. На профилях наносятся
уровни подземных вод; при наличии нескольких водоносных слоев
пользуются различными комбинациями точек и тире. При
напорных водах стрелками, параллельными осями скважин,
показывается высота напора и наносится пьезометрическая линия.
Необходимо иметь в виду, что в процессе разведочных работ
уровни воды в скважинах измеряются попутно с бурением или
по окончании скважин. Эта неодновременность замеров
понижает точность построения кривых депрессии и напоров на
профилях. Поэтому надо стремиться хотя бы на небольшой срок
сохранять основные скважины для' одновременных замеров
уровней. У каждой скважины на профиле надо показывать дату
замера уровня воды.
По разведочным работам, производившимся на выбранном
варианте створа, помимо геолого-литологических профилей
составляются следующие графики:
а) Пластовые карты, изображающие в горизонталях
подземный рельеф каких-либо пластов, имеТощих большое значение
для проектировки, например поверхность скальных пород,
предназначенных служить фундаментом сооружения, или
поверхность водоупорных пород, с которыми предполагается
сочленить плотину путем замка, шпунтовых рядов и т. п.
б) Карты гидроизогипс, которые не только имеют
непосредственное значение для проектировки, но и служат руководством
для правильной постановки опытных работ по изучению
фильтрационных свойств пород и естественных скоростей
подземного потока. Если вопросы фильтрации в том или ином случае
не представляют практического интереса, карты гидроизогипс
не составляются и вообще комплекс фильтрационных
исследований и характеристик может отпасть.
в) Изображение геологического строения в аксонометрической
проекции, позволяющее наглядно судить о положении
отдельных слоев в трех измерениях. Это построение является весьма
желательным приложением к техническому проекту также
потому, что способствует взаимному контролю и
пространственной увязке поперечных и продольных профилей.
Текстовая часть отчета представляет собой подробную объясни
тельную записку, комментирующую вышеупомянутые
графические материалы и содержащую практические выводы по нопро-
сам, интересующим проектировщиков. Эти вопросы нами
неоднократно освещались в процессе всего изложения, а потому нет
необходимости их повторять. Отметим только, что отпстствен-
9 Методика геол. исслсдов.
129

ность технического проекта не допускает условности (выводов
в части интерпретации геологического строения и
геометрического места отдельных слоев. В то же время следует иметь в
виду, что выводы из данных разведки не являются
заключением, а составляют лишь часть последнего, поскольку разведка
обычно не может дать количественных характеристик в
отношении инженерных свойств пород, в части их несущей
способности, водопроницаемости и т. д. Лишь после производства
полевых опытных работ и лабораторных испытаний может быть
составлено комплексное и окончательное заключение, дающее
право на приступ к строительным работам.

ГЛАВА V
ПОЛЕВЫЕ ОПЫТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И НАБЛЮДЕНИЯ,
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
В этой главе рассматриваются специальные
гидрогеологические и инженерно-геолюгические исследования, производимые
в целях получения количественных характеристик
фильтрационных и геотехнических свойств горных пород. К категории
специальных исследований относятся также стационарные
наблюдения за режимом подземных вод. Перечисленные
исследования производятся как для выбора варианта плотины, так и на
выбранном варианте, отличаясь в последнем случае большей
детальностью.
1. Изучение режима подземных вод
Изучение режима подземных вод на участках вариантов
плотины является обязательной составной частью изысканий. Оно
должно продолжаться также и в период самого строительства и
в первые годы экоплоатации сооружений.
Изучение режима имеет целью:
1) выяснение связи отдельных водоносных горизонтов между
собой и с рекой и возможности передачи напора;
2) выяснение характера будущей боковой фильтрации в обход
плотины и под ее основанием.
Изучение режима должно производиться для всех водоносных
горизонтов, могущих испытать подпар после возведения
плотин. Первый вопрос является особенно важным для участков
расположения плотин, так как наличие или образование напор-
пых вод может иметь существенное влияние на устойчивость
плотины. Если плотина сооружается иа фильтрующем основании,
то обычно при проектировке принимается, что напор,
создаваемый плотиной, постепенно погашается при фильтрации под
флютбетом и фильтрационное давление іна оонювание платиты
уменьшается более или менее постепенно от верхнего бьефа
к нижнему. Наличие водоносных горизонтов с напорными
водами может совершенно исказить эту картину. Создание
водохранилища часто значительно повышает напоры близлежащих ар-
Q
J П

тезиаеских горизонтов, что произошло например іна Любовской
плотине в Сталиногорске, где воды из упинсшх "известняков,
находящихся на 12—15 м ниже основания плотины, питают
аллювиальные отложения, на которых возведена плотина. Напор их
после возведения плотины и создания водохранилища с
отметкой 184 м повысимся с отметки 174 до отметки 178—179.
Режим подземных вод изучается по сети наблюдательных сква-
жии, по которым систематически, обычно ежедневно, а в>
периоды резких колебаний уровня подземных вод 2—3 раза в
течение суток, замеряются уровни воды в продолжение не менее
года. Точность замеров должна быть не менее 1 сму что-
предъявляет конечно повышенные требования к измерительной
аппаратуре.- Наблюдательные скважины должны быть тщательно за-
ниівеліированіы и поддерживаться в идеальном
порядке—снабжаться пробками и систематически осветляться. Осветление, т. е.
прокачка, в трещиноватых породах проводится один раз в б—
8 месяцев, в рыхлых — один раз в 3—6 месяцев в зависимости
от крупности зерен породы, окружающей фильтр, но не реже
одного раза в 3 месяца проводится поверка заиления скважин.
В очень мелких глинистых песках осветление иногда приходится
проводить каждые 2—3 недели.
Скважины сети закладываются по поперечникам через
долину, один из которых совпадает с осью плотины. П|ри постановке
исследований для выбора варианта плотины задается ято одному
поперечнику на каждом варианте или на наиболее характерных
вариантах. При сложных условиях количество поперечников'
'может быть и больше. Прри: разбивке сети на выбранном участке
в ней выделяются основная сеть іи затем дополнительная. Если
имеются основание предполагать, что напорные воды аллювия
связаны с просачиванием из реки где-либо выше створа,
необходимо задать линию наблюдательных скважин в пойме
вдоль по долине. С подобными условиями можно встретиться
например в горных долинах, обладающих большим продольным
уклоном.
Скважины основной сети закладываются в водоносном
горизонте, наиболее важном для изучаемого учаістка, а именно в том,
по которому 'можно предполагать в будущем основную
фильтрацию из водохранилища у плотины; обычно это первый от
поверхности (если не считать верховодки) горизонт,
непосредственно сопряженный с рекой. Расстояния между скважинами
основной сети определяются іцелъгм радом обстоятельств, и дать
здесь какие-либо стандарты трудно. В части поперечников,
прилегающей (непосредственно к реке, расстояния эти задаются
порядка 10—100 м1, далее от реки они могут быть увеличены до
200—300 м и более.
Скважины дополнительной сети задаются на второстепенные
горизонты; при наличии одного мощного, но неоднородного
водоносного пласта, фильтры этих скважин -ставятся ниже или вы-
1Для определения.уклона грунтового потока близ реки скважины бурятся
на расстояниях от реки: первая —10—15 м} .вторая 25—50 м, третья 75—100 м
42

ше фильтров скважин основной .сети. При наличии в пределах
участка нескольких водоносных горизонтов -скважины
дополнительной сети задаются на. наиболее характерных из них,
отличающихся пьезометрическими уровнями. Скважины
дополнительной сети рекомендуется закладывать вблизи скважин основной
сети © целях получения возможности более отчетливого
сопоставления результатов наблюдений.
Наблюдательные скважины в русле реки ставятся редко» в
связи с трудностями их бурения, особенно на судоходных реках,
а также из-за (невозможности наблюдения по ним в самый
интересный момент — в паводок. Но все же при изысканиях на
выбранном варианте рекомендуется постановка хотя бы одного
поперечника! через реку с охватом минимум двух 'горизонтов
глубин в целях выяснения характера движения подземных вод под
руслом и установления связи вод аллювиальных отложений
с коренными водоносными горизонтами, с одной стороны, и
водами реки, — с другой.
Параллельно с наблюдениями по скважинам ведутся
синхронные наблюдения за уровнем воды в реке по водомерной рейке.
Что касается метеорологических наблюдений (для выяснения
зависимости режима подземных вод от осадков, испарения и пр.),
то в большинстве случаев на створах свои станции не
организуются и приходится пользоваться данными соседних станций
общей метеорологической сети СССР. Постановка специальных
метеорологических наблюдений непосредственно на участке имеет
смысл лишь при многолетних работах, которые при изысканиях,,
конечно ставятся крайне редко. Лишь в особых случаях, как
например при изучении режима карстовых вод ,или при отсутствии
поблизости метеорологической станции, наблюдения за
метеорологическими факторами непосредственно в области питания
водоносного горизонта Являются обязательными.
Изучение химического и термического режимов вод является
важной частью работ, так как оно может дать чрезвычайно
ценные указания как по связи отдельных водоносных горизонтов,
так и по взаимодействию пород и вод изучаемого участка.
Пробы на химический анализ отбираются для характеристики как
подземных, так и поверхностных вод. Температура: измеряется
в характерных точках не реже одного раза в декаду.
Обработка материалов по режиму начинается с построения
графиков колебаний уровня ©оды. Графики строятся по
поперечникам отдельно для каждого водоносного горизонта. На эти
же графики наносятся колебания уровней реки и
метеорологические данные.
При наличии нескольких наблюдательных поперечников
дальнейшая- обработка заключается в построении карт гидроиэогипс
и пидроизопьез отдельных водоносных горизонтов для наиболее
характерных моментов, выбор которых производится по
графикам колебаний. Рис. 41 представляет две карты гидроиэогипс:
(Федоровский опытный участок близ г. Ставрополя на Волге),
верхняя карта для весенней межени, нижняя —для весеннего па-
133

Риг. 41. Схематическая карта гидроизогипс Федоровского участка
(по М. Вевиоровской):
а — на 2/IV 1932 г., 6 — на 18 V 1932 г. — максимум паводка
134

водка. Эти карты резко подчеркивают характер влияния
поверхностных вод на подземные, а также дают указании іна детали
гидрогеологического строения изучаемого участка.
Не менее важным (а при сложных гидрогеологических
условиях особенно интересным1) методом обработки является
построение эквипотенциальных профилей. Эквипотенциальные линии,
'соединяющие точки водоносных горизонтов, имеющие равиые
напоры, уже не в плане, как в картах гидроизогипс или гидроизо-
пьез, а іна профиле, должны строиться при особо тщательном
учете литологических элементов поперечника.
Подобные профили дают совершенно конкретные указания о
направлении движения подземных вод, так как линии
фильтрационных токов перпендикулярны к эквипотенциальным линиям.
В заключение следует кратко остановиться ш тех особых
задачах изучения режима подземных вод, которые свойственны
карстовым (райоюам. Стационарные наблюдения должны
охватить достаточно большую территорию, так как иначе трудно
составить себе представление о водном режиме карстового района
в целом и многие наблюдения на ограниченном1 по площади
участке не поддадутся объяснению. На участке
непосредственного расположения плотиных должны производиться особо
Детальные наблюдения за взаимодействием вод реки и подземных
вод. Представление об интенсивности1 карстовых явлений дают
также наблюдения по весеннему стоку. Наблюдения должны
быть приурочены к типичным карстовым формам, как-то:
воронкам с понорами, воронкам без заметных поноров, воронкам с
заиленным дном и т. д. Если имеется возможность
количественного учета расхода стекающей воды {например при расположении
воронок по дну оврага), то таковой производится путем
постановки гидрометрических щиткой выше и ниже воронки.
Наблюдения за дебитом карстовых источников преследуют двоякую цель.
Во-первых, колебание дебита при сопоставлении его с выпаденией
атмосферных осаДков характеризует косвенно степень каверноз-
ности пород, а, во-вторых, абсолютные величины расхода
источников, при учете химических анализов воды источников, и
сопоставлении их с анализами подземных вод по скважинам вверх по
потоку подземных вод, дают представление о растворяющей
работе воды в настоящее время. Данные о растворяющей работе
воды, полученные этим путем, весьма интересно сопоставить
с лабораторными данными о растворимости пород. v
2. Фильтрационные исследования
Фильтрационные исследования на вариантах створов плотины
и впоследствии на выбранном створе имеют своими (конечными
задачами:
1) получить материал для подсчета величины потерь воды пу-
1 Карет в районе плотины не всегда отрицает возможность постройки
плотины— пример Сызранская плотина на р. Волге.
135

тем фильтрации в обхбд тела плотины '(фильтрация под флютбе-
том и боковая фильтрация);
2) установить, не может ли эта фильтрация вызвать
разрушения основания (Плотины путем образования явлений плывучести
и суффозии грунта.
'Первый вопрос имеет ¦существенное значение лишь в том
случае, если плотина сооружается на реке с малым расходом воды'
и особенно если при этом долина заложена в скальных породах,
обладающих трещиноватостью, или в (валунниках и галечниках.
Второй вопрос интересует проектировщиков независимо от во-
дообеспеченности проектируемого водохранилища. Он подлежит
разрешению во всех случаях, когда плотина основывается на
рыхлых фильтрующих отложениях. Распределение
гидродинамического давления в сильнейшей мере зависит от степени
неоднородности основания плотины. Здесь для разрешения вопроса
требуется диференцированная послойная характеристика
величины водопроницаемости основания, причем; нельзя ограничиться
определениями коэфициентов фильтрации участка
непосредственного расположения плотины, а следует изучить
водопроницаемость отложений в верхнем и нижнем- бьефах.
В состав исследование, входя? полевые опытные работы д*
лабораторные исследования. Последние имеют особое значение
для послойной характеристики грунтов.
А. Лабораторные работы по определению коэфициента фильтрации
Лабораторные определения коэфициента фильтрации
характеризуют ¦водопроницаемость отложений в отдельных точках.
Поэтому для получения величины водопроницаемости' комплекса
слоев приходится прибегать к вычислению средних коэфициен-_
тов фильтрации, тем менее точных, чем разнообразнее состав
комплекса отложений іи чем меньше образцов! прошло через
фильтрационный анализ. Для получения средних коэфициентов,.
необходимых для расчета фильтрации в обход плотины,
предпочтительно поэтому пользоваться полевыми опытными
работами.
¦Наоборот, для получения фильтрационной характеристики
отдельных слоев, входящих в комплекс, лучше пользоваться
лабораторными исследованиями, так как при откачках влияние
отдельных слоев на водопроницаемость комплекса в целом не
может быть установлено; Водопроницаемость отдельных слоев
интересует гидротехника с точки зрения решения вопроса об
устойчивости плотины, так как, не имея этих сведений,
невозможно построить эпюры фильтрационного потока и установить
величину гидродинамического давления в каждом интересующем
проектировщика пунктег. Послойное определение коэфициента
фильтрации необходимо также для решения вопроса о величине
фильтрации через днр водохранилищ, поскольку здесь фильтр а-
1 Задача о фильтрации в неоднородных пластах очень сложна, н решения
даются обычно приближенные, схематизированные.
136

ция обычно происходит нормально к напластованиям Огкачки
в этом случае без сочетания с лабораторными работами не
могут решить задачу о величине фильтрации через комплекс
отложений.
Непосредственное определение коэфициентов фильтрации в
лаборатории производится ів приборе Дареи-Тима иліи в «трубке»
Каменского для песков и в приборе Тима-Каменского для
структурных пород. Следует подчеркнуть, что для глин и сильно
глинистых суглинков определение юоэфициеніта в приборе
Тима-Каменского недопустимо, так как у этих пород водопроницаемость
в сильнейшей мере зависит от нагрузки, под которой
образец иіспытьшается. Здесь следует применять прибор типа Терцаги
или какой-либо другой прибор, действующий по этому же
принципу (фильтрация под нагрузкой). Фильтрационные исследования
гд^ин должны производиться в комплексе с другими
лабораторными инженерно-геологическими исследованиями грунтов и в-
первую очередь с компрессионными испытаниями (см. ниже раз
дел 3).
Косвенные методы определения коэфициента фильтрации
основаны на теоретических и эмпирических зависимостях между
механическим составом и пористостью грунтов, с одной стороны,
и коэфициентом фильтрации,—,с другой. Подсчеты по
формулам могут применяться лишь для песков; что касается глин, то
хотя Терцаги и предложена эмпирическая формула, но пока она
еще мало проверена на практике. Повидимому, наиболее
применимыми формулами для песков являются формулы Цуінкера, За-
марина и Козени для мелкозернистых и формулы Терцаги, Слих-
гера и Крюгера — для крупнозернистых. Широко
распространенная формула Газена обычно дает сильно преувеличенные
значения коэфициентов фильтрации. Указанные формулы, а также
и некоторые другие заномографированы Н. Биндеманом, что
значительно облегчает пользование формулами.
Определение ікоэфицентов фильтрации по указанным форм\-
лам является по существу определением порядка величин
коэфициентов, так как расхождения с непосредственно
определенными коэфиіциентами бывают иногда довольно значительными (до
100% и более). Несмотря на это, можно широко пользоваться
этими формулами при исследованиях, производящихся для
сравнения вариантов, так как они оказывают существенную помощь
в выделении зон различной фильтрационной способности при
массовом лабораторном материале. Вычисление коэфициенкі
фильтрации здесь не требует дополнительных затрат времени,
являясь как бы «побочным продуктом» других аналитических
работ.
Б Полевые опытные работы
1. Метод инфильтрации воды из шурфов
применяется для приближенного определения коэфициента фильтрации
в тех случаях, когда подземные воды залегают на значительной
глубине. Методика производства опытов и расчетов чрезвычайно
многообразна.
И7

В конечном итоге каждый метод стремится свести решение
задачи к уравнению:
где Q — расход воды из шурфа в единицу времени;
о> — площадь поперечного сечения фильтрационного потока;
/ — его гидравлический градиент.
Поскольку инфильтрации представляет собой
неустановившееся движение, осложненное при этом действием капиллярных сил
и сопротивлением грунтового воздуха, то величины to и г
являются величинами пер-еменными и в расчеты могут вводиться
лишь с условными значениями.
Так например, приравнивание 'площади потока к площади дна
шурфа приводит к преувеличению коэфициента фильтрации в
десятки раз (метод Болдырева). Проф. Замарин, подвергая
справедливой критике метод Болдырева, принимает за величину w
некоторую смоченную шаровую поверхность в толще грунта. Н.
Биндеман в целях уточнения границ инфильтрщионной зоны
производил специальное забуривание скважин для определения
влажности грунтов. Обработка материала по способам Замарина
и Биндемана дает результаты, довольно близкие к данным
лабораторных определений ікоэфиіциента фильтрации, но эти
способы также нуждаются в (массовой проверке.
Более часто прибегают к инфильтрационным опытам для
получения не абсолютных величин коэфициентов фильтрации, а й
целях получения характеристики относительной водопроницае-1
мости грунтов. Здесв должно быть обязательно соблюдено
правило проведения опыта в различных точках «при прочих равных
условиях», а именно: при одинаковых размерах шурфов,
одинаковой глубине воды, одинаковой продолжительности опыта, так
ка'к только при" соблюдении этих условий может итти речь о
сравнимости получаемых данных. В качестве стандарта можно
принять например шурфы круглого сечения диаметром 1 м,
постоянную глубину воды 10 см и продолжительность опыта 8 час.
Величина поглощения наносится на график в функции времени.
Подобный график позволяет определить, в какой мере
наблюдаемый расход в конце опыта можно считать установившимся, а
также не был ли нарушен опыт какими-либо привходящими
обстоятельствами (например заилением дна).
Малая точность данных, получаемых при помощи инфильтра-
ционіных методов, ограничивает применение последних. Для
расчетов фильтрации в обход плотин они явно недостаточны и мо-
Гут иметь лишь иллюстративное значение. Зато при суждении
об относительной водопроницаемости бортов водохранилища
они имеют широкое применение, в частности позволяют уточнить
карту относительной водопроницаемости, составляемую по чаше
водохранилища.
2. Метод откачек ограничен возможности
применения лишь к водосодержащим породам, но для последних он яв-
138

ляется основным и наиболее точным методом определения коэ-
фициентов фильтрации.
В настоящее время при расчете откачек пользуются1
формулами Дюпюи-Тима для рыхлых пород и формулами Краснополь-
ско'го для трещиноватых пород 1Я Формулы эти, как известно,
выведены для так называемого «совершенного» колодца, т. е.
доведенного до водоупорного слоя и оборудованного фильтром
в пределах всего водоносного слоя. (К этой схеме по
возможности приводятся все встречающиеся случаи откачек, но
практически это часто связано с такими допущениями, которые сводят
на-нет преимущество этого метода.
К наиболее часто встречающимся случаям, особенно при
большой мощности аллювия, относится так называемый
«несовершенный» колодец, при котором скважина не достигает
водоупорного слоя. Расчет при этом осложняется 'неопределенностью
вводимой в расчет величины) мощности водоносного слоя. Тим
предлагает принимать в расчет полную мощность водоносного слоя,
что ведет к сильному преуменьшению коэфициентов фильтрации;
Принц предлагает учитывать лишь пройденную мощность во-
доно-cijoiro пласта, что ведет к некоторому преувеличению
коэффициента. На основании опытных данных Паркер принимает
активную зону ниже фильтра скважин равной одной трети,
пройденной мощности. Форхгеймер дает также эмпирическую
поправку, зависящую от полной мощности водоносного горизонта.
Поправки как Форхгеймера, так в особенности и Паркера экспери-
ментадьно проверены очень мяло; следует учесть также, что
полную мощность водоносного горизонта не «всегда бывает
возможно определить. Поэтому практически при изысканиях для
гидротехнического строительства расчет в большинстве случаев ведут
по Приецу, идя заведомо на некоторое преувеличение
коэфициентов фильтрации. Весьма часто встречающимся случаем при
мощных водоносных горизонтах является откачка при фильтре,
поставленном в середине слоя. Для этого случай фактически мы
не имеем методов расчета, и для расчета приходится принимать
те или иные допущения в зависимости от деталей
'Гидрогеологического строения водоносного горизонта. Так, при
переслаивании песчаных пород и откачках из более крупнозернистых
прослоев часто бывает возможно расчет вести по формуле для
напорного гори з онта, приравняв ая мощн ость водоносно го слоя
мощности прослоя. Все сказанное выше об откачках из
«несовершенных» колодцев относится к рыхлым породам; что
касается трещиноватых пород, то для них пока не разработано
удовлетворительных методов подсчета коэфициента фильтрации в
этих условиях. При откачке из трещиноватых пород надо
учитывать, что трещиновато стъ обычно очень неравномерна. Для
того чтобы учесть фактор трещиноватости, желательно
предварительно применить нагнетание воды по зонам.
1 Иногда пользуются также обобщенной формулой Смрекера (при сильно
проницаемых, рыхлых отложениях, например галечниках).
139

В опытной системе для откачки должны быть минимум две-три
контрольных скважины. Лишь для уточнения интерполяции коэ-
фиц'иента фильтрации между опытными узлами 'можно реясамен-
довать откачки из одиночных скважин. Для таких откачек могут
быть использованы разведочные скважины после оборудования
их фильтрами и осветления последних.
Система, откачек с количеством контрольных скважин более
двух при изысканиях для выбора варианта плотины применяется
при неоднородности строения водоносного пласта. В этих
случаях один из лучей задается по гидрой зопи псе с тем, чтобы
получать условия расчета наиболее близкими к теоретическим, а
второй луч—івниз по потоку, расстояния между контрольными
скважинами берутся в зависимости от характера пород, из
которых проводится откачка; практически применяются следующие
р аесто яніия (т а б л. 10):
Таблица 10
Ф
Расстояние от централь-
-~^ ной скважины
^"~^ ^ в м
Характер породы
Песок мелкий
Песок средний и крупный . - • .
Галечниковые и щебенистые породы
*<
Величина коафициента; фильтрации в трещиноватых породах
обычно варьирует в различных направлениях <(в связи с
векториальностью самой трещиноштости). ¦ Откачки из скважин дают
таким образом представление о среднем коэфиіциентё, который
может значительно отличаться от коэфициентов по отдельным
направлениям. Поэтому при откачках из трещиноватых пород
рекомендуется применение многолучевых систем! (3—4 луча). Лучи
желательно задавать по направлениям отдельных систем
трещин. Так, при развитии двух перпендикулярных систем трещино-
ватости один луч задают по направлению главной системы!
трещин, второй—по направлению (второстепенной, третий —
желательно по диагональному направлению с тем, чтобы выяснить
роль системы горизонтальных трещин. При неправильной трещи-
новатости лучи задаются взаимно перпендикулярно (рис. 42).
В заключение коснемся вопроса о продолжительности откачек.
Хотя этот -момент и является чрезвычайно- важным, но до сих
пор остается недостаточно выясненным. В практике изысканий
Института Гидротехгео были приняты следующие нормы: первое
понижение (0,5—1 м) при установившихся уровнях в
контрольных скважинах и установившемся расходе откачки—не менее
8 час; второе понижение (1,5—2,5 м) при тех же условиях —
18—12 час; третье понижение, желательное на половину
столба воды центральной скважины или при невозможности. этого
140

на полную производительность насоса, — продолжительностью
до 40 час.
3. Метод нагнетания по существу представляет
разновидность метода откачек. Отличием его является возможность
*)
Off?,
>
•а.
6?к
А/в*
5*к
10* к
Ось
плотины
- 25м
ОПк
О?9-к
If»"
а-
I. I
ОЛк
Рис. 42. Схема откачки:
а — при правильной трешиноватоати; б — при неправильной трещи-
новатости
применения его « к сухим породам, причем в этом случае он
приближается к методу инфильтрации.
Применение нагнетаний вместо откачек для рыхлых , пород
можно рекомендовать ш следующих случаях:
1) при очень мелкозернистых глинистых песках, когда
расходы откачек настолько малы, что проведение их становится
затруднительным ;
141

2) при глубоком залегании зеркала подземных вод, когда
откачки .становятся затруднительными.
Нагнетания в скальные породы являются основным методом
определения их фильтрационных свойств. Все оказанное выше об
особенностях планирования, проведения и расчета откачек из
трещиноватых пород можно целиком перенести и на нагнетание
в них же.
Наиболее частым и практически важным случаем является тот,
когда либо водоупорный пласт отсутствует, либо мощность
трещиноватых пород слишком велика, так что суммарное их
опробование не представляет интереса. іВ этом случае широкое
распространение получило опробование трещиноватости
нагнетанием воды на интервалах от 2 до 10 м с помощью тампона Дне-
простроя или его конструктивных видоизменений. Этими же
тампонами можно производить'исследование трещиноватости путем
нагнетания сжатого воздуха. Этот метод едва ли точнее, чем
метод нагнетания воды, но требует более сложного оборудования.
Выбор исследуемых интервалов должен .производиться с
учетом тех данных, которые получены в процессе бурения: а
именно следует приурочивать постановку тампонов к- контактам зон \
различной трещиноватости, о чем 'можно судить по данным,
полученным в процессе бурения (хотя бы по резкой смене
процента выхода керна).
Если буровые данные не дают руководящих указаний,
интервалы должны быть одинаковы, желательно порядка 2—3 м, но
не более 5—7 м. В целях получения сравнимых данных должен
быть выдержан принцип серийности, а именно во всех случаях
продолжительность нагнетания и темп повышения давления1
должны быть одинаковыми.
Предельное давление^олжно быть одинаковым для всех
испытуемых интервалов и для всех скважин, причем абсолютная
величина этого давления, выраженная столбом воды, должна быть
не меньше отметки подпорного горизонта водохранилища и
отметки реки *.
Обработка материалов, полученных при нагнетании,
выражается © построении' трафиков. Для каждой сюважиіны составляется
«колонка водопоглощения», на которой по вертикали откладьь
ва-ютея глубины, а по горизонтали — полученные цифры
удельного водопоглощения, т. е. объема воды, поглощаемой в
единицу времени на единицу длины обнаженной части екважиньі
Удельное водопоглощение обычно выражается в литрах в
минуту на погонный метр длины скважины. В целях исключения
влияния диаметр а скважины нагнетание необходимо производить
в скважинах равного Диаметра. Удельное водопоглощение
зависит также от манометрического давления, причем эта
зависимость не является прямой. Поэтому необходимо построение
графиков расхода воды в функции от величины давления. По
аЕсли уровень грунтовых вод располагается ниже реки, то величина
давления на манометре должна быть не іменьше разницы отметок наполнения
водохранилища и грунтовых вод.
142

этим графикам можно определить величину удельного
поглощения воды, соответствующую давлению в 1 м. Эта величина очен*»
важна для проектировки. Так -например, Терцапи указывает на
основании обширного опыта плотиніостроеиияі, что расход на
фильтрацию іиіЗ буровых скважин в основании и примыканиях
плотины должен быть не более 0,05 м в минуту на 1 и глубины
скважины и на 1 м высоты давления. іВ противном случае
необходима цементация пород.
В результате производства нагнетаний по ряду скважин
строится сводный «профиль водопоглощаемости», ш котором
выделяют (пользуясь методом изолиний) некоторые укрупненные
зоны разной относительной трещиноватости, а также отдельные
крупные трещины. |На этот же профиль полезно нанести данные
о проценте выхода керна.
В заключение следует подчеркнуть следующие преимущества
метода шішетавия перед методом откачек приг исследовании
трещиноватых пород:
1) возможность применения скважин малого диаметра;
2) возможность испытания сухих трещиноватых пород;
3) возможность образования больших давлений воды и
приближения таким образоім условий опыта к условиям,
возникающим после наполнения водохранилища; /
4) простота определения и возможность ійх массового произ-'
водства, особенно при использовании тампона типа Дніепро-
стро'я.
Основным недостатком метода нагнетаний является
невозможность в большинстве случаев предварительного осветления
опытных скважин, 'что может повести к значительному
преуменьшению коэфиіциштов! фильтрации, так как шлам, полученный1 при
колонковом- бурении (или буровая мука при ударном), может
закальматировать трещины, что совершенно искажает водопро-
водящиіе свойства пород. Другим затруднением при организации"
работ по нагнетанию является полное отсутствие на рынке
аппаратуры для этих работ — все оборудование изготовляется іи
монтируется кустарным путем в мастерских изыскательских партий.
Хотя нагнетание в одиночные скважины не позволяет
определить величины коэффициента/фильтрации, однако для изучения
относительной трещиноватости пород этот метод является
незаменимым. Полученные (величины поглощения воды на единицу
длины обнаженной части скважины являются важной
характеристикой, которая кладется в основу расчета глубин заложения
зуба плотины и цементационной завесы.
4. Определение скоростей фильтрации1 играет
при инженерночгеолошчееких изысканиях подчиненную роль и
производится преимущественно при откачках из водоносного
пласта, отличающегося значительной неоднородностью. іВ этом
случае определение скорости фильтрации путем запуска
индикатора (краски, соли) в одну из наблюдательных скважин и улав-
гВ данном разделе имеется в виду определение так называемых
«действительных» скоростей фильтрации.
143

шваніия ее в другой наблюдательной скважине опытного узла
дает характеристику водопроницаемости наиболее водопроводя-
щего слоя, что -является существенным для проектирования
плотины. По величине скорости фильтрации можно приближенно
определить коэфициент фильтрации этого слоя, зная градиент
потока и определив пористость грунта в лаборатории.
Существенно^ контрольное значение имеет определение
скоростей фильтрации при откачке из «несовершенного» колодца
дающей, как указывалось, недостаточную точность определения
коэфиіциента фильтрации.
Определение скоростей фильтрации в естественных условиях
потока (вне сферы влияния откачки) производится значительно
^
ft
с*
45
^
¦Г
Сі
1,20-
100'
0,80'
0,60-
0,40-
0,20\
0
время
Рис. 43. График прохождения индикатора в роднике
реже ввиду его малых скоростей и затруднительности
определения градиентов „вследствие незначительности уклона зеркала
грунтовых вод. Определение естественных скоростей в
трещиноватых породах и особенно в карсте имеет большое значение в
качестве косвенной характеристики трещиіноватости.
Достоверность определений скоростей фильтрации зависит от
иногих факторов, среди которых большое значение имеет
загрузка индикатора. Индикатор обязательно должен быть введен
непосредственно в водоносный горизонт. При рыхлых породах
может быть рекомендован способ, применявшийся М. Веви
оровской, а именно загрузка индикатора в скважину без
фильтра (в обсадные трубы) с последующим поднятием труб.
Рекомендуемые обычно методы запрузкіи с оставлением индикатора в
фильтре или в скважине ведут либо к неудаче опытов либо к
чрезвычайному искажению их результатов.
В результате опыта получается кривая 'концентрации индика-
юра в функции времени (рис. 43). Первая точка этой кривой А,
соответствующая 'моменту появления индикатора в
наблюдательной окважиіне, характеризует максимальную скорость
фильтрации, т. е. наиболее проницаемые прослойки в рыхлых породах
и кратчайшие пути фильтрации в трещиноватых.
В оценке точки кривой, соответствующей средней скоростл
движения подземных вод, мнения специалистов расходятся, и
И4

одни принимают в качестве таковой точку максимума кривой В,
другие —точку перегиба С. При изысканиях для плотин особо
важно определение максимальной скорости '(точка А).
Индикаторами пользуются не только для определения
действительной! 'скорости движения1 подземных вод, іно и для
определения направлений их движения, особенно в тех случаях,
когда 'метод гидроизогипс является трудно применимым. Так
например, с помощью индикаторов можно установить направление
подземных водотоков в закарстовашюм массиве. Бели
разведочными работами подмечено наличие прослоев более плотных
разновидностей породы в закарстоваином массиве, то необходимо
последовательно ввести- индикатор как ниже, так и выше
подобного прослоя для суждения о выдержанности и гидрогеологиче-
кой роли прослоя.
В, Особенности фильтрационных исследований в различных условиях
строения речных долин
Общее направление и объем фильтрационных исследований
в основном определяются строением речных долин и
гидрогеологическими условиями. Приводимые ниже цифровые данные,
характеризующие объем необходимых фильтрационных работ в
различных условиях, „являются, разумеется, весьма
ориентировочными и могут варьировать в широких пределах в
зависимости от деталей геологического строения- и гидрогеологических
условий, выясняемых при разведочных работах.
L Долины в коренных скальных породах с маломощным
аллювием (до 6 м)
В большинстве случаев исследования фильтрационных свойств
наносов этих долин интереса не представляют, так как либо
плотина возводится на скале, либо зуб ее доводится до скалы.
Исключение составляют малонапорные (до &—7 м) плотины,
которые могут основываться на аллювии. Здесь потребуется
проведение лабораторных определений фильтрационных свойств
аллювия, а в случае присутствия сильно фильтрующих грунтов
(например галечников) необходимо произвести опытные
откачки. Опытные откачки из аллювия могут понадобиться в ряде
случаев также для решения вопроса о 'притоке воды ів
строительный котлован (при изысканиях на выбранном варианте).
Основной задачей фильтрационных исследований при малой
мощности аллювия являются установление глубины зоны
трещиной атости в коренных породах под (руслом, ширины ее в
примыканиях плотины к берегам и относительная количественная
оценка степени трещиноватости. Опытные нагнетания
производятся во всех разведочных скважинах, так как для суждения о
распределении трещиноватости необходимо получение массового
материала. При наличии водоносного горизонта нагнетания
комбинируются с откачками. Количество систем (нагнетаний или
откачек) определяется длиной плотины и геологическим
строением. (При длине плотины до 500 м закладываются две системы в
-10 Методика геол. ис следов.
145

пойме или русле и © зависимости от однородности
'Геологического строения одна или две системы в примыканиях. При более
значительной длине плотины число опытных систем на пойме
увеличивается с таким расчетом, 'чтобы (расстояние между узлами
не превышало 200—260 м.
Большое значение при сильно трещиноватых породах имеют
прикрывающие их рыхлые отложения и в частности делювий.
При сколько-нибудь мощном развитии последнего необходимо
поставить исследование его фильтрационных свойств в
монолитах и методом инфильтрации из шурфов. Количество точек ин-
фильтрационных опытов зависит от строения и степени
однородности делювия; во 'всяком 'Случае их должно быть не меньше
двух-трех на каждой склоне.
Обработка материалов, получаемых 'при фильтрационных
исследованиях, начинается «с нанесения на литологи^еекий
профиль данных по выходу керна, по наблюдениям за
промывочными водами и по нагнетаниям. На профиле выделяются зоны,,
характеризующиеся различной трещиноватостью (например по-
данным об удельном водопотлощении). В первом приближении
можно давать лишь качественную характеристику трещиновато-
сти на основе хотя бы разведочных данных (рис. 44), уже
позволяющих делать некоторые выводы и производить сравнение
створов. В результате изысканий на выбранном варианте должен
быть составлен фильтрационный профиль с показанием величии,
коэфициентов фильтрации для характерных зон.
2. Долины в коренных нескальных породах с маломощным
аллювием
Объем фильтрационных исследований в долинах этого типа
варьирует в самъюі широких пределах в связи с чрезвычайным
разнообразием1 их * геологического строения и
гидрогеологических условий.
При однородности коренных пород исследования
конечно очень упрощаются; здесь можно различать следующие
типы:
а) Д о л и и а ^ г л и ні и С т ы х п о р о д аі х. При-
водоупорности этих пород фильтрационные (Исследования по существу
отпадают, и лишь в связи с инженерными исследованиями
грунтов может определяться водопроницаемость отдельных образцов
в приборах типа Терцаги. Во многих случаях однако и
глинистым породам свойственна водоносность; при этом циркуляция
подземных вод может быть связана или со структурными
элементами пород, например трещинами, или же с опесчаненными
прослойками.
Определение водопрогаодимости пород лучше всего в этих
условиях производить откачками из шурфовочных систем; но
применение фтого метода очень ограничено в связи с
необходимостью водоотлива при проведении самых шурфов. Откачки из
буровых скважин возможны лишь при больших диаметрах
скважин и технически часто очень трудны. При этом откачки дол-
146

жны проводиться обязательно из систем минимум с двумя
лучами, так как откачки из одиночных скважин могут давать
совершенно ложные данные.
При длине плотин до 500 м количество систем при изысканиях
для выбора варианта не превышает 2—3 (в пойменной части и на
одном или на обоих примыканиях); при более широких долинах
может быть добавлена еіце одна система в пойме.
В связи с приуроченностью фильтрации в этих породах к
определенным путям и с возможностью суффозии большое значение
имеет определение скоростей фильтрации индикаторами, которое
обязательно должно 'Производиться при всех откачках.
б) До1 лины в песчаных породах. Основным методом
определения коэфициентов фильтрации в этом случае являются
откачки © комбинации с лабораторными определениями.
При изысканиях для выбора варианта объем; фильтрационных
работ примерно следующий: системы закладываются по одной в
примыканиях и в зависимости от ширины долины одна или две
в пойме и русле і(при длине плотин до 500 м). Между, опытными
системами ставится послойная откачка из одиночных скважин.
Отк'ачки из последних производятся, начиная снизу для каждых
5—10 м мощности пласта (желателен фильтр не менее 5 м).
(Из всех горизонтов, опробованных той или иной откачкой,
должны быть взяты грунтоносом образцы на механический
анализ и определение коэфициентов фильтрации в лаборатории.
Кроме то'го образцы для лабораторных определений берутся из
отдельных разведочных скважин.
При изысканиях на выбранном варианте дополнительно
ставятся:
1) 1 — 2 системы в поименно-русловой части, причем откачкой
опробываются я аллювиальные отложения в целях определения
водоотлива из будущего котлована;
2) откачки1 из одиночных скважин с тем, чтобы испытательные
точки по профилю отстояли друг от друга не далее 100 м.
Кроме того отбираются дополнительные образцы для
лабораторных определений.
Обработка полученных материалов облегчается тем, что в
подавляющем большинстве случаев в этих условиях мы будем
иметь сравнительно мало изменчивые толщи, Литологический
профиль при изысканиях должен быть настолько детальным,
чтобы' по получеіннымі коэфициентам фильтрации его
приходилось только обобщать, а никак не расчленять еіце более.
Первоначально весь полученный различными методами
материал по коэфициентам фильтрации классифицируется по
литологический группам (пески глинистые, мелкозернистые, средние и
крупные). Затем производится увязка полевых и лабораторных
определений. После этого все коэфициенты округляются до
целых чисел и разбиваются на группы меньше 1 місутки, от 1 до
5 місутки, от 5 до 10 місутки и т. д. Эти окончательные величины
наносятся в условных знаках на литологический профиль, на
котором и производится их объединение з фильтрационный
ю*
147

19W
Z9H3
?9H3
ъчэ
"9943
lg
Ш
-о
5
Cl
Сі
1
ca
a
кар
' i j
(11
\\ i
1И
«5
a:
^i
Cl,
С
tfr
СЭ
<*i
t)
s
О
чл
a)
5
та
ci
en
И
P3
a.
<«
CQ
о
u
О
^
a.
о
fcf
•—
л
ее
*-
o
Б
Я
w
О
о
XI
ocmt
«S
C3
^
^a
3
Oj
cx
e
в;
a:
-a
«*
^
<o
l
Г).
О
с
К
о
то
сх
к
о
CJ
•с
X
в"
о
р<
^-1
-;
К
а.
со
S3-
Сч*
148

профиль с учетом лито логических границ, причем у скважин
проставляются исходные величины коэфициентов фильтрации.
П:рі'и неіо,дн(о)р|одн о сти к о ревн ыіх парод так-
же можно различать два случая, а именно: горизонтальное их
залегание и- дислоцированное.
а) (П р и г о р- іи з о и т а л ь н о- м переслаивании рыхлых
коренных пород, если исключить случаи іих сильной фациальной
изменчивости, при которых изыскания не отличаются от
таковых в аллювиальных отложениях (см. ниже), фильтрационные
исследования по существу аналогичны исследованиям в
предыдущих случаях. Отличия заключаются лишь в том, что откачка
и другие полевые определения производятся лишь в толще
пород до первого сплошного водонепроницаемого горизонта, не
прорезаемого будущим основанием плотины. Фильтрационные
свойства более глубоких пластов могут определяться
лабораторными методами. Характер обработки материалов по
фильтрационным исследованиям для этого подтипа долин не изменяется.
б) Д и с л о ц и р о в а. н к «о е залегание переслаивающихся
рыхлых пород представляет (наиболее сложный случай как для
изысканий вообще, так и для фильтрационных исследований в
частности. Дать здесь какие-либо общие указания по объему ю
распределению последних немыслимо вследствие многообразия
возможных гидрогеологических условий, величина фильтрации из
водохранилища и в районе плотины в значительной мере
определяется типом дислокации, а также тем, как ориентированы
долина и ось плотины относительно этой дислокации.
При дислокациях пликативных w плотине, расположенной по
простиранию пластов, исследования1 по своему характеру
сводятся к какому-либо из предыдущих случаев в зависимости от
мощности переслаивающихся пластов и их литологии {при
мощных пластах — к долинам' в 'Однородных породах, при
маломощных—-к долинам в горизонтально переслаивающихся породах).
Исследования должны охватить не только осевой и
параллельные ему поперечники, но и толщи пород, слагающие участок
долины несколько ниже и выше плотины.
'При направлении дислокации, пересекающем под тем или
иным углом ось плотины, фильтрационными исследованиями
охватываются отдельно' все наиболее важные толщи пород.
Наличие сбросовых дислокаций, пересекающих ось плотины,
усложняет характер исследований. Зоны разрушения пород в
непосредственной близости сброса должны рассматриваться как
отдельная и при этом особо опасная в фильтрационном
отношении толща.
3. Долины с мощным аллювием
Особенности фильтрационных исследований в долинах этого
типа обусловливаются специфичностью строения аллювиальных
отложений, которое, как известно, характеризуется1 обычно
¦невыдержанностью залегания- отдельных слоев. По существу
фильтрационные исследования в аллювии напоминают таковые в
149

переслаивающихся коренных породах {см. выше); несколько
большее значение в связи с пестротой строения аллювия имеют
только лабораторные определения и определения скоростей.
Откачки из аллювиальных песков производятся в опытных
системах, которые при изысканиях для выбора варианта
приурочиваются к каждому морфологическому элементу долины (русло,
пойма, береговые террасы). При изысканиях для выбора варианта
можно рекомендовать применение двухлучевых систем с
максимальным расстоянием между узлами 250—300 л/. При изысканиях
на выбранном варианте должны применяться четырехлучевые
системы и расстояние между ними сокращается до 100—200 м
(в зависимости от ширины долины). Откачки освещают наиболее
мощные и выдержанные! песчаные толщи; при этом вполне
допустимо, а часто даже рекомендуется давать средние коэфициенты
для целых комплексов. Между системами рекомендуется
производство послойных откачек из одиночных скважин. Детализация
характеристики фильтрационных свойств аллювия производится
на основе лабораторных определений. Образцы отбираются с
учетом следующих моментов:
а) для всех горизонтов, опробываемых откачками, должны
быть проведены1 лабораторные определения коэффициентов
фильтрации;
б) каждый выделенный на литолотачееком црофиле слой песка
(мощностью более 1 м) должен иметь минимум три
лабораторных определения1 коэффициента фильтрации.
Все вышесказанное относится к долинам с глубоким
залеганием коренных пород, іпри близком же их залегании (менее
40 м) к этим исследованиям в некоторых случаях добавляются
еще исследования «оренных пород.
Если аллювий подстилается скальными породами, которые
предполагается использовать как основание для тяжелых
сооружений и в частности водослива, то участок скалы, выделенный
для этих сооружений, должен быть исследован методом
нагнетания или откачек.
Если коренный песч а но-глинистые породы, подстилающие
аллювий, водопроницаемы, то фильтрационные свойства их в
основном определяются на основе лабораторных данных, и лишь
в случае близкого залегания этих пород и их значительной
проницаемости следует также поставить откачку.
При залегании под іаллювием трещиноватых пород должно
быть поставлено изучение связи коренных и аллювиальных
вод, их взаимодействия и; влияния на них реки (наблюдения
режима подземных вод и реки).
Г. Расчет фильтрации на участке плотины
Фильтрационные потери из водохранилища на участке
'плотины слагаются из потеоь путем фильтрации через тело
плотины, под основанием плотины и (в обход ее. В
инженерно-теологическом отчете должен быть произведен расчет величины филь-
150

трации (тело плотины при этом рассматривается кйк
непроницаемое для воды). Для сопоставления участков расположения
вариантов расчет может быть произведен с допущением
отсутствия шпунта, так как задача гидрогеологических исследований
заключается в сопоставлении гидрогеологических условий
конкурирующих участков.
При неоднородности пластов подсчет величины фильтрации
должен производиться' отдельно для каждой выделяемой
характерной зоны. Дальнейшие уточненные подсчеты фильтрации и
гидродинамического давления
производятся
проектировщиками-гидротехниками
применительно к избранной системе противо-
фильтрационных мероприятий,
характер которых
обосновывается данными
инженерно-геологических исследований.
Эти-окончательные расчеты производятся
либо путем построения фильтра-
V Ь/Т
Рис. 45. График для определения фильтрационного расхода в основании
плотины при конечной глубине проницаемого слоя (по Давиденкову)
ционных эпюр либо (что предпочтительнее) пользуясь методом
электрогидродинамических аналогий (ЭГДА) акад. Н.
Павловского. Этот метод за последнее время находит себе
применение не только для однородного пласта в основании, но и для
разнородного.
Приведем некоторые формулы для расчета фильтрации.
По формуле Павловского фильтрационный расход воды под
плотиной на единицу ее длины выражается:
Q = KHQr1 (18)
где К— коэфициент фильтрации однородного грунта;
И—разность отметок воды в верхнем к нижнем бьефах;
Qr — приведенный расход.
Величина (^определяется по графику, составленному проф. Да-
виденковьш (рис. 45), в зависимости от величины отношения
-у, где b — половина ширины плотины по основанию;
Т—глубина залегания водоупорного слоя.
Щ

При залегании водоупорного пласта на очень большой
глубине («в бесконечности») вычисляемая величина
фильтрационного расхода будет находиться в зависимости от того, какую
мощность водоносного пласта считать фильтрующей воду под
плотиной. По акад. Н. Н. Павловскому функция
фильтрационных расходов выражается здесь следующим образом:
$ = КЩг(х9у), (19)
где фг — приведенная функция расхода.
Эта функция по вертикальной оси j/, проходящей через
середину основания плотины, может быть определена из табл. 11,
где Ь — полуширина основания.
Таблица И
У
ъ
0
од
0,2
0,3
Фг
0
0,033
0,063
0,093
У
ъ
0,4
0,5
0,6
0,7
¦г
0,124
0,153
0,181
0,208
У
b
0,8
0,9
1.0
2,0
Фг
0,234
0,257
0,290
0,460
у
Ь
10,0
20,0
50,0
100,0
4v
0,954
1,174
1,466
1,683
Приближенное определение величины фильтрации под
плотиной можно сделать также следующим способом, основанным
Рис. 46. Схема фильтрации под основанием плотины
на допущении, что траектории движения фильтрационного
потока под плотиной представляют собой правильные полуэллипсы
и точки эксфильтрации в нижнем бьефе расположены
симметрично точкам инфильтрации в верхнем бьефе по отношению
к точке О — середине основания плотины (рис. 46).
Определив длину фильтрационного пути для каждой зоны
(как половину длины эллипса), можно вычислить величину
фильтрации как произведение коэфициента фильтрации, градиента'
152

и площади сечения зоны фильтрации1. Затем, просуммировав
расходы через отдельные зоны, можно вычислить общую
величину фильтра и под плотиной.
При частом горизонтальном переслаивании пород различной
водопроницаемости величина водопроницаемости пласта по
горизонтальному направлению больше, чем по вертикальному. В этом
случае должен быть вычислен некоторый «действующий» коэ-
фициент фильтрации, который по Шаффернаку приближенно
выражается:
К=УТ^іО*, , (20)
где /Ста*—коэфициент фильтрации пласта по горизонтальному
направлению;
Л'шіп —коэфициент фильтрации по вертикальному
направлению.
.Значения этих коэфициентов можно вычислить по следующим
формулам проф. Каменского:
is _ _ Щ + т2+тл+... /0 ч
Дтіп- -щ - т% т. , '. W
где Кг, К*, К% и т. д.—коэфициенты фильтрации прослоев;
ти т2, т? и т. д. — мощности прослоев.
При постоянстве этого переслаивания и малой мощности
отдельных прослоев это вычисление можно произвести для
небольшой толщины слоя (например 1 м) и распространить его на всю
толщу.
При неоднородном крупнослоистом основании можно
пользоваться следующим приемом, предлагаемым Ничипоровичем и
Истоминой. В грунтах с различными коэфициентами фильтрации
один и тот же расход воды при одной и той же потере напора
пройдет разные пути, которые прямо пропорциональны коэфи-
циентам фильтрации. Исходя из этого, можно вычислить
виртуальные мощности слоев, приняв один из коэфициентов
фильтрации толщи за основной, и в дальнейшем вести расчеты так
же, как для однородного грунта с выбранным «основным» коэ-
фициентом фильтрации.
Для'случая перекрывания сильно водопроницаемого слоя менее
водопроницаемым проф. Каменским предложен следующий
способ вычисления расхода фильтрационного потока на единицу
длины плотины. Весь поток разбивается на некоторые условные
1 Эта площадь для каждой зоны фильтрации выражается произведением
принятой ширины полосы (d) на длину плотины. При увеличении номера зоны
длина пути фильтрации значительно увеличивается. Вычисление расходов
можно ограничить той зоной, для которой величина фильтрации окажется
столь малой, что ею можно уже пренебречь. При этом должны быть приняты
во внимание соображения геологического характера.
153

элементарные потоки с расстоянием d между соседними линиями
токов, причем эллипсы ввиду резкой смены водопроницаемости
сплющены и в верхнем слое линии токов почти вертикальны,
а в нижнем — почти горизонтальны.
При этой предпосылке фильтрационный расход каждого
потока выражается:
д = а—"_, (23)
2 Кг + к%
где И—разность отметок верхнего и нижнего бьефов;
т — мощность верхнего менее водопроницаемого слоя с коэ-
фициентом фильтрации Кг;
I — средняя длина пути фильтрации в подстилающем слое
с коэфициентом фильтрации АГ2; средняя длина пути
для каждого потока определяется графически по
построенным линиям токов.
Для вычисления расхода фильтрации на единицу длины
плотины надо просуммировать расходы по отдельным выделенным
зонам, а для получения общего расхода воды под плотиной —
помножить единичный расход на длину плотины.
Теория расчета фильтрации в обход плечей плотины по
существу не разработан^, и приходится пользоваться следующим
условным приемом. На плане строятся траектории токов
в виде полуэллипсов, огибающих плечо плотины. Для каждой
полосы шириной ^^ограниченной двумя линиями токов,
фильтрационный расход выразится так:
,= <W«L+*.«. (24,
где Нх и Н2 — превышения уровней воды в верхнем и нижнем
бьефах над водоупорным слоем;
И—высота подпора, образуемого плотиной;
/ — длина пути фильтрации для данной
элементарной полосы.
Общую ширину полосы боковой фильтрации ограничивают
теми зонами, vjie отметки уровня подземных вод до
устройства водохранилища ниже проектной отметки последнего. Если
фильтрующая толща прислонена к водоупорным породам, то
ширину полосы ограничивают этим примыканием. При наличии
менее водопроницаемых покровных образований (например
делювия) на склонах величина фильтрации уменьшается, и это
уменьшение можно вычислить по соответствующей формуле
Каменского (см. гл. VI). Для подсчета фильтрации в обход
плотины в трещиноватых породах методика учета
преобладающих направлений трещиноватости мало разработана, а
определение ширины зоны фильтрации как радиуса во-
151

ронки поглощения при нагнетании, что является конечно весьма
условной предпосылкой, пользуясь которой, можно получить
заниженный расход на фильтрацию.
Помимо данных по вопросу о величине фильтрации, инженерно-
геологические исследования должны дать материал для
суждения о возможности образования суффозии и явлений
плывучести. В отношении суффозии необходимо иметь данные,
характеризующие степень разнородности механического состава
грунтов1, и характеристику скорости фильтрации. По Джастину2
вымывание частиц происходит при следующих скоростях
фильтрации:
Диаметр частиц ?р™ск" Диаметр частиц ^ГГЛ*™
в мм CK°Z,rll в мм С?Р/°"Ь В
см/сек см/сек
5,00 20,7 0,10 2,8
3,00 16,0 0,05 2,0
1,00 9,2 0,03 1,6
0,50 6,5 0,01 0,9
0,30 4,5
Для суждения о скоростях фильтрации под плотиной
следует исходить из наблюдений за скоростью прохождения
индикатора при откачках; эту скорость нужно пересчитать
пропорционально градиенту, который будет иметь место при
фильтрации под плотиной. При этом следует иметь в виду,
что этот градиент при неоднородности основания не является
частным от деления высоты подпора на ширину плотины по
основанию, а на отдельных участках может превышать эту
величину.
Акад. Павловский дал следующую формулу допускаемого
гидравлического градиента:
hon = dcp, (25)
где dcp — средний диаметр частиц песка в мм в пределах 0,25—
1,0 мм.
Для суждения о возможности явлений выпирания и
плывучести грунтов необходимо также знать величину градиента
и ее изменение на отдельных участках основания. Указанные
опасные для сооружения явления могут возникнуть там, где
повышается гидродинамическое давление, т. е. где повышается
гидравлический градиент. Критический градиент по Терцаги
выражается
*,,,,-(1 - ЛО (у-1), (26)
где N— пористость грунта;
у — удельный вес частиц грунта.
1 Экспериментальные работы Н. Бочкова (Водгео) показали, что суффозия
происходит при соотношении диаметров зерен 1:20 и более.
2 Ничипорович и Истомина, Проектирование и постройка
укатанных земляных плотин, 1936 г.
155

Обычно критический градиент по своему значению достаточно
близок к единице.
Достижение критического градиента возможно например
в тех случаях, когда на сильно проницаемых породах залегает
значительно менее проницаемая порода, в которой
сосредоточивается большое гидродинамическое давление, поскольку
в подстилающем слое потеря напора невелика. Так, по
Каменскому в этом случае для участка нижнего бьефа, ближайшего
к концу флютбета, приближенное выражение градиента будет:
/=_" (27)
Здесь b — половина ширины плотины по основанию, остальные
обозначения те же, что в формуле (23).
Наличие сосредоточенного гидродинамического давления
обусловливает необходимость противофильтрационных мероприятий
(развитие понура, забивка шпунтовых рядов и пр.).
3. Исследования геотехнических свойств горных
пород
В процессе производства инженерно-геологической съемки и:
разведочных работ ваікап лив ается м атериал, характеризующи и
инженерные св-ойЛва горных пород. Однако этот материал,
получаемый только путем наблюдений, а не экспериментов, не
может дать количественной характеристики! тех явлений,
которые могут развиться после возведения плотины, как-то: осадки
под нагрузкой, сдвиг, просадка, выщелачивание и т. д.
Задачей специальных исследований является1 получение
данных, могущих быть положенными в основу инженерного
расчета плотиц как сооружений. Эти специальные исследования,
получившие в последнее время название геотехнических,
представляют 'ныне целую специальную область с обширной литературой,
методологическими /исканиями и пр. В дайной работе мъг
касаемся геотехнических исследований очень кратко, отсылая для
ознакомления с методикой их к специальной литературе и
опыту таких строительств, как Свирьстрой, канал Москва—-Волга,
проектных организаций, как Волга —Дон, Нижневолгопроект
и- др.
А. Скальные породы
Основные характеристики скальных пород должны быть даны
в отношении трещиноватости «юрод. В предыдущих главах мы
уже касались исследований пород и трещиноватости' при
производстве инженерно-геологической съемки, разведочных и
опытных работ; поэтому остановимся здесь лишь на некоторых
лабораторных работах по изучению растворимости горных
пород.
156

Лабораторное изучение растворимости пород не имеет пока
установившейся методики, .поскольку этим «опросом всерьез
стали интересоваться лишь в самые последние годы в связи с
проектировкой некоторых плотин в карстовых районах.
Весьма интересна1 методика, примененная ;в институте 'Водгео
Ф. Ф. Лаптевым при изучении растворимости карбонатных
пород Самарской Луки ів связи с проектом' Куйбышевского узла
сооружении. Сущность методики' заключается в следующем.
Пробу измельченной породы помещали в стеклянную трубку с
кр аном и через трубку про пуска ли воду со скор остью
0,04'—0,06 см/сек. При опытах ставили одновременно 5 трубок
с образцами пород и одну трубку с мрамором, что дакало
возможность всегда сравнивать скорости растворения пород со
скоростью растворения мрамора, являвшегося таким образом
условным: эталоном. Кроме того были проделаны опытьг при
насыщении воды углекислотой. В результате опытов
установлено, что скорость растворения пород зависела в основном от
химического состава, но также и от агрегатной структуры.
Для суждения об относительной растворимости пород на
исследуемый образец устанавливался небольшой цилиндр, края
которого герметически прикреплялись менделеевской замазкой к
образцу. В цилиндр опущены три трубки: по одной из них
поступала подкисленная вода, которая обмывала гладкую
поверхность образца, а затем выходила в другую трубку; третья
трубка служила для выхода выделяющегося углекислого газа.
Растворение породы определялось путем химического анализа
выходящей воды.
Лабораторные определения относительной растворимости
являются ценным дополнением к полевым работам, позволяя
установить зоны наиболее растворимых и наиболее стойких пррод.
Абсолютного значения получаемым величинам в смысле учета
количества растворяемой породы придавать нельзя, поскольку
условия лабораторного опыта значительно отличаются от
природных условий.
Б. Полускальные породы
К полускальным породам по проф. Саваренскому относятся
породы, имеющие промежуточные между скальными іи рыхлыми
породами свойства. Сюда принадлежат мергеля, опоки и опоко-
видные глины, «слабые» (обычно глинистые) песчаники, сильно
выветрелые скальные породы ((например каолиншированеые
граниты) и пр. Наличие одновременно признаков и скальных
и рыхлых пород вызывает необходимость значительного объема
исследований.
Для всех характерных полускальных пород, залегающих в
основании1 проектируемой плотины, должны быть произведены
лабораторные определения временного сопротивления на сжатие,
коэффициента трения и -оцеггл?ния породы и бетона по породе.
(Эти же определения в некоторых случаях, например при высо-
. ких бетонных плотинах, необходимо делать и для скальных по-
157

род.) Для некоторых полускальных пород (например мергелей)
представляет интерес характеристика размокаемости. Во многих
случаях мергеля, весьма плотные в сухом состоянии, при
погружении в воду распадаются на мельчайшие частицы и ведут себя,
как рыхлые породы.
В. (Рыхлые породы
/. Лабораторные исследования
Трудность проведения некоторых опытов (например
составление компрессионной кривой и др.) в полевой обстановке
вынуждает перенести исследование в лабораторию. При выборе
методики испытаний грунта в лабораторной обстановке нужно
давать предпочтение той, которая -ставит грунт ближе к условиям
естественного залегания, а при 'посылке образца в лабораторию
необходимо указывать одновременно гидрогеологические
условия его залегания. По этой же причине необходимо брать
образцы без нарушения их структуры и1 парафинировать образцы
на месте с тем, чтобы влажность их не менялась.
а) О п р е д е л е н и я угла в н у т р е н н е г о т р е н и я и
сцеп л е н и я. Существующее сейчас значительное количества
аппаратуры и методов определения утла внутреннего трения в
грунтах можно подразделить на четыре важнейших типа:
1) приборы, основанные на идее -сопротивления штампа
вращению (дисковые аппараты); к ним относятся приборы Американ*
ского общества гражданских инженеров, инж. Немилова, инж.
Мадквитца и др.; ^
2) приборы, основанные на идее сопротивления сдвигу по
одной или двум плоскостям; к этому типу относятся приборы
Крея, Пузыревското, Технологического института в Массачузет-
се и др.;
3) приборы, основанные на идее сопротивления скалыванию,,
как например прибор Нильеа, Беетерберга, Давиденкова;
4) прибор, оейованный на действии центробежных сил,—
центробежная машина конструкции проф. Г. И. Покровского.
В настоящее время в СССР наиболее распространен метод,
определения угла внутреннего трения на приборе Пузыревского.
Однако пользование им требует большой осторожности при
исследовании глин; применение же его к крупнозернистым пескам
совершенно невозможно, так :как результаты определений резко
колеблются. В последнее время получили распространение для
исследования песка прибор Фельда, применяемый на некоторых
наших строительствах, а также прибор1 Покровского (с
ребристым штампом конструкции института Водгео).
б) Ко ш п р е с с и о н н ы е не с л е д о в «а н и я. Определение
компрессионной зависимости является важнейшей
характеристикой свойств грунта, так как по компрессионным кривым имеется
возможность определить величину осадки грунта под действием
нагрузки и установить далее темп осадки.
158

е
0.7
0,5
QA
0,3
"—¦--¦—-— ¦ - ¦ * ^^^^^ ¦ ^.^ —-.— --
_______ л
Исследованию на компрессионную кривую подвергаются
только глинистые грунты, т. е. такие грунты, в которых осадка от
действия нагрузки является функцией 'времени.
Для испытания грунта на компрессионную кривую пробы
грунта берут грунтоносами в ненарушенном состоянии примерно
через 0,5 м с сохранением естественной влажности (немедленно
парафинируют образцы).
Компрессионные испытания производят в приборе типа Тер-
цаги при различных нагрузках, поддерживая в образце так
называемую предельную влажность; в результате исследований
получают ряд точек, по которым строят кривую зависимости коэ-
фициента пористости г от давления р или компрессионную кри~
ную, графическое
изображение
которой представлено на
рис. 47.
Одновременно с компресси- qq
онной кривой строят
кривую
консолидации, представляю
щую связь
деформации образца со
временем. По данным
компрессионных
испытаний
определяется коэфициент
уплотнения грунта.
Параллельно
определяется
коэфициент фильтрации в приборе Терцаги, что дает 'возможность по
формуле проф. Герсеванова вычислить полную осадку грунта
под давлением проектируемой плотины, а также темп этой
осадки.
Компрессионные испытания позволяют подсчитать также
модуль упругости грунта, величина которого может быть
использована в расчете оснований методом теории упругости,
поскольку для серьезных сооружений иногда прибегают к этому
способу. Помимо этого модуль упругости характеризует отчасти
свойства грунта с точки зрения возможных упругих
деформаций, выяснение величины которых необходимо особенно для
работы основания при переменном режиме, например при
частой разгрузке и загрузке.
Связанные грунты, для которых исследуется зависимость
влажности от давления, могут находиться в различных состояниях
пластичной консистенции, величина которой выражается числом
пластичности по Аттербергу. В расчет устойчивости число
пластичности непосредственно не входит, но определение этой
неличины может косвенно характеризовать грунт с точки зрения
изменения коэфициента пористости от состояния верхней
границы пластичности до состояния предела усадки грунта. Далее
о
8
П
W
20 24Ркг/слг
Рис. 47. Компрессионная кривая
159

можно построить для пород, залегающих © основании плотины,
линии равных чисел-пластичности, по которым можно сравнить
породы с точки зрения возможной осадки, выражая это только
качественно.
2. Полевые исследования
а) Ис с л е д о в а ін ,и е грунта <н а в е р- т и ік а л ь ін у ю н а-
грузку. Методика этих 'исследований сводится к тому, что на
испытуемый грунт посредством особых приспособлений
передается постепенно увеличивающаяся вертикальная нагрузка и
регистрируются время и величина осадки этого грунта.
'Существует уже значительное количество аппаратуры по
определению несущей способности грунта, однако методика
испытаний все же остается примерно одинаковой для всех типов
приборов. Так например, в Австрии широко распространен прибор
Штерна, которым определяется сопротивление погружению
конического штампа. Прибор очень портативен, однако при погру-
жени конуса структура грунта настолько меняется, что
исследованию по существу подвергается прунт совершенно других
свойств.
Прибор, который рекомендуется в инструкции КомСТО, а
также и инструкция, 'разработанная Фундаментстроем, имеют у
нас широкое применение при инженерно-геологических
исследованиях оснований сооружения. Перед опытом берут с
подготовленной поверхности (из угла шурфа) пробы грунта для
лабораторного испытния на угол внутреннего трения, влажность,
механический анализ и пр. Прибор, передающий вертикальную
нагрузку на штамп, состоит из загрузочной платформы,
представляющей собой крестовину с нашитыми досками, и
вертикального столба, высота которого равна глубине выемки грунта
с добавлением еще 1,50—1,75 м над уровнем земной
поверхности. Испытание грунта на отметке заложения фундамента
производится жестким квадратным штампом.
Стандартный штамп имеет поверхность 70,7 • 70,7 = 5000 см-.
В ответственных сооружениях, каковыми являются
гидротехнические сооружения, учет влияния площади приобретает особо
существенное значение. Соответствующие 'испытания должны
производиться тремя штампами следующих размеров,
рекомендуемых инструкцией Фундаменстроя: 1) 50 X 50 см; 2) 70,7 X
X 70,7 см; 3) 100 X 100 см. Осадка регистрируется
измерительным прибором, главными частями которого являются барабан
с прикрепленной к нему стрелкой и циферблат. Величина
нагрузки прикладывается ступенями и рассчитывается перед
началом опыта в соответствии с площадью штампа.
Для «слабых» грунтов следует начинать с нагрузки 0,1 кг/см2.
После видимого прекращения осадки приступают к загрузке
следующей ступени и т. д. до тех пор, пока не произойдет
резких осадок, которые укажут іна разрушение трунта ((критическая
нагрузка). У некоторых грунтов, каос например у жирных глин,
резких изломов кривых не получается. В этом случае прибегают
160

к определению графическим путем соответствующего
пересечения двух касательных, как это изображено на рис. 48. Бели
этого недостаточно для уяснения, то строят кривую зависимости
скорости осадок от давления и по участкам с резким
возрастанием скорости судят о критическом давлении. Таким образом
тем или иным
способом, правда, не
имеющим достаточных
теоретических
обоснований, можно отыскать
критическую нагрузку.
После проведения
опыта с нагрузкой
следует процесс
разгрузки, которая ведется
ступенями, принятыми
при нагрузке.
Для проведения
исследований на
вертикальную нагрузку
глубоко лежащих слоев
прибегают к
исследованию в буровых
скважинах. Прибор для
подобного рода
исследований также
разработан Фундамент-
строем. Общий вид
прибора изображен на
рис. 49. Главные части
прибора: загрузочная
платформа, обсадная
труба и затем
жесткий штамп,
соединенный с вертикальной
штангой, на которой пристроена загрузочная платформа. Запись
осадки производится с помощью приборов типа Клоггша.
Методика исследований в принципе та же, что и в шурфах, и имеет
ев оим назначением лишь сравнить п о дат лив о сть ниже ле ж а щ и х
более слабых грунтов с податливостью 'Непосредственно
(несущего пласта. Согласно инструкции опыт нужно вести с заранее
установленной величиной удельного давления или осадки,
сообразуясь с результатами испытания непосредственно несущего
слоя.
В результате полевых исследований устанавливают:
а) временное сопротивление грунта нагрузке;
б) характер и величину осадки в зависимости от нагрузки;
в) изменение осадки от нагрузки во времени.
Для ленточных фундаментов (фундаменты гидротехнических
сооружений, как например флютбеты, днища шлюзов и пр.) по
Нагрузка кг [см
О 1,0 2,0 3,0 4$ 5,0 6>Q ?t0 8&
-> 1 1 1 rJ 1 1 1 J—_J J ¦ -'- *¦ t - '
Рис. 48. Испытание грунта пробной нагрузкой
в Донбассе на балке Скотоватой:
а — кривая зависимости осадок от нагрузки; б — кривая
упругого поднятия грунта при нагрузке (грунт — темнобурый
суглинок с примесью ила, насыщенного водой)
11 Методика геол. исследов.
161

Направляющие
брусья
прикрепляются Н буро -
дои вышке.
данным исследовайий (рассчитывается так -называемый «коэфи-
циеит постели», представляющий собой по элементарному
способу расчета отношение удельной нагрузки в кг/см2 к величине
осадки, выраженной в сантиметрах.
Более точное определение коэфициента постели в последнее
время производится по
формуле проф. Н. М. Герсеванова1.
В заключение нужно
указать, что работа и осадка
штампов при исследованиях
на вертикальную нагрузку
может далеко не
соответствовать работе грунта под
основанием сооружения по той
причине, что не найдено еще
удовлетворительной связи
между величиной осадки и
размером площади основания,
и некоторые строительства
отказываются уже от этих
испытаний, развивая
тщательные компрессионные
исследования в лаборатории.
Тем не менее исследования
несущей способности грунтов
в поле представляют
значительный интерес, особенно
для переслаивающихся
грунтов, поскольку в лаборатории
воспроизвести работу
переслаивающихся грунтов
чрезвычайно трудно.
б) Исследование
коэфициента трения
грунтов в полевой
обстановке. На месте
исследования отрывается котлован, в
котором вырезается из грунта
прямоугольный
параллелепипед с размером сторон в
плоскости сдвига около 60 см, а
в поперечном направлении—
30 см. На параллелепипед
надеваются ящики .-нижний,
средний и верхний. Средний ящик подвержен сдвигу. Для передачи
вертикального давления на верхнюю поверхность грунта
укладывают жесткую плиту, на которую давит посредством столба
и рычага груз — вода или какой-либо балласт.
Обсадная труба
ЩТ/Л^У/^/*
Рис. 49 Испытание грунтов на
вертикальную нагрузку в буровой скважине
(по Фундаментстрою)
1 «Гидротехническое строительство» № 10, 1935
162

Величина сдвигающих усилий прикладывается ступенями, и
после каждого приложенияі нагрузки измеряется 'величина
деформации. Обработка материалов проводится так же, как и при
лабораторном исследовании.
Исследования1 коэфициента трения в полевых условиях, не
имея той точности, котоюая может быть получена в
лабораториях, тем не менее весьма желательны, поскольку здесь грунты
испы'тываются без нарушения структуры и при этом1 в большом
объеме для часто .переслоенных грунтов этот метод
представляет особый интерес.
3. Особенности исследований лессов
В результате увлажнения леесаім< и некоторым лессовидным
породам свойственны, как известно, своеобразные явления
просадок, происходящие главным образом от механического
уплотнения грунта 'вследствие уничтожения капиллярной связности при
лромочке и частично вследствие выщелачивания солей. Просадки
угрожают не только плотинам, но и другим сооружениям,
расположенным в прилежащей к водохранилищу зоне.
После производства детального морфологического описания
участка с регистрацией всех проявлений' просадок (в частности
под влиянием существующих 'каналов и водоемов) и
разведочных работ приступают к лабораторным работам. По образцам
лесса, полученнымі при разведке, производятся определения
механического состава,, пористости,, химического состава и
естественной влажности; пород на различных глубинах. Способ
разведок должен обеспечить получение образцов без нарушения
структуры, т. е. разведка должна производиться либо
шурфованием либо бурением с 'грунтоносами. Выработки по возможности
должны доводиться до подстилающих лессы пород.
Обработка лабораторных данных должна заключаться' в
первую очередь в построении графиков: по оси ординат
откладываются глубины залегания взятых на исследование образцов, а по
оси абсцисс — числовые выражения механического состава
(например удельная поверхность), пористости, влажности и
химического состава. По графикам: можно судить об относительной
уплотненности отдельных зон в зависимости от механического
и химического составов пород, а главное в зависимости от
влажности. В зоне грунтовых вод уплотненность грунтов должна
быть больше, так как если грунтам свойственны просадочныо
явления, то в зоне грунтовых вод они уже произошли. Поэтому
сопоставление физических и химических свойств образцов выше
и ниже уровня трунтовых 1&од весьма интересно и до некоторой
степени может указать на величину ожидаемой просадки «сухих»
грунтов после их насыщения водой в результате устройстн;!
в од о хранилища,.
Вышеупомянутые исследования служат косвенной
ориентировкой для суждения о возможности осадки.
Помимо указанных исследований общего характера дли
лессовидных грунтов требуются специальные лабораторные и полсмые
И*
КьЧ

исследования грунта, определяющие степень устойчивости
структуры лесса, козфициент внутреннего трения и компрессионные
свойства
Методика полевых исследований для определений несущей
способности лессовидных прунтов обязательно «включает
установление влияния замачивания грунта иг величину осадки и
поведение ее во времени в зависимости от інагр^зки При этом
следует отметить, что при испытании лессов предварительно
производится передача некоторого давления на сухой лесс в пределах
1—1,5 кг/см2, и после эюго лесс >влажняется, причем обяза
тельно через дренирующий слой с обратным фильтром (в про
дивном случае может произойти повреждение или неравномерное
увлажнение испытуемого слоя) Увлажненный лесс подвергается
дальнейшему испытанию на нагр\зку по описанной выше
методике.
Нагружение должно вестииь по возможности равномерно и
малыми ступенями нагрузок Пои испытании необходимо
тщательно фиксировать все явления, сопутствующие опыту
Обработка результатов полевых наблюдений для даотого
грунта аналогична описанной выше
Количественная характеристика просадочносги лессовидных
пород осуществляется с помощью коэфициента просадочносги,
определяемого как отношение величины просадки к толщине
слоя лесса, подвергшегося промачиванию
Определение угла внутреннего трения для лессовидных Грунтов
производится при естественной влажности, а также при
искусственном увлажнении (без нарушения структуры).
Образцы лесса при отсылке в лабораторию должны тщательно
парафинироваться и упаковываться во избежание повреждения.

ГЛАВА VI
ИССЛЕДОВАНИЯ В РАЙОНЕ ВОДОХРАНИЛИЩА ДЛЯ
ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА
По району водохранилища в зависимости от конкретных
природных условий и народнохозяйственных запросов может
возникнуть много разнообразных инженерно-технических задач, для
разрешения которых необходимо производство
гидрогеологических изысканий; чаще всего возникают вопросы следующего
характера:
1) об изучении явлений фильтрации из водохранилища для
подсчета временных и постоянных потерь;
2) о времени наполнения водохранилища и учете
поступления в него грунтовых вод путем подземного стока;
3) об угрозе фильтрации воды из водохранилища в
существующие горные разработки и об усилении плывунных свойств песка
вследствие увеличения гидростатического напора;-
4). о подтоплении и заболачивании отдельных участков,
важных в народнохозяйственном отношении, и о проектировании
инженерных мер борьбы с этими явлениями;
5) об изучении явлений выщелачивания и растворения горных
пород по берегам водохранилища, а также об изучении про-
садочных и карстовых явлений в лессе, гипсоносных,
карбонатных и соленосных породах;
6) о влиянии водохранилища на изменение
физико-геологических явлений по берегам реки (образование или усиление
оползневых — обвальных явлений, размыва и т. п.);
7) об изучении очагов образования наносов.
Необходимо при этом оговориться, что по всем
перечисленным вопросам за исключением разве вопросов фильтрации
изыскания могут оказаться практически ненужными, если
водохранилище устраивается в безлюдной местности, где
подтопление, затопление, оползни и т. д. никаких
народнохозяйственных интересов не нарушают. Напротив, изыскания могут быть
значительно расширены и видоизменены, если новый режим
реки представляет конкретную угрозу определенным и важным
165

промышленным и населенным пунктам, что обычно
устанавливается в общем виде при изысканиях для проектного задания.
Различные вопросы методики гидрогеологических изысканий
для удобства дальнейшего изложения. сгруппированы ниже
в следующие разделы: 1) изучение фильтрации из
водохранилища; 2) изучение условий подтопления и заболачивания; 3)
изучение физико-геологических явлений и 4) изучение очагов
образования наносов.
1. Изучение фильтрации из водохранилища
Если поверхность родзедоных вод в берегах долины резко
поднимается по направлению к водоразделам выше будущей
отметки водохранилища, то в этом случае после постройки
плотины может иметь место лишь временная фильтрация.
После того как вблизи водохранилища установится новая форма
поверхности подземных вод, никаких фильтрационных потерь
не будет; напротив, подземные воды сами будут питать
водохранилище. В этом случае могут потребоватся
гидрогеологические изыскания лишь для определения временных потерь и
величины постоянно^ притока подземных вод в водохранилище,
если это будет представлять реальный интерес для
водохозяйственных расчетов. Подсчеты временных потерь и дренажа
подземных вод в водохранилище могут потребоваться при
использовании маломощных речных потоков для целей
энергетики и ирригации, а также при сооружении водохранилищ для
задержания внутреннего стока. Для крупных рек эти подсчеты
в большинстве случаев совершенно не производятся.
Если подземные; воды в настоящее время имеют водораздел
на отметках ниже будущего подпора, то временные потери на
фильтрацию неизбежны, а постоянные — возможны и будут
зависеть от различных причин:
а) при большой ширине водораздела, через который может
фильтроваться црда из водохранилища, и при слабой
водопроницаемости пород следует ожидать лишь смещения и
повышения водораздела подземных вод и временных фильтрационных
потерь на установление этого нового положения;
б) при небольшой ширине водораздела и хорошей
водопроницаемости пород подземные воды могут получить общий уклон
в сторону от водохранилища, вследствие чего будет
происходить постоянная утечка воды.
Постоянная утечка неизбежна также в том случае, если
подземные воды до устройства водохранилища имели уклон^потока
в сторону от реки.
Все эти гидрогеологические особенности устанавливаются
при помощи специальных изысканий, о которых говорится
в конце этого раздела.
Особенно сложным для изучения и подсчетов является
случай донной фильтрации. Эта фильтрация может возникнуть,
если река течет в глинистых слабопроницаемых наносах,
166

которые подстилаются водопроницаемыми породами,
сухими в настоящее время или содержащими водоносный
горизонт на глубине значительно ниже уреза реки. После
постройки плотины река затопит новые участки долины, где
указанные водопроницаемые породы обнажаются непосредственно или
залегают под тонким слоем рыхлых крупнообломочных
материалов. В этом случае может происходить постоянная
фильтрация из водохранилища, причем эта фильтрация будет итти
вертикально (донная фильтрация) при больших напорных
градиентах, что обычно представляет существенную угрозу для
водохранилища.
Проектировщики и строители иногда принимают величину
потерь предположительно по данным практики и
характеризуют возможную утечку высотой слоя воды на площади
водохранилища, а именно:
а) при хороших гидрогеологических условиях потери на
фильтрацию принимаются не более 0,5 м/год;
б) при средних условиях—0,5 — 1,0 м/год;
в) „ тяжелых гидрогеологических условиях — 1,0 — 2,0 м/год.
Часто потери на фильтрацию выражаются в процентах от
объема водохранилища, и тогда величина утечки
характеризуется следующими цифрами:
а) при хороших условиях потери на фильтрацию составляют 5—10% в год
б) „ средних условиях „ „ 10—20% я „
«) п тяжелых . „ „ п п 20—40% „ „
При этом обычно строители надеются на постепенное
снижение утечки за счет заиления водохранилища, что во многих
¦случаях подтверждается практикой гидротехнического
строительства.
Надо заметить, что для более или менее точных подсчетов
потерь на фильтрацию пока не имеется надлежащей методики
за исключением идеального случая фильтрации в дрену.
Природные условия обычно столь сложны, что при расчетах
приходится прибегать к построению весьма грубой схемы явлений,
и если результаты расчетов с заведомым
преувеличением (т. е. при максимальных: коэфициенте фильтации,
уклоне и обнаженности фильтрующих пород) не представляют
опасности (см. приведенные выше нормы), то дальнейшие
изыскания не организуются, а водохранилище считается в отношении
фильтраций благонадежным1.
А. Временные потери на фильтрацию
Можно себе представить такой элементарно простой случай,
когда в бортах водохранилища на неглубоко залегающем
водоупорном склоне коренных пород лежит прислоненная толща
* Фильтрационные вопросы, в том числе вопрос о фильтрации из
водохранилища, хорошо разобраны в работе проф. Г. Н. Каменского, Основы
динамики подземных вод, ч. II, 1935.
167

сухих водопроницаемых наносов, которая будет частично
затоплена водой при отсутствии дренажных понижений по со.
седству с рекой и при отсутствии грунтовых вод (рис. 50)-
Указанная толща после постройки плотины будет насыщена
водою из реки на высоту подпора (и капиллярной зоны). Для
подсчета потерь на насыщение пород необходимо разбить
затопляемый береговой склон по длине на п характерных
участков с определением для каждого участка средней высоты
подпора водохранилища А, ширины напитываемой полосы по
Рис. 50. Схема строения долины (для подсчета временных потерь
на фильтрацию)
берегу b и длины .участка /. Тогда общий объем V насыщен-
бых пород и потери Q на фильтрацию в один склон долины
нудут равны:
9
Q = У? = у (Mj/H-Wrf" ' '+МЛ)>
{28)
где <f — пористость породы за вычетом естественной
влажности.
На самом деле подобные элементарные примеры редко
встречаются в природе, и временные потери на фильтрацию
приходится определять при наличии в бортах будущего водохранилища
собственных подземных вод.
Когда грунтовые воды в бортах водохранилища имеют свой
водораздел на различной высоте по отношению к будущему
подпору, насыщение сухих грунтов в пределах этого подпора
будет происходить одновременно за счет подпора подземных
вод и фильтрации из водохранилища. В этом случае (который
чаще всего встречается в природе) подсчеты временных
потерь довольно сложны и не имеют надлежащего
теоретического обоснования: здесь приходится тщательно учитывать ряд
факторов, влияние которых до настоящего времени почти
совершенно не выяснено.
168

При большой мощности водоносного горизонта, значительной
площади его распространения и питания и при невысоком
положении водораздела подземных вод (хотя бы и ниже
будущей проектной отметки водохранилища) вряд ли можно
ожидать временных потерь на фильтрацию из водохранилища.
В .этом случае насыщение пород до высоты будущей депрес-
сионной поверхности, повидимому, будет происходить главным
образом за счет подземных вод.
Б. Определение величины постоянной фильтрации
Если водоносный горизонт обладает небольшой мощностыа
и водораздел подземных вод лежит ниже подпорной отметки»
то расход воды для насыщения пород до установления новой по-
Рис. 51. Схема фильтрации из водохранилища в соседнюю долину
верхности грунтовых вод правильнее относить за счет
временных потерь на фильтрацию, но при этом, по мере подъема
уровня воды в реке и насыщения пород в берегах, будут
изменяться площадь фильтрации, уклон и скорость, пока не
установится определенное постоянство фильтрационного потока.
Постоянный расход фильтрации в общем виде можно
подсчитать по формуле:
Q - *«/,
для чего необходимо знать площадь фильтрации, уклон потока
и коэфициент фильтрации фильтрующего слоя.
При боковой фильтрации характерно (как это было
разобрано ранее) наличие уклона грунтового потока от
водохранилища в сторону какого-нибудь соседнего понижения.
Роль дренирующих понижений могут выполнять также
ближайшие горные разработки, в которых после постройки плотины
может усилиться приток подземных вод или напор плывунов.
Такое явление отмечается в практике заграничного
строительства, а также у нас, например в Донбассе. При горизонтальном
водоупоре для подсчета потерь на боковую фильтрацию
отдельные величины, входящие в расчет, определяются обычно
так (рис. 51).
Площади фильтрации и дренажа берутся нормально к
фильтрационному потоку. Толщина фильтрующего слоя по берегу
169

водохранилища и при выходе в соседнее понижение различна;
поэтому для общих подсчетов потерь можно брать (при единичной
ширине потоков) среднюю площадь фильтрации и средний
уклон фильтрационного потока.
Отсюда расход потока на единицу длины водохранилища
определяется так:
q = K * 2/ , (29)
а общий расход фильтрации представит сумму единичных
расходов по отдельным участкам фильтрующего берега:
0 = яікіМ-ъіі+~'+яя?п- (зо)
Обычно опасность фильтрации устанавливается лишь на
некотором участке берега, и тогда подсчеты упрощаются.
Если подсчеты с заведомыми преувеличениями окажутся
безопасными для водохранилища, может отпасть необходимость
в длительных, сложных и дорогих гидрогеологических
исследованиях для более точных подсчетов.
Для примера можнр привести следующие упрощенные
подсчеты потерь на фильтрацию:
1. При проектировании плотины в районе Самарской Луки
(рис. 52) возникло опасение о возможности угрожающей
фильтрации из водохранилища поперек Луки по толще
трещиноватых каменноугольных и пермских известняков и доломитов.
Для освещения этого вопроса было пробурено на нескольких
поперечниках через ^Волгу много скважин и поперек Самарской
Луки пробурен поперечник глубоких скважин. По всем этим
скважинам установлены литологический разрез пород и уровень
подземных вод, а при помощи наблюдений и опытов — режим
подземных вод и коэфициент фильтрации.
Если для расчета утечки принять следующие величины:
ширину фронта фильтрации от долины реки Усы до плотины —
L=50 км; длину пути фильтрации поперек Луки 1=20 км;
мощность слоя, участвующего в фильтрации (с большим
преувеличением), для северного отрезка Луки hA ~80 м и южного А2—50м\
максимальный коэфициент фильтрации—0,0008 м\сек, то отсюда
расход на фильтрацию (по формуле Шези)
Q — Кю V * L = К п— у / ^
оказывается равным около 75 мг\сек.
Этот расход по отношению к минимальному расходу Волги
1700 мь\сек составляет менее 5%, хотя весь расчет произведен
посильно преувеличенным исходным данным, причем не было
принято во внимание влияние на фильтрацию делювиального и
аллювиального чехлов.
170

Если произвести расчет потери на фильтрацию с учетом
чехла наносов (по Г. Н. Каменскому):
">«,+»¦ ,з"
где q — расход на единицу ширины фильтрационного потока,
то величина возможных потерь уменьшается в несколько раз
(рис. 53 поясняет расчет).
Тем не менее приведенный весьма грубый расчет дает
общую ориентировку в определении величины фильтрации и по-
Рис. 53. Схема фильтрации из водохранилища при наличии слабо-
проницаемого чехла наносов
казывает, что эта фильтрация водохранилищу угрожать не
может.
2. Еще более ответственным являлся вопрос о фильтрации
из подпертого бьефа из долины Усы в Волгу через Волго-Усин-
ский водораздел (рис. 54), где путь фильтрации по толще
пермских известняков и доломитов резко сокращается до
2,5—3 км.
Подземные воды в районе водораздела стоят ниже уровня
Усы и имеют уклон с севера на юг к Воліе, т. е. в
направлении путей будущей фильтрации.
Для выявления участков возможной фильтрации из долины
р. Усы (из будущего водохранилища) непосредственно по
трещиноватым породам были выполнены кропотливые изыскания,
которыми установлены поверхность скальных пород, мощность
слоя глин на этих скальных породах и «окна» в защитном чехле
глин, где водопроницаемая толща аллювиальных песков лежит
прямо на скальных породах (рис. 55). Эти исследования и
длительные наблюдения за режимом подземных вод^и
поверхностных водотоков (Волги и Усы) доставили между "прочим
интересный графический и расчетный материал.
Если взять для приблизительного подсчета утечки: будущий
уклон / — 0,01, средний коэфициент фильтрации /С~ 0,0005 м/секг
площадь фильтрации о> ~ 42,5 м2 (при мощности фильтрующих
172

Рис. 54. Карта гидроизогипс на
Волго-Усинском водоразделе на
1/1 іі 1933 г., сечение гидроизогипс
через 1 м (из материалов института
Водгео; составил инж. С. П.
Прохоров)

?лины
Масштаб
моя
Мощи глины от Ю ?С*
Мощи ejWtf ел) ?0 30*
Мощность глины
am О-Гол»
— -——_ Иуо+ипса иэбестнякоЗ • Бурсбыв скВтинй
т^д^а-геа
Чощ/к глшш о/Я 20~40м
Мошн глины от &• 50*
Рис. 55. Схематическая карта мощности глин на Волго-Усинском водоразделе
в долине р Усы (из материалов института Водгео; составил инж. С. П. Про-
хоров)
174

площадей 55 м и 30 м и длине фронта фильтрации L ¦= 10 нм)р
то утечка воды в грубом подсчете будет равна:
Q = /f«, уТ Л =г 23 л*8/сел:.
На самом деле фильтрация, как указывалось и в первом
примере, будет по величине зависеть от толщи наносов и
водоупорного чехла глин, коэфициент фильтрации которых в десятки
и сотни раз меньше принятого в расчете и для которых при
расчете величина уклона берется в первой степени.
Следовательно подсчитанная величина потерь уменьшится минимально
в несколько десятков раз.
Поэтому при проектировании приходится учитывать здесь
главным образом опасность выщелачивания и выноса мелких
частиц, о чем подробно уже говорилось при описании
методики специальных изысканий для плотин.
3. Наконец можно привести интересный пример фильтрации
на Сызранской ГЭС, которая построена на узкой излучине
р. Сызрани в толще трещиноватых и закарстованных
известняков и доломитов верхнекаменноугольного возраста.
Основание плотины цементировалось, и условия постройки
были довольно трудные.
Из водохранилища Сызранской ГЭС фильтрация происходит
поперек излучины, ширина которой составляет только 150—
200 м (рис. 56 и 57). При подпоре воды около 14 м
теоретический уклон равен 0,07.
Максимальный коэфициент фильтрации оказался равным
К —0,0002 м\сек. По плану и произведенным изысканиям длину
фронта фильтрации можно принять равной 1 км, а площадь
фильтрации на 1 ж ширины потока — равной ш = 33 ж2.
Отсюда теоретические потери на фильтрацию определяются
в количестве 2 мь\сек.
На самом деле наблюдаемый уклон оказался равным 0,0025;
замеренный расход видимых источников фильтрации (выше
уреза реки) не превышает 10—15 л\сек, и никаких затруднений
водохранилище от фильтрации пока не испытывает.
Здесь несомненно сказались большое значение толщи песчано-
глинистых наносов, выстилающих дно и борта водохранилища,,
а также заиление последнего в процессе работы, что
подтверждается постепенным падением дебита родников.
Следует отметить, что при расчете расхода боковой
фильтрации большое значение имеет расстояние от водохранилища
до ближайшей дрены, так как с увеличением расстояния
уменьшается уклон, а следовательно уменьшается и скорость потока..
При расчете боковой фильтрации величина площади
водохранилища не имеет существенного значения, так как подсчет потерь,
производится по сечению, нормальному к потоку.
При донной фильтрации положение весьма
существенно изменяется, так как фильтрация здесь может
происходить по площади водохранилища вертикально (через дно к
борта), а уклон или напор, под которым происходит
фильтрами»

«Г
J/'
W V *•
v \r v
№ actum с б
500 О 500
'¦¦¦¦'¦¦"* f
1000*4
=4
Современный аллюЬии J
^ Хбальшсние і.-цшы и супеси С^
Песчанистьт *лцны с сидеритами
НОарце&ые и стсЭистые пески
Иэбестнрчі* </ доломиты
Рис. 56. Схематическая геологическая карта района Сызранской Луки (по
материалам Пермякова)
176

W
*
S3
$
I
1
I
I
в;
1
V
і
«.
і
і
X*
I
1
я
S
%\
О
СО
со
со
оо
СО
стГ
(О
о"
S
РЭ
S
X
ев
03
U
о
к
К
ЭК
о
а
О.
и
л
ч
S
о
а,
с
=я
Я
ad
о
1)
э*
К
о
ч
о
U
t^
ю
и
К
Си

ция, в этом случае всегда очень велик и при глубоком
залегании подземных вод или более единицы или очень близок к ней.
Если фильтрующая толща обладает большим коэфициентом
фильтрации, большой мощностью и легко отводит воду в
сторону, то утечки из водохранилища могут принять
катастрофические размеры. Расчеты потерь на донную фильтрацию
чрезвычайно сложны и индивидуальны, обычно при опасности
такой фильтрации борьба с нею затруднительна; поэтому от
устройства водохранилища в этих условиях лучше совершенно
отказаться.
В. Примеры большой фильтрации из водохранилищ по данным
заграничной практики
і.Из водохранилища Джером, расположенного во впадине из
базальта с покровом наносов в 3,0 м (10: футов), фильтрация
оказалась так велика, что водохранилище пришлось
оставить.
2. Водохранилище в юго-восточной Нью-Мексико
расположено в естественном понижении, окруженном известняками^
под небольшим слоем наносов встречены сланцы и гипс,
причем подземные воды стояли на 61 м (200 футов) под дном
реки. Из этого водохранилища вода фильтровалась в больших
количествах с образованием провальных воронок. Поэтому
водохранилище заброшено.
3. Водохранилище Марии-Кристины в Испании около Ка-
стильона де ла Плена (подпор 30 м) вследствие сильной
фильтрации по меловь^й известнякам левого берега держит лишь
4 млн. мь воды вместо 28.
4. К арочной плотине Монте-Хаке (в испанской провинции
Андалузия, напор 72 м) можно подойти пешком по дну
водохранилища, так как вода в нем не держится из-за
катастрофической фильтрации в юрские известняки правого берега реки.
5. Точно так ще не держит воду водохранилище Сан-Гильен
ле Дезер на Эро (во Франции), расположенное в юрских
трещиноватых известняках.
6. Из водохранилища Альпади-Кавальи (в Испании около
Домодоссолы), расположенного в скальных породах,
переслаивающихся со сланцами, фильтрующуюся в большом количестве
воду захватывают ниже плотины и перекачивают вновь в
водохранилище.
Интересно отметить, что в иностранной литературе, наряду
с перечисленными примерами, указывается ряд благополучно
существующих водохранилищ, расположенных в трещиноватых
известняках.и гипсоносных породах. Например Вильзер
указывает, что такие благоприятные условия наблюдаются в районе
гидростанции Ваггитас в г. Цюрихе, которые устроены в
каньоне меловых трещиноватых и закаретованных известняков,
а также гидростанции Фридинген на Дунае. Отмечая
постройку большей части южногерманских гидростанций на
178

гипсоносных и соленосных слоях «в покрытой моренами
третичной низменности», Вильзер приходит к выводу, что
«опасность от более или менее превратившихся в карст
известняковых райнов часто переоценивается> и что «местные условия
а никак не общие соображения, позволяют судить о преимуще
ствах и недостатках трассы».
Рейсом точно так же указывает на благополучную работу
в течение ряда лет водохранилища и плотины Вильом Лейк,
расположенных вблизи Карлсбада в гипсоносных породах.
Из практики нашего крупного строительства можно указать
на благополучную работу Волховской и Сызранской ГЭС,
построенных в трещиноватых карстующихся известняках и
доломитах силурийского и каменноугольного возраста.
В подобных случаях, как уже отмечалось выше, особенно
благотворно влияют наносы, выстилающие дно и борта долины.
Г. Объем и содержание необходимых исследований
Объем и содержание детальных гидрогеологических
исследований для обоснования расчета фильтрационных потерь в
проектах гидротехнических сооружений более или менее
определяются анализом приведенных выше примеров; поэтому в
дальнейшем изложении можно ограничиться лишь кратким перечнем
дополнительных работ:
а) На выявленных опасных участках по берегам будущего
водохранилища необходимо при помощи бурения и
шурфования уточнить литологический состав пород от поверхности земли
до водоупора, причем особенно тщательно в пределах будущего
фильтрующего слоя. По данным этих исследований должен
быть составлен геолого-литологический профиль от
водохранилища до дренажного понижения или горной выработки. Образцы
пород по профилю подвергаются визуальному анализу, а также
проверочным анализам (для рыхлых грунтов) в лаборатории
с определением пористости, а также коэфициента фильтрации
в стандартных приборах (Тима, Каменского).
Этими же разведочными выработками необходимо выявить
поверхность подземных вод, направление и уклон грунтового
потока и связь его с рекой и атмосферными осадками. Кроме
этих разведочных выработок необходимо провести на
параллельных поперечниках некоторое минимальное количество
дополнительных выработок для наблюдений за положением и режимом
грунтовых вод. Путем одновременных замеров уровня грунтовых
вод с тщательной нивелировкой выработок можно составить
схему гидроизогипс, причем все наблюдения желательно
сопоставить между собой для различных сезонов года и безусловно
установить влияние паводка на режим грунтовых вод.
б) Количество разведочно-наблюдательных точек на опасном
участке боковой фильтрации можно рекомендовать в
зависимости от величины участка, путей фильтрации и природных
условий, но не менее 3—5 на одном поперечнике с дополни-
12*
179

тельными редкими скважинами по боковым поперечникам для
возможности построения гидроизогипс. Вблизи водохранилища
наблюдательные точки сгущаются для более точного
определения положения депрессионной кривой (скважины бурятся
через 10, 25, 50 и 100 ж от реки).
в) При донной фильтраций разведочные выработки должны
быть заложены кроме того в шахматном порядке по всей
площади фильтрации, сначала по более редкой сети (для
выявления опасных участков), а потом на опасных участках по более
частой сети с составлением профилей в аксонометрической
проекции. Глубокие скважины для определения положения
подземных вод бурятся в; небольшом количестве; мелкие же
выработки по площади водохранилища нужны для изучения толщи
наносов, их состава и водопроницаемости. Во всем остальном
должны быть сделаны исследования по литологии, водным
свойствам грунтов, режиму грунтовых вод и т. д., как и в случае
боковой фильтрации, но более тщательно и в большом объеме.
Для участков с опасной донной фильтрацией кроме того
необходимо составлять карты с показанием мощности наносов,
а также карты сравнительной водопроводимости пород с
поверхности и по срезам на различных глубинах в зависимости от
напора на глубине 3, 5, 10 и 15 м.
2. Изучение условий подтопления
Опасное для строительства и сельского хозяйства повышение
грунтовых вод имеет место главным образом лишь в понижен*
ных частях речной долины, на террасах и пологих склонах.
Гидрогеологу зачастую приходится производить в районе
водохранилища исследования по вопросам подтопления и
затопления одновременно. Эти гидрогеологические исследования
должны дать ответы на следующие основные вопросы:
1) какую площадь захватит угрожающее подтопление по
берегам водохранилища, и какой режим грунтовых вод
установится на этой пЛощади;
2) какие меры борьбы с подтоплением и затоплением
отдельных объектов можно рекомендовать для проектной проработки,
исходя из гидрогеологической и геотехнической характеристик
грунтов данных участков и условий подпора.
Величина и ценность затопляемых площадей обусловливают
в отдельных случаях эффект технико-экономических расчетов
и прямо лимитируют подпорные отметки; для иллюстрации этого
положения можно сослаться на значительное затопление и
подтопление целых площадей, которые вызывают проектируемые
строительства по проблеме Большой Волги (в Березниках,
Чусовских городках, в Ярославле, в промышленном
треугольнике Горького и т. д.). Следует заметить, что при определении
убытков от затопления экономисты должны учитывать не только
непосредственно затопляемые участки, но и убытки от
подтопления, заболачивания, засолонения, оползания и т. п. за
пределами горизонтов затопления.
180

В своих расчетах проектировщики иногда принимают
влияние подтопления сельскохозяйственных территорий на высоту
1 м выше подпорной отметки, а для строительных площадок и
городов — на высоту 3 м. Эти допущения совершенно
произвольны и в отдельных случаях могут оказаться недостаточными
или преувеличенными в зависимости от природных условий
местности.
Чтобы дать исчерпывающий ответ на общий вопрос
о б уду щем положении подземных вод по берегам
в од охра нил ища, необходимо произвести комплекс
исследований на характерных в гидрогеологическом отношении и
важных в народнохозяйственном отношении участках,
выделенных в процессе текущей проектировки.
Эти исследования, как и при изучении явления фильтрации
из водохранилища, охватывают в основном режим подземных
вод в береговой полосе и должны продолжаться не менее
гидрологического года, чтобы можно было установить характер
взаимодействия подземных и речных вод особенно в периоды
резких колебаний уровня реки. Так как подтопление обычно
приурочивается к пониженным берегам водохранилища, то
гидрогеологические изыскания не должны выходить далеко за
пределы зоны возможного угрожающего повышения подземных
вод, а должны захватить лишь полосу местности с отметками,
превышающими максимальную отметку уровня воды в
водохранилище не более как на 10—15 м.
На основании изучения режима грунтовых вод, литологиче-
ского состава и водных свойств пород необходимо для
подтопляемых участков построить депрессионные кривые
поверхности подземных вод и схему гидроизогипс будущего положения
подземных вод и дать конкретное суждение о значении
подпора грунтовых вод для строительства и сельского хозяйства.
При этом надо иметь в виду, что различные грунты будут
насыщены водой за счет капиллярного поднятия выше будущего
зеркала подземных вод.
Учитывая максимальную величину капиллярного поднятия в
зоне будущего высокого положения подземных вод,
минерализацию вод и физико-химические свойства почв, гидрогеолог
должен совместно с почвоведом и агрономом выделить и
охарактеризовать различные участки в отношении их дальнейшей
пригодности для целей сельского хозяйства. Практикам теперь
хорошо известны грозные примеры заболачивания и засоления
грунтов Голодной степи и Мугани, просадок и других
деформаций грунтов по целому ряду каналов в Средней Азии, в
Закавказье и на Северном Кавказе. Подобные явления
несомненно могут иметь место в отдельных случаях по берегам
будущих водохранилищ, например в связи с Манычской проблемой,
по водохранилищам Заволжья и т. п.
Исследования по данному разделу охватывают таким образом
не только более или менее обычные для гидрогеологов вопросы
литологии, режима и фильтрации, но и сумму вопросов об и:*-
181

ж
іш&т^ш
Рис. 58. Схема подпора грунтовых вод
при горизонтальном водоупорном ложе
менении физико-химических свойств грунтов под влиянием
высокого поднятия подземных вод. Здесь могут иметь место
сложные процессы выщелачивания и отложения различных солей
в зависимости от поглощающего комплекса с изменением
дисперсного состояния грунтов и почв.
Построение депрессионных кривых будущей поверхности
грунтовых вод можно вести по
гидрогеологическим профилям,
пользуясь известными
формулами Н. Н. Павловского и
Г. Н. Каменского, причем для
этого можно воспользоваться
некоторыми типовыми
схемами и упрощениями,
предложенными в последних
работах Г. Н. Каменского.
При однородном
строении пласта, постоянном
расходе потока и
горизонтальном водоупоре (рис. 58) высоту будущего подпора можно
определить по следующей формуле:
Z***Yh\-h\+ihx + Zy - К (32)
В этом уравнении неизвестна лишь величина Z2 в первой
скважине (Zj — будущий подъем воды в водохранилище). После ее
определения можно
перейти к второй» 2
третьей и другим
скважинам
поперечника. ^
В случае
затопления некоторой
части берега и
следовательно при
изменении расстояния
от водохранилищ^
до первой скважины
в исходных
уравнениях сохраняются
первоначальное
расстояние lt и новое
1г и тогда величина Z2 определяется из следующего уравнения:
z3 = Y± {h\ - h\) + (hx + zo2 - к (33)
Для подсчета депрессионной кривой при наклонном в
направлении к реке водоупоре Г. Н. Каменский предлагает
пользоваться видоизмененным уравнением Дюпюи 1 (рис, 59):
1 Формулы Н. Н. Павловского дают более точные результаты но
требуют более сложных и длительных вычислений.
Рис. 59. Схема подпора грунтовых вод при
наклонном водоупорном ложе
1*2

= [(*,+ ^) + (А, + Z2)] [(Я, + Z0 - (^ + Z2)],
і
которое решается относительно Z2 обычным способом решения
квадратных уравнений. При перемещении уреза реки меняется
расстояние от реки до
рассматриваемого сечения
потока (до наблюдательной
скважины), и тогда буквенные
обозначения этих расстояний
/ и lY не сокращаются и
остаются соответственно в
знаменателе первой и
второй части уравнения.
Наконец Г. Н. Каменский
предложил способ подсчета
подпора при
неоднородном строении водоносной
толщи.
-і —J
Рис. 60. Схема подпора грунтовых вод
при горизонтальном водоупоре в
слоистой толще
При двух слоях и
горизонтальном водоупоре предлагается следующая формула
(рис. 60):
A2 + Z2 = — -^-т +
+л/(%Ут%+^^^
(35)
Если верхний слой в данном примере обладает малой
водопроницаемостью, то можно принять /С2 = 0, тогда получим бо
лее простое уравнение:
а отсюда
(h2 + Z2)Klm — K1m(h2 + Zl) = 0t
7 —7
т. е. при малой водопроницаемости покрывающего слоя, в
котором размещается кривая депрессии, подпор распространяется,
сохраняя свою полную величину.
При более проницаемом нижнем слое подпор при прочих
равных условиях будет больше, нежели в однородном слое. При
меньшей проницаемости нижнего слоя соотношения обратные.
По разработанной выше схеме ведется также подсчет
подпора в неоднородной толще с наклонным водоупором.
Для более детальной проработки вопроса об определении
подпара грунтовых вод необходимо пользоваться специальной
1 Г. Н. Каменский, Н. А. Корчебоков и К. И. Разин, Движение
подземных вод в неоднородных слоях, 1935.
183

л итературой, в первую очередь работами Н. Н, Павловского
и Г. Н. Каменского *.
Из приведенных примеров следует, что для подсчета подпора
грунтовых вод необходимо знать мощность и состав
водоносной толщи, уклон водоупора, коэфициенты фильтрации и
отметки естественной поверхности грунтовых вод на изучаемом
участке.
По другому основному вопросу, который в общем виде
выявляется после определения или одновременно с определением
будущего положения подземных вод, именно по вопросу
о защите от подтопления и затопления ценных
промышленных населенных и сельскохозяйственных участков,
гидрогеологические изыскания обычно организуются для
проектирования обвалования и дренажа,
С этой целью на всей площади, предназначенной для
обвалования, изучаются в скважинах и шурфах режим грунтовых вод
и связь их с рекой. По трассе проектируемых дамб
производится бурение через 50—75 м с устройством через Л50—200 м
поперечников из 3—4 скважин для получения детальных лито-
логических профилей и изучения гидрогеологических
особенностей.
Этими работами нужно выяснить возможность и
достаточность обвалования не только для ликвидации затопления, но и
для предупреждения (полного или частичного) фильтрации из
водохранилища в берег или через более проницаемое дно
реки.
В некоторых природных условиях обвалование может
оказаться не достигающим цели (это имело место например при
обваловании ярмарочной площадки в г. Горьком), так как
фильтрация и передала гидростатического напора происходят на
большом фронте п на значительную глубину. Сказанное довольно
ясно иллюстрируется примерными схемами рис. 61, число
которых очень легко можно увеличить по общим соображениям и
по данным практики.
При песчаных проницаемых грунтах и наличии связи с рекой
отдельных водоносных прослоев одно обвалование конечно не
может достигнуть цели; напротив, отдельные площадки
глинистых пород и изолированные участки маломощной верховодки,
которые можно оградить от затопления, допускают успешное
обвалование. Все это и должно быть тщательно выяснено в
процессе изысканий с помощью сети разведочных скважин и
шурфов и одновременного наблюдения за режимом подземных
вод.
Для расчета дренажных сооружений необходимо при помощи
опытных откачек и опытов по инфильтрации определить мощ-
1 Н. Н, Павловский, Неравномерное движение грунтовых вод, Госуд.
ин-т сооружений. Сообщение 19, Москва 1930; Г. Н. Каменский,
Н. А. Корчебоков и К. И. Разин, Движение подземных вод в
неоднородных пластах, М. 1935; Г. Н. Каменский, Основы динамики
подземных вод, ч. II, М. 1935.
184

ность потока фильтрации и радиус влияния дрен; эти работы
ставятся в небольшом количестве для характеристики только
важнейших слоев и подкрепляются массовыми лабораторными
анализами и опытами.
6J ОбвалоВание защищает часліЬ пмикіЗ^ни
Рис. 61. Схема подпора грунтовых вод при обваловании реки
Из всего изложенного следует, что при гидрогеологических
изысканиях по вопросам подтопления необходимо детально
выяснить:
1) литологию данного района, водоносные горизонты и их
связь с рекой;
185

2) участки возможной изоляции от притока воды;
3) расположение дренажных (сооружений, глубину здх и
способ сброса воды с площадки;
4) необходимость дренирования фильтрующейся воды для
понижения уровня:
5) наиболее благоприятное с гадрогеологачесжой точки
зрения расположение и 'конструкцию дамбы с зубом, шпунтом и'
без них.
Заканчивая настоящий раздел, необходимо отіметить одно
очень важное явление, которое имеет место 'почти іна всех
площадках крупных строительств. В ініасгоящее время в большом
количестве поступают сообщения от
1 ' і) заводов и комбинатов о
неожиданном для них повышения уровня под-
ет земных вод и о срочной необходи-
мга*
а
nvf
Рис. 62. Схема влияния
углубления фундамента на ігодпор
грунтовых вод
*--*/**/ мости дренажа площадок, причем
характерно, что изменение режима
подземных вод в этих случаях
зачастую совершенно не связано с
устройством плотины и
водохранилищ.
При ознакомлении на месте обычно
выясняется, что неожиданность
повышения уровня грунтовых вод
является следствием отсутствия при
проектировании и строительстве
какого-либо учета условий
водоносности грунтов основания сооружений,
а также полного отсутствия
наблюдения за режимом подземных вод
на площадке в различные сезоны,
а особенно в период весеннего снеготаяния и разлива рек и
в период сильных дождей.
Причинами повышении уровня грунтовых вод зачастую
являются полное отсутствие общей планировки площадок и
неудовлетворительное состояние иіополъзованиія и отвода
поступающей на .площадку (питьевой ш технической воды: огромные
бесконтрольные утечки воды из труб, выпуск воды в ямы, кот-
лоіваны и прямо на поверхность и т. д.
Подъем грунтовых воід іииогда является результатом иодпру-
живания существующего потока грунтовых ©оід фундаментом
зданий, что особенно резко' 'может сказаться на режиме
.грунтовых вод при большой протяженности 'и глубине строящихся
зданий.
В самом деле, как это видно на схемах рис. 62 и 63,
постройка фундаментов ниже уровня стояния грунтовых вод, особенно
на большом фронте щ нормально' ік потоку, сильно сужает
площадь фильтрации' и неизбежно вызывает поівышеініие уровни
грунтовых вод; расход потока грунтовых івод и коэфшдаенгг
фильтрации поетояины по величине, поэтому, уменьшая фун-
186

дамеетом площадь фильтрации, мы тем самым повышаем
уровень грунтовых вод шарад фундаментом за счет
.искусственного подпріужив,аниія потока.
Подпруживание потока и 'повышение его уровня
значительно больше (а дреінаіж труднее), если продольное: расположение
корпусов ніоірімаілыно к направлению потоков. Из этих
замечаний следует сделать вывод, что в подтоплении строительных
площадок заічастуго виноваты сами прошито-строительные ор-
ганизаЦіИИі.
В отдельных ісліуічаях .невозможно1 избежать подпруживаниія
подземных вод фундаментами стчэоящдося зданий, во тогда ее-
*— шлее удобное расположим зданий (подпруятЬание меньшее)
Ш$&^ Менее » •* " ( '* большее)
\ Напрадление потопа грунтоб&х бод
Рис. 63. Схема влияния расположения зданий на подпор грунтовых вод
обходимо-/ заранее подсчитать высоту подпора и определить
отсюда (конструкцию фундамента и соответствующего дренажа,
если это окажется необходимым. Такие подсчеты были сдела-
н ы например для определения (местного подпор а п одз емных
вод искусственными сооружениями- Моюковокого
(метрополитена1.
3. Изучение физико-геологических явлений
После устройства 'водохранилища будет происходить размыв
береговых склонов* за счет работы волн, піриічеім © результате
. размыва, обвалов <и оползаний через некоторый промежуток
времени выработаются новые формы берегового склона; и
новый біичевник по1 берегам водохранилища. В (какой промежуток
времени это- совершится, какой ширины и формы будет новый
бич?аниіК, на каіких участках берега образуются пологие спо-
1 Статья Э. 3. Юдов'ича и А. А. Гладкова в журн. «Метрострой» № 5-6,
1933 г.
JS7

койньге склоны и где именно останутся подмываемые и обрушае-
мые берега, — обо всем этом можно говорить лишь
предположительно.
Основанием для этих предположительных заключений могут
служить изучение состава пород берегового склона!, их размы-
ваемости и разрушений в настоящее время и учет величины
будущего зеркашіа водохранилища, силы и направлен*» ветров,,
р аеположения крупных овр агоів*, стимулирующих или', н аоб о -
рот, затрудняющих образование постоянного или временного
волнюбоя на данном участке берега.
По данному вопросу имеются чрезвычайно ценные указания
в последней работе проф. П. Ф. Саваренского, посвященной
методике ииженерио-геологичеоких исследований для
промышленных площадок; в этой работе приводятся следующие
расчетные величины высоты волн: для водохранилища ДнепроГЭС—
1,636 м, для волжских водохранилищ — 1,83 м (в этом
последнем случае гидродинамический удар волны равен 2,7 т на 1 мг
берега1).
Наиболее важный вопрос о дальнейшем режиме оползневых
явлений' точно так же не может быть освещен с исчерпываю-
шей полнотой, так как в оценке влияния водохранилища на
развитие оползней приходится жходигь главным оібразоім из
общих соображений, не 'подкрепленных длительными
стационарными наблюдениями.
На конкретных угрожаемых участках гидрогеологические
исследования организуются для получения материалов и
заключений к проекту противооползневых мероприятий, т. е. таких
мероприятий, которые при новом1 режиме ві районе
водохранилища должны' защитить берег от дальнейших смещений. При
гидрогеологических!" исследованиях надлежит выяснить
характер существующих оползней и их режим, чтобы на основе
этого иву/чения и гидрогеологических условий дать хотя бы
предположительную характеристику будущих изменений.-
Следовательно' необходимо^ установить влияние различных факторов, к
числу которых относятся: литологический состав и водоносность
пород, высота! и крутизна склонов, рдомыга и подмыв рекой,
наличие террас и их значение в качестве контрфорса,, а также
вредное влияние бытовой деятельности человека {увеличенная
нагрузка склона, сотрясения, дополнительное обводнение
склона и пр.). При исследованиях особенно важно выяснить
положение поверхностей скольжения и глубину оползней, так как
это может определить меры борьбы с оползшми, сложность и
стоимость противооползневых мероприятий. Следует отметить,
что радикаільная борьба іс оползневыми явлениями может ока-
заться очень трудной иі даже безнаідежной, если поверхности
оползневых смещений располагаются ниже уреза воды в реке
(глубокий оползень).
Для изучения оползней на угрожаемом участке, как уже
отмечалось ранее, организуются:
1. Разведочное шурфование (в крайнем случае — специальное
188

структурное бурение) для определения литологии и
водоносности пород, причем выработки располагаются по
поперечникам, а глубина выработок в несмещенном склоне и в зоне
оползней задается ниже поверхностей скольжения.
2. Наблюдение за режимом оползней {трещины на
(поверхности эемли, на зданиях, нивелировка: оползневых реперов и пр.)
и за режимом поверхностного стока и подземных вод.
Особенно важно тщательно наблюдать за 'изменением режима во
время спада половодья и ® сильные дожди.
3. Промеры дна реки (периодические с обработкой
наблюдений прежних лет), изучение распределения струй и скорости
течения, изучение размыва и» отложения отмелей.
4. Полевые опыты по определению сопротивления на сдвиг
различных оползающих пород при» нормальной влажности и
ПОД ВОДОЙ,
5. Лабораторное изучение механического состава и
физических свойств пород, главным юбрдаом угла -внутреннего трения
и сцепления, пластичности и размокания.
В результате этих работ даются оползневые карты, литоло-
гические карты и профили, графики и таблицы и
соответствующие заключения о возможных мерах (борьбы.
4. Изучение очагов образования наносов
Донные и взвешенные наносы после постройки плотины
будут осаждаться в- водохранилище. Ори большом количестве
этих наносов и малом объеме водохранилища осаждение
наносов уменьшает полезшую емкость водохранилища! и моіжет
привести» к полному заносу последнего. М. В. Поляков например
приводит в этом отношении интересные данные, а именно:
1) водохранилище Аустин на ір. Колорадо за 13 лет работы
было занесено на 95%;
2) водохранилище Гивдукушкокое на Мургабе при1 объеме
15 млн. Mz занесено полностью за 13 лет;
3) Султан-Бекюкое водохранилище яіа: Мургабе занесено
полностью за 15 лет.
Из практики постройки плотин в горных -и предгорных
районах СССР вообще следует, что целый ряд водохранилищ
заносится в ближайшие 1—5 лет на большую часть своей емкости.
Заполнение наносами угрожает всем водохранилищам, в кото-
*рых собираются запасы воіды для полного или частичного
регулирования стока; при водонапорных плотинах это явление
не имеет особого значения, если : данная река не используется
для транспортных целей.
Различные реки1 в отношении переносимых ими наносов
отличаются друг от друга. В отдельных случаях количество
наносов очень велико; например в работах по гидрологии
указывается, что количество взвешенных наносов достигает но
некоторым рекам следующей величины (в год):
Ш

Эльба . ... 0,63 млн. т Дунай 82,06 млн. т
Рейн 4,05 » » Инд 446,28 ,
Рона 7,06 » » Янтсекианг . .253,23 > .
Тибр . . . 10,00 » » Аму-Дарья . .570,00 »
Можно также привести еще некоторые дополнительные
цифры по рекам СССР; например р. Кура у Мингечуар несет
18,082 млн. т наносов; р. Чирчик у Чимбайлыка переносит около
3 млн. т в год; Волга выше Оки — от 2 до 4 млн. т и у Самары—
около 30 млн. г и т. д.
Кроме того- речные воды в той или иной степени
минерализованы за счет выщелачивания и растворения различных пород,
например р. Кура (у (Ми^гечаур) проносит в своем составе до
2 000 тыс. т солей в год в растворенном состоянии.
¦При (проектировании и постройке (гидросооружений инжене-
рам приводится не только учитывать опасность заноса'
водохранилища, но и проектировать специальные дорого стоящие и
сложные устройства для задерживания и осаждения (с после-
• дующей -промывкой) наносов при заборе воды из
водохранилища для разных практических целей. Поэтому вопрос о наносах,
приносимых рекою и могущих попасть в /водохранилище,
является для проектировщика и строителя очень важным.
Количество и состав донных и взвешенных наносов определяются и
изучаются обычно гидрологами на гидрометрических постах и
станциях, но для определения очагов образования наносов,
причин и условий размыва необходима организованная помощь со
стороны геолога.
Ф акто р аім и, способствующими разім ы ву, я в ля ю тс я устройство
пашни на «склонах, особенно* при: пахоте сверху вниз,
уничтожение леса и вообще растительности' ініа полуоклонах, сильные
ливни на возвышенностях, сложенных легко размываемыми и
обнаженными леечано-гаиніистыми) породами, и т. д.
В водохранилище могут поступать осыпи с крутых
каменистых склонов, материалы горных обвалов, снежных лавин, а
также продукты оползневых смещений.
Все эти очаги могут быть расположены в непосредственной
близости от водохранилища или выше по течению реки;
отсюда определяется до некоторой степени сложность
изыскательских работ и технических мер задержания продуктов
размыва и: разрушения. (Очаіпи наносов, поступающих в реку по
склонам речной долины через боковые овраги в пределах
водохранилища, сравнительно легко изучить при) общих полевых
изысканиях; что же касается отдаленного, питании реки
наносами, то очаги поступления этих наноотв изучить более трудно.
Изыскания для проектирования технических мер борьбы
против поступления в реку наносов должны быть направлены
на определение тех участков оврагов, лощин и других
понижений, где можно соорудить различные запруды, плотины,
перепады, лотки и т. д. для задержании наносов и уменьшения
живой силы ливневых потоков (например особо губительных
селевых потоков'),. Для уменьшения поступления наносов со склонов
190

необходимо выяснить угрожаемые участки назревающих
обвалов и оползней, определить целесообразность удалении
разрушенного материала, необходимость уполаживани склонов,
устройства нагорных канав, укрепления косогоров, облесения и
т. д. Все эти изыскательские работы нужно проводить в тесном
контакте с проектировщиками и строителями, определяющими
в конечном итоге возможность и экономическую
целесообразность тех шк иных мероприятий.

ГЛАВА VII
ХАРАКТЕР И СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТОВ
1. Общие указания
Как видно из предыдущего изложения,
инженерно-геологические исследования в зависимости от запросов проектировки
и природных условий, различны іпо объему и содержанию.
При изысканиях для крупных объектов гидротехнического
строительства организуются ряд партий и отрядов, которые
ведут изыскании по большей части довольно продолжительное
время, иногда несколько лет.
Очень часто случается, что работы эти, начатые одной
организацией, продолжаются даутюй и заканчиваются
непосредственно самой проектной организацией.
Это обстоятельство* приводит к большой пестроте
содержания и объема предоставляемых отчетов, причем планировка
материалов в этих отчетах очень часто чрезвычайно' слабо1
связана с основными вопросами проектирования. Во многих случаях
авторы отчетов, забывая специальное назначение последних,
излишне детально* развивают теоретические и- дискуссионные
вопросы общегеолотического порвдкаі, не уівшываи своего
отчета с предыдущими исследованиями и одновременными
работами соседних партий1.
Отчеты пишут по большей части сугубо геологическим
языком с массой специальных геологачеакиіх терминов и названий,
не учитывая степени (подготовленности! основного
потребителя—инженера-проектировщика и строителя к усвоению
подобных матсришю®.
В результате этого, у проектирующей организации
накопляется большое количество изыскательских материалов по
различным вопросам {геологии и гадрюгеолотии, но не оказывается
достаточно толковой обоснованной сводки и графических
документов, (которые давали бы возможность проектировщику
использовать изыскательские материалы как при проектировке,
так иі при защите проіектаі.
Иногда изыскательские организации составляют и сводные
обобщенные отчеты, пытаясь увязать их с вопросами проекта -
192

ровщиков и строителей, а также составляют особые главы по
приікладнъім вопросам инженерной геологии. К сожалению, в
этих главах вместо конкретных выводов и заключений,
основанных на фактическом1 изыскательном материале, полученном
на данном объекте строительства, зачастую излагаются
различные элементарные сведения и; рассуждения из учебников. Как
правило, в отчетах недостаточно резко* ставится і(а то и совеем
не ставится) вопрос о достоверности полученных материалов,
их качестве, возможности или невозможности пользоваться
этими материалами без всяких поправок и условностей. В
отчетах почему-то считают неудобным прямо и ясно указать,
какие именно^ вопросы из-за,- их сложности или по другим^
причинам не удалось проработать щ надлежащем объеме и что. иімш-
но из выводов; автора; документально доказано и дальнейшей
проработки не требует.
Поэтому проектіно-етроительные организации обычно
принуждены бывают производить особую дополнительную
проработку представляемых отчетов по инженерно-геологическим
изысканиям с составлением особых сводок для целей текущего
проектирований и общей сводки в обоснование и объяснение
проекта.
Учитывая большое разнообразие природных условий и
различные задания проектировки, приводим ниже лишь некоторые
общие указании и примерную схему для составлении отчета,.
При составлении отчетов! в полной мере должны быть учтены
и проработаны все материалы предыдущие изысканий по
данному объекту, так что каждый новый общий отчет должен,
представлять с у м м и р о ві а н ні у ю с в о д к у в с е х и з ы с к а-
н и и. Разумеется, если изыскания производятся целым- рядом
партий и) отрядов, то каждая партия иі отряд должны
(составлять кроме того отчеты по своим работам для каждого сезона
работы отдельно.
В отчетах необходимо' по возможности избегать общих
выражений без пояснений, как например: «типичные прибрежные
морские отложения», «типичный сеіноман», «континентальный
комплекс», «пликативныс и дизъюнктивные дислокации» иі пр.
Точно так же, упоминая об аллювии, делювии, элювии и т. д.,
необходимо к этому давать хотя бы очень краткие пояснения
об условиях образования, составе и распространении этих
пород. .
Особенно важно в отчетах давать пояснения к о< л и' ч е-
ственного порядка к таким совершенно
неопределенным выражениям, как: «сильная», «слабая» трещиноватость,
разрушенность, закарстованность, фильтрация, плывучесть,
оползание, размыв и т. д., указывая при этом примерную
масштабность «быстрого» и «медленного» течения геологических
процессов!. ч-
Кроме частных отчетов по каждой партии и отріяду
необходимо составлять общий сводный отчет, суммирующий
13 Методика геол. исследов.
193

всю р а (б о т уза в іс е в ре м я йзы с каиий, к а к о й б ы
о р іг а ыі и з а ц и еі й и и в; ы іп о лнял с я т о г и лі и и вой эта п
и с с л едю'віая иій.
2. Схема построения отчетов
Общие инженерно-геологические отчеты строшея в основном
по одной иі той же -схеме для всех стадий изысканий и должны
содержать следующие разделы:
1) общую чаість;
2) специальную часть;
3) выводы и заключение;
4) программные установки дальнейших исследований.
К отчету должны быіъ даны различные приложения и
перечень использованной литературы- и архивных рукописных
материалов.
Из этих разделю© следует рассмотреть белее 'подробно лишь
общую 'и специальную часть; остальные разделы понятны без
дополнительных пояснений.
А. Общая часть
Материал этой части отчета касается всего района
исследований в щелам и повторяется в сводном отчете по каждой
стадии проектирования. В текст и в графические приложения этой
части вносятся некоторые уточнения и дополнения по мере на\-
коплеяия новых данных, полученных три последующих
изысканиях. Содержание, общей части должно быть таково:
1. іВ ведение, ^котором сначала достаточно подробно изла-
гаются сущность проблемы, основные проектные схемы и
задания проектно-строительной организации по последней (стадии
изысканий. Далее дается перечень-таблица количества
выполненных изыскательских работ по всей проблеме и на каждом
участке: съемок, разведочных работ, лабораторных анализов и
испытаний и т. д.^В заключение указывается, какие1 именно*
организации и специалисты выполнили отдельные этапы работ, а
также на основании каких именно отчетов и кем составлен
отчет сводный.
К введению должны быть даны приложения:
а) топографическая карта мелкого масштаба с нанесением
трасс и вариантов расположения сооружений;
б) отчетная карта с указанием площадей съемок различного
характера и масштаба, разведочных, опытных и других работ.
2. Физик о-г еографический очерк, в котором
кратко излагаются основные сведения по орогидрографии и
климату. К этому очерку прилагаются таблицы и графики атмосфер-
ных осадков, температур, расходов рек, количества взвешенных
и донных [наносов, розы ветров и1 т. д., а также рельефная
карта с изображением иаі ней кривыми линиями климатических
особенностей районаі. Если работы по климату и гидрологии
194

производились другой организацией, то {материалы по этим
вопросам в іиніЖіеініерно-геоіЛогичесікоім отчете (сообщаются очень
кратко.
3. Г е оі л о іг о -г е о< ім а р ф о> л ю г и ч е с к 'и и очерк охватьша-
ет весь район исследований и заключает в себе: описание
основных ф орм in оів ерхіню стіи >в о дораз де лов, склонов! :и речной
долины, а также историю развития, этих форм; стратиграфию и
литологию коренных и четвертичных отложений; тектонику и
сейсмичность района; фи зико-динамические явления.
К этому очерку даются следующие приложения1:
а) отчетная карта съемочных работ;
б) геологическая карта в масштабе наиболее крупной съемки;
в) г ео л оіго-лито логическая карта (,илй карты коренных и чет-
в ершчных іпоірод);
г) карта геолого-геоморфологическая с показанием террас и
физиікочгео логических явлений;
д) геологические профили іпо различным направлениям;
е) нормальная сводная колонка коренных пород.
4. Гидрогелогический очерк содержит описание
водоносных горизонтов, заключенных в коренных и
четвертичных породах, условий 'піитаиіия и дренажа этих горизонтов, их
мощности и химического' состава подземных вод. Особенно
подробно описываются водоносность пород и ее проявление в
берегах и по долине реки, а также связь подземных вод с
поверхностными водоемами и водотоками. К очерку прилагаются:
а) гидрогеологическая карта;
б) гидрогеологические профили (моіжно совместить с
геологическими).
Б. Специальная часть
Специальная часть должна быть тесно увязана с запросами
текущего проектирования; эти запросы различны для
водохранилища и узла сооружений.
1. Плотина
Специальная часть отчета по плотине и узлу сооружений
может быть подразделена на следующие главы с усложнением и
изменением схемы отчета в зависимости от природных условий
и стадий проектирования:
а) В в ед е н и е, в котором дается сначала более детальное,
нежели в общей части отчета, описание проектной схемы, типов
и конструкций сооружений, а также дается перечень вариантов
и указываются основания, по которым эти варианты выдвигались
и отпадали. Во второй части введения излагается история
изысканий и указываются руководители работ по створам.
1'Содержание графических документов освещается ,в 'предыдущих главах
Перечень табличных приложений здесь не указывается.
195

Приложения; карта района с нанесением всех вариантов; схема
расположения сооружений и типовые чертежи сооружений;
схема расположения съемочных, разведочных и других работ
на вариантах.
б) Краткое описание выполненных
разведочных работ по каждому варианту за все время изысканий
(буровых скважин, шурфов, расчисток, глубоких горных
выработок) с указанием приемов работы, оборудования, методики и
геолого-технической документации (ударное и колонковое
бурение, проходка плывунов, изоляция водоносных горизонтов и
опробование скважин, проходка скальных пород, проходка
горных выработок). В частности должна быть приведена
классификация грунтов, принятая на разведочных работах для
составления журналов и разрезов скважин и поперечных разрезов.
Приложения к этой главе: план разведочных работ по
каждому варианту (или общий для всех); разрезы штолен и шахт;
разрезы скважин с кривыми выхода керна, поглощения воды,
колебаний уровня подземных вод и напора плывунов; геолого-
литологические профили по каждому варианту поперек долины
(составляются совместно с документами, указанными в
следующих главах).
в)Геологический и гидрогеологический
очерк охватывает каждый вариант в отдельности, а при
близком их расположении — целый участок долины реки. Очерк
содержит в себе: описание рельефа и типа долины на каждом
варианте; стратиграфию и литологию пород; тектонические и
сейсмические особенности каждого варианта; водоносные
горизонты, их мощность и химизм подземных вод, а также условия
проявления водоносности.
Приложения к ^лаве: геолого-тектоническая карта; геолого-
литологическая и гидрогеологическая карты; профили к
указанным картам.
г) Ф и з и ко -геологичес к и е явления в районе
плотины. Для скальных пород важно осветить степень и
характер трещиноватости пород; для пород водонеустойчивых —
условия выщелачивания и растворения, карстовые просадки и
пр. Далее должны 'быть описаны и проанализированы
оползневые явления, обвалы, размыв, плывуны, суффозия.
К главе прилагаются: карта физико-геологических явлений
(особенно трещиноватости, карста, оползней) и профили по
наиболее характерным линиям.
д) Фильтрация под основание и в обход
плотины должна быть охарактеризована с Двух точек зрения:
в отношении учета утечки и в смысле вредного влияния
фильтрации на устойчивость сооружений. При этом должны' быть
рассмотрены и оценены с точки зрения геологии предлагаемые
проектировщиком мероприятия по борьбе с вредной
фильтрацией. В главе освещаются следующие вопросы: режим
грунтовых вод в коренных и четвертичных отложениях; направление,
уклон и скорости существующего фильтрационного потока и
196

связь его с рекой; фильтрационная способность пород, в которых
образуется водоносный горизонт после подпора; изменение де-
ирессионной поверхности подземных вод (и пьезометрического
напора); направление, мощность и скорости фильтрационного
потока в основании и в обход плотины; опасность будущего
фильтрационного потока в отношении потерь, суффозии,
выпирания грунта и размыва. По каждому варианту необходимо дать
характеристику проходки котлована и условия водоотлива из
него.
Приложения: карта разведочных, опытных и наблюдательных
пунктов, карты гидроизогипс на различные сезоны; кривые
колебания уровней; графики откачек, нагнетаний и других
опытов; расчетные депрессионные кривые; схема фильтрационного
потока в плане и разрезе с показанием на них сооружений и
противофильтрационных устройств; таблицы полевых и
лабораторных определений коэфициентов фильтрации и т. д.
е) Физико-механическая (геотехническая)
характеристика должна быть дана для скальных, глинистых и
песчаных пород как в основании сооружений, так и на участках
примыкания плотины к берегам. Эта характеристика
прорабатывается на основе данных съемочных работ, по материалам
буровых работ (главным образом по кернам и условиям
проходки) и горных выработок (шурфы, шахты, штольни) и
уточняется при помощи полевых и лабораторных анализов и
испытаний. В главе даются описание выполненных полевых
испытаний и основные положения методики испытаний на сдвиг,
нагрузку, опытное цементирование, опытную забивку шпунта, свай
и т. д.; кроме того дается описание методики лабораторных
исследований физико-технических свойств пород.
В заключение приводится сводная характеристика свойств
горных пород с подразделением на группы. Указанная
характеристика иллюстрируется таблицами и графиками.
ж) Сравнительная характеристика вариантов
дается после суммирования всех данных и применительно к
предлагаемым типам и конструкциям гидросооружений.
Характеристика эта должна облегчить проектировщикам выбор для
проектных расчетов определенных коэфициентов и показателей
с пространственным истолкованием этих данных. Сравнение всех
створов можно произвести или на основе характеристики
коренных (особенно скальных) и аллювиальных пород, или при
более сложном геологическом строении на основе
характеристики каждого берега реки и русла в отдельности. Во всех этих
характеристиках основными вопросами являются устойчивость
основания и примыкания плотины к берегам и фильтрация в
основании и в обход плотины. Поэтому при характеристике
вариантов необходимо сравнивать тектонические условия и
сейсмичность, состав и мощность наносов, трещиноватость и карст
скальных пород, оползневые явления, плывуны,
фильтрационную и геотехническую характеристику пород каждого варианта.
В заключение дается инженерно-гидрогеологическая оценка
197

предлагаемых проектировщиками мероприятий по борьбе с
фильтрацией и укреплением слабых грунтов.
Приложение к главе — сводные таблицы характеристики
створов по всем показателям исследований.
В заключение необходимо указать, что предлагаемые в
настоящем разделе схемы отчетов ни в коей мере не следует
принимать как стандартную форму для всех случаев изысканий:
в зависимости от природных условий, масштаба и типа
сооружений отдельные пункты схемы могут отпасть или получить
особое исключительное значение, вокруг которого
сконцентрируется весь сводный отчет; поэтому схему следует
рассматривать лишь как попытку дать систематизированный и
обобщенный перечень существенных разделов общего отчета; инженеру-
гидрогеологу необходим^ так или иначе видоизменять
предлагаемую схему в своих ответственных и инициативных сводных
заключениях для наиболее полного и правильного обоснования
проектирования и постройки различных гидротехнических
сооружений.
2. Водохранилище
Часть отчета, в которой излагаются результаты специальных
исследований в районе водохранилища, можно подразделить на
главы следующим образом:
а) Введение, в котором описываются границы
распространения затопления по реке и ее притокам при различных
проектных отметках подпора у плотины и даются абсолютные отметки
водохранилища по различным створам при максимальном
половодье, а также средние и меженние отметки при сработке
водохранилища. В концеі этой главы указывается, какие именно
участки были выделейы для специальных исследований, и
приводятся основания этого выбора, а также указываются
руководители произведенных исследований и авторы отчетов.
К главе прилагается карта с горизонталями, на которой
выделяются границы заполнений и показываются участки
специальных исследований.
б) Характеристика физико-географических
и геолого-геоморфологических условий всего района
водохранилища дается в общей части отчета и поэтому здесь не
повторяется или дается в очень кратком виде.
в) Фильтрация из водохранилища
характеризуется со ссылкой на гидрогеологический очерк общей части,
из которого здесь приводятся лишь краткие выводы. Для особо
угрожаемых участков по берегам водохранилищ
фильтрационная характеристика дается на основании разведочных работ и
наблюдения за режимом подземных вод. По каждому такому
участку составляется особый параграф, в котором должны
заключаться следующие подразделения: описание выполненных
съемочных, разведочных и опытно-лабораторных работ по
участку; описание геологического строения, тектоники и
литологии пород фильтрующего участка; фильтрационная характери-
198

стика пород, особенно по берегу и долине будущего
водохранилища; данные по изучению режима подземных вод участка;
расчет существующего и будущего фильтрационных потоков.
К главе должны быть даны приложения: план района с
горизонталями и расположением разведочных выработок и
наблюдательных пунктов; геолого-литологическая карта; геолого-ли-
тологический и гидрогеологический профили от водохранилища
в направлении возможной дрены; графики колебаний уровня
воды по профилю; схема расчета фильтрации и таблицы
механического состава и фильтрационных свойств пород по
профилю, особенно по берегам и дну будущего водохранилища.
г) Затопление и подготовление берегов по всему
водохранилищу освещаются лишь в общем виде, детально же
прорабатываются только по важнейшим участкам или типичным
участкам, где необходимо или желательно учесть убытки
подтопления или запроектировать меры борьбы для защиты
промышленных и населенных пунктов и ценных угодий. В конце
этого раздела нужно указать изменение депрессионной кривой,
дать будущую поверхность подземных вод на изученных
участках по берегам водохранилища и осветить возможность и
условия обвалования и дренажа.
Содержание главы примерно такое же, как и главы о
фильтрации и кроме того здесь необходимо сформулировать и
обосновать гидрогеологические соображения к проекту обвалования
и дренажа в отношении выбора трассы и типа Дамбы, а также
типа дренажа и расстояния между дренажами. В соответствии
со стадией проектирования и проектной схемой должны быть
даны материалы к расчету расхода дрен и понижения уровня
подземных вод дренажными устройствами и заключения по
вопросам заболачивания и засоления почв.
Приложения: план участков с разведочными и
наблюдательными точками и проектной схемой; геолого-литологическая
карта с выделением террас; карта водоносности и
водопроницаемости; карта гидроизогипс на различные сезоны
(обязательно для максимального влияния паводка и межени); геолого-
литологические профили параллельно и нормально к реке (с
выделением террас); гидрогеологические профили с показанием
водоносных горизонтов и их уровней и характеристикой
водопроницаемости пород по профилям; графики по опытным
работам (откачки, нагнетания и пр.); таблицы состава пород и их
фильтрационных свойств, химический состав воды.
ft) Оползни, обвалы, размыв, просадки и меры
борьбы с ними. Физико-геологические явления по всему
району затопления описываются в соответствующих главах
общей части отчета.
В специальной части дается более детальное описание этих
явлений для отдельных участков (где это может угрожать
промышленности, населенным пунктам и ценным угодьям) в целях
проектирования защитных мероприятий.
Содержание главы: описание выполненных съемочных, раз-
199

ведочных и иных исследований на каждом участке; геолого-
геоморфологический очерк; литологическая характеристика и
водоносность коренных и четвертичных пород; режим
подземных вод и связь их с рекой; условия поверхностного стока;
воздействие течения реки на берег; описание физико-механических
(геотехнических) и фильтрационных свойств горных пород в
связи с проектом защитных мероприятий; сводка наблюдений
за динамикой оползней, обвалов, размыва и просадок; выьоды
и заключение.
Приложения: план участков исследований с горизонталями и
с показанием границ затопления, а также разведочных и
опытно-наблюдательных пунктов; геологическая и литологическая
карта каждого участка (желательно отдельно для коренных
пород и наносов); карта оползней, просадок и т. д. в наиболее
крупном масштабе; гидрогеологическая карта — водоносные
горизонты и проявление водоносности; профили —
геолого-геоморфологический (параллельно и нормально к реке, захватывая
и дно, по характерным линиям) и геолого-литологический с
показанием водоносных горизонтов и уровня подземных вод; гео-
лого-литологические профили по трассам проектируемых соо-
• руженйй; графики и таблицы анализов и испытаний горных
пород и их фильтрационной способности.
Строительные материалы. Описываются по
строительным категориям — песок, гравий, галька, глина, камень, бут
и пр. В описании указываются состав, качество, запасы, условия
разработки и условия транспорта. Особо детально описываются
существующие карьеры стройматериалов.
Приложения: карта мелкого масштаба, на которой
указываются карьеры и обнажения стройматериалов; профили и планы
наиболее крупных и важных месторождений.
Необходимо особо' подчеркнуть, что каждый сводный отчет
должен заканчиваться соображениями о необходимом объеме и
содержании дальнейших исследований к следующей стадии
проектировки или строительству. Эти соображения должны
быть даны в виде программы, разбитой на разделы и снабжен*
ной руководящими методическими и иными указаниями

ГЛАВА VIII
РАБОТА ИНЖЕНЕРА-ГИДРОГЕОЛОГА ПРИ ПОСТРОЙКЕ
И ЭКСПЛОАТАЦИИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
В гидротехническом строительстве специальные инженерно-
геологические исследования организуются главным образом в
период составления предварительного и технического проектов.
Как только технический проект утвержден, дальнейшие проек-
тно-строительные работы в подавляющем большинстве случаев
производятся уже без организованного участия геологов и
гидрогеологов, причем все дополнительные разведочные,
лабораторные и экспериментальные исследования для обоснования
рабочего проекта и самого строительства выполняются зачастую
техническим аппаратом строительства без надлежащего
руководства и инструктирования со стороны геолога.
Причиной такого ненормального положения надо считать
крайний недостаток подготовленных гидрогеологических
кадров и отсутствие надлежащей организационной гибкости со
стороны специальных производственных и
научно-исследовательских учреждений, которые оставляют гидротехническое
строительство в самый ответственный период его развертывания без
своей организованной помощи кадрами, руководством и
консультацией. Вместе с тем такое положение, когда гидрогеолог
не участвует в специальных изысканиях по текущим вопросам
строительства, влечет за собой определенный отрыв этих
специалистов от производственных запросов и тот академизм и
отсутствие конкретности, которьши до сего времени отличаются
вообще инженерно-геологические и гидрогеологические
изыскания и заключения. Надо со всей определенностью сказать, что
гидрогеолог только тогда сможет полностью увязать свою
работу с гидротехником, когда он на собственном опыте в процессе
проектирования, постройки и эксплоатации гидросооружений
конкретно поймет значение для строительства различных
природных факторов и определенную ценность характеристик,
констант и коэфициентов, которые обычно даются им в инженерно-
геологических отчетах и заключениях.
Поэтому отсутствие инженерно-геологической службы в
период постройки не только приводит к кустарничеству при до-
201

іимнительных изысканиях, затруднениям и авариям при
строительстве, но также в значительной степени влечет за собой
потерю ценнейшего опыта строительства по борьбе с различными
природными особенностями и исключает возможность опытной
проверки Данных гидрогеологических заключений и
предсказаний. К сожалению, в литературе почти не имеется сколько-
нибудь определенных указаний по методике
инженерно-геологических работ в период постройки и эксплоатации
гидросооружений.
В последнее время некоторые крупнейшие строительства,
например Метрострой, канал Москва — Волга и др., приняли меры"
к организации у себя собственных обслуживающих
геологических и 'гидрогеологически^ ячеек. Поэтому можно с полным
правом надеяться, что з ближайшие годы у нас появятся
обстоятельные работы, которые подытожат опыт по методике инженерно-
геологи-чеоких исследований в период постройки и эксплоатации
сооружений.
Так как важность таких исследований' очевидна, в настоящей
работе дается попытка сформулировать хотя бы ів общем виде
объем и содержание этих изысканий по следующим; разделам:
1) разведочные работы для проекта временного отвода реки и
защиты котлована;
2) специальные изыскания; для составления рабочего проекта;
3) работа инженера-гидрогеолога в процессе постройки
гидросооружений!;
4) гидрогеологические исследования в процессе эксплоатации
выстроенных гидросооружений.
1. Разведочные работы для проекта отвода реки и защиты
котлована
При постройке плотины (а также шлюза, гидростанции и т. п.)
применяются различной конструкции перемычки для ограждения
строительных котлованов от поверхностных (речных) и
подземных вод. >
Гидрогеологические изыскания для проекта перемычек
полностью входят в задачи изысканий для рабочего проекта;
поэтому выделение этих изысканий в некоторый подраздел несколько
искусственно. Делается это лишь из соображений чисто
методологического характера, чтобы подчеркнуть важное значение
подобных изысканий для проектирования1 строительных работ.
При помощи этих исследований необходимо установить
главным образом литологический состав и фильтрационные свойства
пород по створам, выбранным для перемычек, охарактеризовать
мощность фильтрационного потока под перемычками', установить
возможность (іи (глубину) забивки шпунта, а также цаиболее
благоприятное расположение перемычек для работы в котловане.
Все это необходимо зінать не только для устройства
перемычек, но и для оценки условий работ по котловану. Так как по
району плотины имеются достаточно исчерпывающие материалы
202

для характеристики гидрогеологических условий этого участка
речной долины, то для разведки под перемычки необходимо
предусмотреть лишь небольшое количество разведочных скважин по
одному поперечнику (лишь для проверки имеющихся данных).
Эти разведочные скважины в количестве не менее трех-пяти для
узкой долины и простых геологических условий должны
буриться на глубину 3—5 м ниже основания шпунтов. В случае каких-
либо неожиданностей количество* скважин должно быть
увеличено дли уточнения' геолого-литологических профилей по
каждой перемычке.
Разведочные работы должны сопровождаться минимальным
количеством- лабораторных 'исследований грунтов (визуальный,
механический анализы и т. д.).
Совершенно очевидно, что часть изыскательских работ
совершенно отпадает, если перемычки должны защитить котлован
только от поверхностных вод, т. е. если породы русла реки
водонепроницаемы.
Примерно такой же подход должен иметь место при
разведочных работах но каналу, штольне или шахте для переброски
реки в обход котлована.
Здесь инженерно-геологические условия по трассе точно так
же должны быть известны из материалов изысканий н;а участке
плотины; поэтому к проекту временных сооружений для
переброски реки потребуются' лишь некоторые дополнительные
изыскания. Эти изыскания s части временного канала должны быть
ориентированы главным, образом на определение устойчивости
откосов канала и фильтрации из канала в котлован. Опасность
такой фильтрации большею частью всегда актуальна, так как
канал приходится проводить вблизи русла реки, зачастую, в
аллювиальных песках и галечниках, обладающих значительной
проницаемостью и тесно связанных в своем водном режиме с
руслом реки. Поэтому кроме заложения дополнительных шурфов и
скважин, которые должны быть запроектированы по трассе
канала на глубину 2—3 м ниже проектной отметки дна,
необходимо более детально проанализировать материалы,
характеризующие свойства и мощность фильтрационного потока из канала
в направлении к котловану1. <В этих1 же целях необходимо
предусмотреть некоторое минимальное количество' шурфов или
скважин между каналом и рекой для дальнейших наблюдений за
фильтрационным потоком и для экспериментов (рис. 64).
Проницаемость дна и стенок канала! может оказаться слишком
большой, тогда в целях предотвращения фильтрации в котлован
может возникнуть необходимость крепить стенки канала или
принимать другие меры защиты.
После постройки плотины временный кадал следует
ликвидировать, а реку направить в ее старое русло; поэтому при
изысканиях под кжал необходимо одновременно определить
наиболее благоприятные участки канала, где потом должны быть
устроены» надлежащие перегораживающие сооружения по закры-
тіиію канала.
203

Таким обрдоом по временному каналу необходимы следующие
иізіыісшния:
1) дополнительная мелкіая разведка (на 2—Э м ніиже дна) для
определении объема выемки: и характера работ по этой выемке;
при іэтом часть окважин необходимо углубить ініа (несколько
метров нійжіе длія определения глубины забивки шпунта;
2) определение мощности фильтрационного потока из канала
для принятия мер по защите дна и стенок канала от этой
фильтрации; причем в случае недостаточности 'Имеющимся сведений
по району 'плотины могут потребоваться, например в аллюви-
Рис. 64. Схема расположения разведочных выработок на участке между
рекой и обводным каналом^
X
аільных отложениях, не только лабораторные опыты по
фильтрации, но и опытные откачки на месте;
3) устройство наблюдательных шурфов: или; «лшажии! для дашь-
ніейших наблюдений эа фильтрацией из кшала с постановкой
в случае необходимости) экспериментов по определению
изменения скорости и (мощности потока во времени.
В результате изысканий составляется, как и по перемычкам,
Пеолого-литологичеокий профиль с соответствующими
пояснениями! и заключением относительно фшико-мехшических и
фильтрационных свойств грунтов по трассе канала.
ё 1В| качестве сооружения по переброске воды в обход
котлована в благоприятных условиях рельефа, большею частью в гор-
ніЫ'Х районах, часто используются! штольни, которые для этого
пробиваются в ікрутом1 скалистом склоне реки. Эти штольни
обычно остаются в составе головного узла и после постройки
плотины в качестве добавочного сооружения по сбросу
катастрофического паводка.
Поэтому для проектирования штолен (и шахт) необходимы
изыююамии бол'еіе обстоятельные, такие же, как дляі постоянно
действующего сооружения, причем' эти изыскания должньъ
осветить; состав, степень разрушенности и трещиноватое™ пород по
профилю-, их водопроницаемость и водоустойчивость, характер
204

горного давления, необходимость и характер крепления при
проходке и дляі целей эксплоатации. Эти изыскания точно так
же являются ліишь дополнением к материалам общих изысканий
«о району; плотины и заключгаютсяі обычно в дополнительных
расчистках, шурфах и (небольшом* количестве іскваіжин
вращательного бурения. При изысканиях под штольню, так же как и
для' канала, гидрогеолог должен дать строителю
характеристику горных пород по категориям трудности проходки,
2. Специальные изыскания для составления рабочего проекта
(рабочих чертежей)
Для составления рабочего проекта необходимо иметь
детальные геолого-литологические профили, по которым можно было
бы с необходимой точностью определить объем земліяіных работ
і?о различным категориям грунтов и глубину разрушенной зоны
скальных пород под основанием плотины и в бортах, а также
фильтрационные и геотехнические характеристики пород по
зонам со специальными профилями для конкретных расчетов зуба,
экрана, ішпунта, свай. Изыскания в этой стадии доліжны дать
окончательный материал о возможности и целесообразности
применению искуісствеінніыіх приемов' укрепления пород по
профилю плотины при помощи цементации, битуминизации),
глинизации и (силикатирования; кроме того эта изыскания должны
дать исчерпывающие сведения о мощности и напоре подземных
вод в районе плотины для принятия окончательного решения
о дренировании основания1 с целью уменьшения давления
напорных вод на основание и др.
Надо заметить, что изыскания! к техническом)у проекту
зачастую не освещают с исчерпывающей полнотой состава и
свойств пород по выбранному профилю. Иногда бывает, что
в стадии р а б о ч е г о проектирования расположение
сооружений несколько видоизменяется в плане; поэтому в этой стадии
приходится уточнять материалы технического проекта.
Количество, расположение и глубину разведочных выработок для
такого уточнения можно определить лишь на основании
детального анализа прежних изыскательских материалов и в
соответствии с конкретными запросами проектировки. Количество
разведочных работ и густота разведочных точек для рабочего
проекта обычно получаются значительными, о чем можно судить по
опыту наших крупных строительств' (Днепрострояі, Сви|рьсцр>ояі
канала Москва — (Волга) и литературным данным. Разведочные
выработки располагаются в соответствии с трассой и
контурами сооружений но густой сетке очень близко друг от1 друга, но
расположение скважин должно находиться в тесной зависимости
от конкретных природных условий.
При редком расположении разведочных точек в тектонически
и морфологически сложном1 районе могут быть пропущены! такие
существенные данные, которые впоследствии заставят резко
изменить конструкцию основания плотины, например вместо зуба
205

(Придется устраивать кессоны и т. tl <М. Люжон указывает на
частое расположение разведочных точек при изысканиях иа р.
Рейне в РибурНШвеіриггіадте, где разведкой обнаружена
заполненная обломочным материалом пустота в известняках шириной от
20 до 30 м и глубиной 20 м. В нашей практике можно сослаться
на) пример. Гергебильской плотины, где после вскр'ьгтия котлова-
йа была вістр>енена промоина до 13 м глубиной и шириной дс\
8 ш, которая начиналась в нескольких десятках сантиметров от
разведочной скважины.
Разведочные работы должны вестись конечно не только для
уточнения геолого-литологического профиля, но и по всему
комплексу вопросов, перечисленных в самом начале этого
разодела, причем эти работяг, разумеется, должны сочетаться в
необходимые случаях с палевыми и лабораторными испытаниями
л экспериментированием.
Здесь необходимо резко, подчеркнуть, что в данной стадии
строительства безусловно необходимо привлекать к
опытно-экспериментальным и оригинальным лабораторным работам
научно-исследовательские гидротехнические и гидрогеологические
лаборатории и институты. В настоящее время, по крайней мере
в отношении^ инженерно-геологических исследований,
строительства редко имеют сврзь с научно-исследовательскими
организациями или пытаются разрешать серьезные научіно-практиіче•
сікие вопросы своим служебным аппаратом, затраічивая иногда
Много времени и крупные средства на освоение методики, и
обучение іпер)сонаіла бо^іее или менее элементарным1 приемам
работы. Институты и лаборатории должны притти на помощь
строительству как путем проработки отдельных тем, так и
организацией лабораторий на месте строительства.
Дліяі удобства изложения ниже рассматриваются грутшыі
вопросов по изучению скальных, и песчано-глинистых пород
отдельно друг от друга.
А, Изучение скальных пород
В стадии рабочего проектирования, как известно, для
уточнения! глубинъп залегания скальных пород, их рельефа, зоны
разрушений1, аі также степени и характера трещиноватости
производятся дополнительные разведки.
При съеме поверхности1 скалы под основанием плотины и
в местах примыкания плечей можно уничтожить лишь зону с
трещиноватостью поверхностного выветривания; трещины же
иного происхождения проникают обычно значительно глубже и
могут разнообразно воздействовать на проектируемые
сооружения. По этим трещинам возможны значительные утечки воды с
небольшой потерей напора, т. е. может происходить фильтрация
с большим фильтрационным давлением на основание.
Заполненные глинистым1 материалом горизонтальные трещины под
основанием; плотиньк могут способствовать сдвигу плотины иод
влиянием напора воды в верхнем бьефе, а наклонные заполнен-
206

ніые глиной трещины в береговых массивах могут при ісмдаива-
¦нииі их водой способствовать оползанию склонов с нарушением
устойчивости сооружения.
В случае осложнения трещиноватости карстовыми процессами
возникает кроме того (необходимость изучения скорости и
условий выщелачивания и растворения пород фильтрационным
потоком», причем для подобных работ мы' пока не имеем1 какой-либо
определенной методики.
Наиболее распространенным! приемом; борьбы с фильтрацией
по трещинам и карстовым пустотам является заполнение этих
трещин и пустот цементным1 раствором, нагнетаемым для этой
цели в скважины под большим напором. Но, как известно, гидро-
статический' ніапор может передаваться по трещинам шириною
от 0,0002 мм и ниже, а мельчайшие частички цемента имеют ди-
а!м!етр более 0,05 мм; поэтому при помощи цементации все
нежелательные явления, связанные с фильтрационным давлением
Ufa основание, невидимому, ликвидировать нельзя. В последнее
время1 на некоторых объектах строительства пытались
применять и. 'Другие іматаріиалыі для, заполнения трещин и пустот,
например тампонаж глиной {Кизеловские шахты, шахты'
Соликамска), гудроном (основание Дворца советов, Москва), что, повиди-
мому, может оказаться более дешевым .и более эффективным
средством. Для определения наиболее рационального метода
заполнения трещин производятся опытно-экспериментальные ра-
боты: інагнетание воды в скважины по зонам при помощи
различных тампонов и опытные нагнетания цемента или другого
заполнителя. При всех этих работах производится тщательная
документация с вычерчиванием графиков (например, ічак показано
на рис. 65).
Пріиі тампонировании трещин глинистой сме'сьго полевые
эксперимент альиьге работы должны производиться лишь после
серьезного лабораторного изучения местных глин ,и тех химических
добавок, которые полезно применить для ускорения асаіжден'ий
и уплотнения в трещинах глиньг из нагнетаемого раствора.
В связи с проектом укрепления основания, а иногда и для
контроля опытных работ, в стадии рабочего проектирования
проходятся "штольни и шахты.
Ори проведении горных выработок необходимо производить
самое тщательное документирование и описание разреза
параллельно с проходкой, для чего нужны хорошее освещение
(желательно электрические фонари) подземных выработок и такое
крепление их, которое давало бы возможность этой
документации и дальнейших (контрольных описаний и экспертных
осмотров пород ів выработках: нужно оставлять в креплении «окна»
или по наиболее характерной стенке давать редкое крепление и
обшивку с просветами. Во вюех случаях водоотлива необходимо
тщательно и непрерывно замерять дебит воды из горной
выработки, определяя участки и зоны, а также отдельные трещины,
по которым будет просачиваться вода.
Наконец в стадии рабочего проектирования необходимо про-
207

ю?
р волга Уровень боды 198
Масштаб
f' идроизогипОп
2D0 400 000 t00 I00DM
\ I I I I
• Ьуро&ые спЬатцн**
Рис 65. Графическое изображение коэфициента проницаемости в створе
плотины Трюэр
208

должать наблюдения за режимом и химизмом* подземных вод,
Причем в связи! с изучением трещиноштости и режима
подземных вод особенно ва»жко уточнить вопрос о величине и
условиях передачи гидростатического напора на основание плотины
люсіле ее постройки.
Б. Изучение песчано-глинистых пород
Для составления рабочего 'проекта необходимы уточненные
-материалы по оценкіе различных свойств пеачано-глшшстых
пород как в берегах, к которым будет примыкать плотина, так
и в русле реки. Эта оценка должна быть дана обязательно в связи
сі воздействием на труты фильтрационного потока, т. е. с
характеристикой возможных еуффозионных процессов и
изменения общей устойчивости и несущей! способности грунтов
(оползни., -оп'лывины, осадки). По этому вопросу дополнительные
ивы^камя могут не потребоваться, особенно в коренных
порогах, и (само (заключение зачастую может' фьйть даіно «а основе
тщательного анализа имеющихся данных по литологии и
водоносности пород с учетом будущего подпора и топографии
местности. Точно 'так же могут не потребоваться и
дополнительные изыскания для уточнения вопроса об угрозе фильтрации
в обход сооружений,-так как в стадии технического проекта
должен быть собран достаточно подробный материал по данному
вопросу. Обычно в песчано-глинистых грунтах потери на боковую
¦фильтрацию невелики, если только не имеется каких-либо
сильно фильтрующих прослоев, например' частого ігаілечшжа
мли погребенного древнего русла, заполненного крупнообломоч-
ніьш материалом.
Следующей важнейшей задачей дополнительных изысканий
является уточнение вопроса о водоотливе при возведении кот>
жжащі, 'примем здесь віайшо собрать исчерпывающие м(а"^ериа<лъг
для расчета мощности насосных агрегатов и построения плана
работ по водоотливу (количество и расположение насосов,
ярусы понижения)'. -При этом чрезвычайно большое значение имеет
обоснованное заключение о возможности' водоотлива из
котлована (со шпунтом или только с креплением) или о
необходимости понижения грунтовых вод откаічкой да особых скважин.
Надо иметь в виду, что тонкозернистые пески легко проходят
через обычные фильтры, а более густая, сетка будет создавать
большое сопротивление и іштое лошшени'е за стенками
скважин. Тонкие пески проходят также вместе с водой в зазоры
обычного шпунта. Таким образом для конкретизации расчета
водоотлива необходимо иметь детальные сведения о мощности и
свойствах грунтового потока, о литологическом составе пород и
о количестве и диаметре частиц, выносимых при откачках воды
из опытных скважин с различных глубин понижения уровня и при
различной конструкции фильтров.
Дальнейшие уточнения материалов технического проекта
могут потребоваться также и в отношении1 геотехнических свойств
•14 Методика геол. исследов.
209

пссчаноглинистых пород; в частности может встретиться
необходимость в опытах по нагрузке и сдвигу в/ полевых
условиях, в аамочіке опытных котлованов, в пробной забивке свай
и. щх
Если проектом предусматривается забивка шпунта для
удлинения пути фильтрации или для перекрытия полностью всей
толщи, фильтрующих пород,, то необходимо иметь оценку
грунтов в оглашении их проходимости (крупные глыбы, валуны,
галька) и условий сочленения основания шпунта с нижележащими
коренными породами. Необходимая глубина забивки шпунта
должна быть обоснована определенной характеристикой состава и
и фильтрационных свойств различных прослоев и линз,
залегающих в долине реки. Точно так же необходимо обосновать и
забивку различных свай* проектируемых для повышения
устойчивости сооружения, причем гидрогеолог должен участвовать в ра*
ботах по опытной забивке свай и выбрать для этого
экспериментирования условия, аналогичные тем, которые будут встречены
в основании сооружений.
Наіиболее серьезные и детальные исследования /иеютаночгліи-
иИ'Стых водоносных пород мож!но выполнить при помощи
опытного кессона, но эта работа сравнительно дорога и требует
солидного оборудования. (Подобная работа с большим успехом
дли изучения грунтов выполнена на Ярволгострое, но результат
ты ее пока не опубликованы.
3. Работа инженера-гидрогеолога в процессе постройки
гидросооружений
Инженер-гидрогерлог в процессе постройки гидротехнических
сооружений должен прежде всего осуществлять подробную
и непрерывную геолого-техіничесікую документацию всех
строительных выработок, котлованов, скважин, откачек, испытаний-
грунтов, анализов и т. п., так как по окончании стройки на его
обязанности лежит составление окончательного отчета об
инженерно-геологических условиях района строительства с
указанием инженерро-технических мероприятий, цримененных при
постройке для преодоления встретившихгоя затруднений
(повышение устойчивости грунтов и борьба с подземными водами).
К этому окончательному отчету гидрогеолог должен собрать
и проработать исчерпывающий иллюстративный отчетный'
материал: карты, профили, схемы, графики, блок-диаграммы:,
фотоснимки и пр.
Б процессе постройки гидрогеолог должен не только
оказывать помощь (Строителю своей консультацией и советом, но
и совместно со строителем ответственно выполнять ряд,
производственных заданий по строительству. К числу наиболее
крупных работ, которые должны производиться при участии и до
некоторой степени под руководством гидрогеолога:,
принадлежат: земляные работы,, водоотлив, забивка шпунта и свай, це-
.210

ментация, глинизация и силикатирование грунтов, гидрогеолог
также должен участвовать в проработке типа и конструкций
дренажа основания у низового откоса плотины.
А. Земляные работы
Как известно, по трудности разработки все грунты
разделяются на целый ряд категорий с применением к ним рада
поправочных коэфициентов, зависящих от примесей, влажности,
выветрелоети и тл п..
іВ (компетенцию ишкенерангздрогеолога входят классификация
грунтов1, дача консультаций строителю по вопросам заложения
откосов, положения, количества и размеров бермі, бшкетові,
«нагорных канав, а также проработка вопроса о необходимом типе
укрепления откоса, дна канав и т. д.
Особенно важно руководящее участие гидрогеолога в земля*
ных работах, например при врезке плечей плотины, где бывает
необходимо определить исправление выемки (правильнее,
разумеется, сверху вниз во избежание обвалов и оползаний)
глубину съема разрушенной шалы, временное крепление и
наложение откоса.
Гидрогеолог должен принимать участие в руководстве
разработкой всех карьеров стройматериалов.
При выемке скальных пород по берегам и под основанием
плотины (или водослива, шлюэа, гидростанции, штолыш).,
а также при разработке скальных карьеров необходимо
определить план взрывных работ и выбрать взрывчатый материал
с учетом крепости скалы и ее трещшоватости1, слоистости т
тектоники, так как при взрывных работах желательно получить
минимальное разрушение скаіліы ниже границы съема во
избежание усиленной фильтрации через трещины и большого
водоотлива. При составлении! этого плана взрывных .работ и их
осуществлении желательно уча'стиіе гидрогеолога.
Б. Водоотлив
Расчет водоотлива из котлована и определение способа
осуществления1 этого водоотлива должны лежать на обязанности
гидрогеолог аі.
Піовидимому, было бы наиболее правильным, если бьіі, так
сказать, теологической частью работ по водоотливу руководил
гидрогеолог, который мог бы по ходу работ предусмотреть и
предупредить различные зависящие от местных природных
условий затруднения и аварии.
В. Цементация и силикатирование грунтов
В нашей практике для закрытия сильно фильтрующих трещин
употребляется главным образом цементация, а вопросы
глинизации и гудронирования начали более настойчиво прорабатывать
14*
211

лишь в последнее время. Для закрепления песков предложен
метод силикатирования.
Способ силикатирования, или окаменения, песков,
предложенный инж. Б. А. Ржаницыным, состоит в нагнетании в скважины
раствора жидкого стекла и повторном нагнетании в ту же
скважину раствора хлористого кальция, в результате чего почти
мгновенно происходит прочное цементирование песчинок с
образованием монолитного массива, обладающего небольшой
водопроницаемостью.
При гидротехническом строительстве метод силикатирования
у нас только начинают применять; в шахтном строительстве он
оказался применимым при сравнительно хорошо проницаемых
песках (скорость движения подземных вод от 2) до 26 м/сутки).
При силикатировании рйдиус влияния каждой скважины1 в
среднем равнялся 0,7—0,8 м. Для аллювиальных пород, содержащих
среди хорошо проницаемых песков линзы и прослои песков
тонкозернистых и глинистых, а также линзы супеси, суглинков
и иловатых пород, силикатирование может оказаться не совсем
применимым. Поэтому при опытном и производственном
силикатировании песков необходимо наблюдение со стороньп
гидрогеолога за сменой пород и изменением их водопроницаемости для
внесения коррективов немедленно по ходу работ.
В последнее время у нас начались работы по цементации
песчаных аллювиальных пород, причем в этом отношении
некоторые практические материалы накопились у инж. К. И.
Добровольского 1 (Закавказский институт сооружений) при работах *ю
укреплению песков под сооружениями по Черноморскому
побережью Кавказа.
По поводу цементации скальных пород много очень
интересных сведений содержится в работе М. Люжона, откуда
заимствована и табл. 12. Из этой таблицы между прочим видно, что при
постройке плотин на гранитах, гнейсах и сланцах пришлось
прибегать к большим работам по цементации. При проведении
цементационных работ весьма желательно участие гидрогеолога,
так как положение и наклон скважин, а также глубина зоны
цементации выбираются по геологическим данным.
М. Люжон рекомендует создавать по оси плотины нормальную
цементационную завесу из двух рядов скважин: первый —
основной— ряд цементационных скважин под зубом плотины бурить
в расстоянии 1—4 м друг от друга, а второй — контрольный —
ряд скважин располагать в шахматном порядке между первыми
скважинами. Работы по цементации берегов указанный автор
называет боковой завесой. Скважины необходимо бурить
вертикально или наклонно, а также вести цементацию при помощи
штолен в зависимости от ориентировки трещин и напластования,
чтобы каждая скважина пересекала максимальное количество
1 Сообщается на основании личной информации инж. К. И.
Добровольского.
212

CM
та
a
x
г;
\o
rg

free
О
P.
О
С
я
re
CQ
О
OJ
X
CO
I-.
<u
s
г?/
я хнэиэп
ниж
вяяэ оітэиь
ічнижвянэ
Я BlH3N9tI
ояіэзьииол
я *
о.
н
X
>* х
- X X
03 ГО
ftft
U
я
U
ч
U
ЭХ
о
X
О!
я
U
. ft
- н^
2 и
X со
X СО
S °
и
и
о
X
а
ЕС
X
н
U
ю
со
S
х 3
О та
S Ч
и
ее к
я х
и я
- О 03
* <L> ег
X О
го о
ооо
ОО Т
ООгн
со <00
ооо
со Оэ ю
<оо со
"Г СО | Ю(^ Ю
со со о ю со
I I
гм я
інэкэп иічн
-НЭТПОіМОіі
«3
U
о
оа
ГО
го
те
та
к
со
я
о.
о
X
ж а вниігя
ниж
-вяяэ оігэиь
винваоюо
чігвгпоігіі
о» ю
CNOlO'^roOOt-COCOCN-^COCOcOO , ONS
с^юо» -^озсосчсо-ч-сог^. too о* coco
^СЧ"< CN —і СЧ CN —» ^О ' іОГО
CN
оюоооюокоооо^юооюоо
ооослтомооооооююооюоо
ЮМ^^ОООЮсОКООО^^ООООО
СО t-*. О 00 СО О t*^ 00 Ю С7> CO ^ О Ю--О О
СМСОО с- СЧ CQ lOOlOtN О О тг Ю ¦- 1^
CNOJ'H Tf .—• СМ -чГ СО CN CM 00 СО
со О t—
CN *-н CN
00СТ>Ю-:**Юс0СМОи0О^ЮО,*а"О ,0500
COCOt^O'—'O-^COCTiCMh^aiCOlOO COOO
S^-iO»-<01C400COO)CSt^COriC4CCi ' CDC0«3
-н CN Ю
00(0 CO
inC71C0Tt«^HC0r-^rr
Ю CN Ю Ю Ю O". ^ CO
copo
OOCN
aio
ТГ CO
Rl
X
s
H
о
OOOOOOOO^t-OOOOQ^CO ОО
OOOCOOOiOMi'OiOOOOOCNW іОтг
lOiflr^tooS'tQOSOi'OCOtNTj'^ |b-t>-
р-ЮЮт^гн h-COCOCO-^CO^^lOCNCO ' t—CO
2
2
cC
та
H
X
X
3
CU
ftft
•&Я
a> >=; Л
O W О
s
я
та
4
та
H
4
и
X
си
El
ft
CO
X МЙС .
я ft °
я ч &.? 2 x
йЯо7 2 я
cxo ftx ч 2
CO ft со U С X
X
о
я
в*
X
с:
с
я
со
та
ft
н
та
О. ев
CD m
Я о.
Ста»
ч й н
О та О
о
а-
я
со
ft
о
X
4J
о
ю
та
X
о
с;
X
U
X
X
иі
>>
и
CJ
J5
О)
н
о
с
о
3D1 W W kV ЬаМ »W •* Ъм " W IV ^— -- «• ъи чг >v ^
213

трещин. Пример расположения цементационных выработок
показан на рис. 66. Порядок проведения работ: сначала будятся две
скважины основного ряда и потом одна скважина контрольная;
нагнетание цемента ведется под давлением до 50 кг/см2 по
секциям ((пропустив верхние, более разрушенные взрывами 2—б м)
сверху вниз по мере проходки скважин; после цементации
результаты работ проверяются нагнетанием воды в цементациои-
680
Лебый Верег
Ур. вадйі в водохранилище
/7рв'5Ьш бе ре?.
штольня
Рис. 66. Цементационная завеса (плотина Соте)
ные скважины под напором. Указанный автор) предостерегает от
окончательной фиксации глубины' цементации, состава цемента и
величиныі напора, так как в процессе работы возможны:
значительные изменения заданной глубины, которые проще всего
проследить и установить гидрогеологу. Для иллюстрации работ по
цементации, расхода цемента и пр. автор дает в своей книге ряд
диаграмм и графиков (часть которых использована в работе
К. Терцаги); один из приемов графического оформления работ
по цементации приводится на рис. 67.
Поверхностный слой скалы в котловане, нарушенный в
результате взрывных работ, цементируется на глубину 2—5 и при
214

помощи мелких скважин с нагнетанием цемента под небольшим
напором.
В нашей практике при гидротехническом строительстве
цементационные скважины располагались на различном расстоянии
друг от друга, например по Волховской плотине (в силурийских
известняках) — на расстоянии до 6,5 ш друг от друга, по
Днепровской плотине (в гранитах) и по Сызранской плотинам — на
расстоянии около 3 м.
Г. Забивка шпунта и свай
Забивкой шпунта строители стараются обезвредить
фильтрационный поток под основанием сооружений; весьма существенно
сделать это без большик зазоров между шпунтами и остановить
шпунт в наиболее благоприятном слое: в водоупоре или
промежуточном слое, исключающем большие фильтрационные
скорости под шпунт. Поэтому участие гидрогеолога в подобных
работах весьма ценно, особенно при ответственных решениях,
изменяющих наметку рабочего проектирования.¦ Хотя ни один тип
шпунтов ;(даже металлические шпунты') не дает полной
водонепроницаемости, тем не менее шпунты, выбранные с учетом
геологических особенностей участка, во многих случаях работают
вполне удовлетворительно.
Сваи служат для образования надежного основания под
сооружением, уплотнения слабого поверхностного грунта и
ограждения определенной нлощади сплошным рядом (шпунтовые ср^и).
При забивке свай, как и при выборе типа шпунта, весьма важна
помощь гидрогеолога для определения глубины забивки и
допустимой нагрузки. *
Заканчивая на втЬы краткий перечень обязанностей инженера-
гидрогеолога в процессе строительства, необходимо еще раз
подчеркнуть то обстоятельство, что гидрогеолог должен дать
в итоге своих работ полный, так сказать, ^исполнительный»
отчет по характеристике инженерно-геологических условий
строительства. Этот от^ет должен суммировать все, материалы
изысканий и опыт строительства для широкого использования в
практике аналогичных строительств.
4. Гидрогеологические работы при эксплоатации выстроенных
сооружений
Природные условия настолько многообразны и сложны, что<
при проектировании и постройке различных сооружений
неизбежно приходится более или менее удачно схематизировать-
инженерно-геологические условия района строительства. Исходя
из этих условных схем и практического опыта, проектируют
различные типы и конструкции сооружений с расчетом на
преодоление природных особенностей не только в период
постройки, но и в последующий период эксплоатации сооружений.
Между тем после постройки плотины во всем районе
распространения подпора наступают весьма серьезные изменения существо»
216

вавших ранее физико-геологических процессов, учесть которые
в полной мере заранее чрезвычайно трудно. Поэтому проектное
предположение и выводы1 инженерно-геологических
исследований зачастую оказываются недостаточно полными и
правильными, вследствие чего при эксплоатации сооружений возникают
различные совершенно непредвиденные затруднения и аварии,
или, наоборот, сооружение может быть выстроенным со слишком
большим запасом прочности.
Объясняется это слабой теоретической проработкой целого
ряда основных вопросов гидрогеологии и инженерной геологии и
крайне недостаточным учетом опыта гидротехнического
строительства.
Для учета этого опыта необходимы производство длительных,
тщательньих и всесторонних наблюдений за работой
выстроенных сооружений, а также изучение изменений природных
условий после постройки сооружений в течение более или менее
продолжительного срока эксплоатации.
Но таких наблюдений, по существу говоря, почти не имеется^
и лишь в случае серьезных неполадок и аварий в порядке
обследования при экспертизе получаются отрывочные и более или
менее случайные сведения о работе некоторых выстроенных
сооружений.
Лишь в самое последнее время на отдельных
гидросооружениях при производстве изысканий для технического проекта и
в период строительных работ стали закладывать в небольшом
числе опорные наблюдательные пункты, по которым
организуются некоторые станционарные наблюдения как до постройки
сооружений, так и в процессе их эксплоатации.
Прежде чем перейти к изложению основных вопросов гидро-
гелогических исследований, которые надлежит производить
после постройки гидросооружений, следует заметить, что научно-
практическое значение этих исследований недостаточно
осознано проектно-строительными, планирующими и финансирующими'
организациями.
Это обстоятельство является чрезвычайно большим тормозом,
задерживающим и затрудняющим обобщение богатейшего опыта
постройки и эксплоатации гидротехнических сооружений.
После постройки водохранилищной плотины происходит
обычно резкое изменение режима реки, могущее повлечь за собой:
1) уменьшение скорости течения, что следовательно приведет
к массовому осаждению в чаше водохранилища взвешенных if
донных наносов (занос водохранилища, мели и перекаты на
судоходной реке);
2) подъем уровня реки, что вызовет повышение уровня
грунтовых вод по берегам с ;подтоплением и заболачиванием
территории;
3) дополнительное смачивание и водонасыщение горных
пород береговых склонов, что в связи с колебанием уровня
водохранилища облегчит усиление или развитие оползневых
смещений по берегам водохранилища;
217

4) колебание уровня водохранилища, а также воздействие
волн на берег (особенно в ветер), что должно повлечь размыв и
обрушения берегов и образование нового бичевника;
5) пропуск воды через плотину или по водосливу с
изменением и увеличением напора и скоростей, что может повлечь
размыв грунтов ниже сооружений и создать угрозу устойчивости
этих сооружений;
6) изменение и увеличение напорного градиента
фильтрационного потока в районе сооружений, причем подъем грунтовых
вод может вызвать: оползание и сплывание берегов ниже
плотины; выщелачивание и растворение горных пород и бетонных
оснований, увеличение трещин и пустот, а также просадки
(особенно в лессе); выпирание грунта и суффозионный вынос частиц
ниже плотины, что особенно характерно для аллювиальных
пород; увеличение взвешивающего фильтрационного давления на
основание сооружений.
В районе водохранилища подъем грунтовык вод помимо
карстовых и просадочных - явлений может привести: к порче
. сельскохозяйственных угодий вследствие подтопления,
заболачивания и засоления; к водонасыщению грунтов, служащих
основанием для различных промышленных, транспортных и
городских сооружений, что может повлечь изменение несущей
способности оснований и увеличить шахтный и рудничный водоотлив
за счет усиленной фильтрации поднявшихся грунтовых вод.
Приведенный перечень возможных изменений природных
условий после постройки плотины в той или иной мере может быть
отнесен почти ко всем объектам строительства, причем научное
практическое значение отдельных проявлений этих изменений
в каждом конкретном случае различно. Поэтому комплекс
гидрогеологических наблюдений в процессе эксплоатации
гидросооружений должен определяться лишь в результате серьезного
анализа инженерно-геологических условий и народнохозяйственного
значения каждого конкретного объекта.
Определенньгх приемов и методики указанных наблюдений
пока не имеется, тем не менее объем и содержание
гидрогеологических исследований по отдельным вопросам можно
сформулировать более или менее конкретно.
1. Режим фильтрационного потока в районе
плотины (изменение поверхности грунтовых вод, скорости,
уклона и расхода потока в зависимости от времени и условий
работы водохранилища). По створу плотины наблюдения режима
подземных вод производятся в период изысканий и
строительства. Из числа наблюдательных скважин необходимо в период
эксплоатации сохранить примерно три поперечника из трех-пяти
скважин каждый: один поперечник от передней грани плеча
плотины вверх против течения под углом 40°—50° к урезу воды;
другой — по продолжению оси плотины; третий, как и первый, —¦
под углом к долине, но по направлению к нижнему бьефу.
Расстояние между скважинами принимается небольшое (10—25 м),
чтобы изучить участок, примыкающий к плотине. Если в нижнем
218

бьефе имеются овраги, к которым может направиться
фильтрационный поток, то в промежутках между скважинами трех
поперечников, о которых говорилось выше, и по линии фильтрации
в овраг нужно оставить или заложить до окончания
постройки 2—3 дополнительных скважины для стационарных
наблюдений. По данным наблюдений в этих скважинах составляются
для разных периодов наполнения водохранилища и посезонно
карты гидроизогипс и гидрогеологические профили с подсчетами
величин, входящих в расчет фильтрационного потока.
При наличии в районе плотин напорных вод, которьге могут
оказывать давление на основание, требуются наблюдения за
пьезометрами и расходом скважин, проведенных в основании
плотины для дренажа и снижения давления напорного
горизонта. Кроме того необходимо иметь не менее трех более глубоких
наблюдательных скважин для этого горизонта на продолжении
плеча плотины, причем эти скважины1 должны быть расположены
в вершинах треугольника (желательно равностороннего или
равнобедренного) для удобства вычерчивания гидроизопьез
напорного горизонта в различные сезоны. Изменения напоров в
дренах и скважинах должны сопоставляться с принятой по проекту
эпюрой взвешивающего давления в основании сооружений.
2. Влияние подпора и фильтрации из
водохранилища на устойчивость грунтов в
берегах выше и ниже плотины. Ниже плотины», там, где
предполагается выклинивание фильтрационного потока с
максимальными уклонами и скоростями, следует поставить ряд
реперов в толще песчано-глинистых пород, способных сползать,
оплывать и давать суффозионньге выносы. Наблюдать за
суффозией (с производством регулярных анализов взвешенных частиц)
нужно по источникам в нижнем бьефе и по скажинам (шурфам)
поперек тела плотины, как это делалось например на Любовской
земляной плотине Сталиногорска. Выше плотины должны быть
поставлены реперы: на пологих склонах — для наблюдения за
просадками; на крутых и обрывистых склонах — для наблюдения
обвалов, размыва, оползней под влиянием волнобоя и подпора
грунтовых вод.
В карстующихся породах наблюдения за режимом водоносных
горизонтов необходимо сопровождать изучением химического
режима воды, изучением изменения агрессивности этих вод,
а также наблюдением за растворением и выщелачиванием бетона
из сооружений, кристаллизацией солей и образованием трещин.
3) Изменения природных условий в районе
водохранилища. В районах типичных оползневых
смещений и противооползневых сооружений устанавливается опытный
участок (или участки) для наблюдения по реперам и трещинам
на зданиях за режимом оползневых смещений в процессе
наполнения и эксплоатации водохранилища. В типичных районах
лодтопления, обвалования и дренажа устраивается опытный
участок с поперечником наблюдательных скважин для проверки
подсчетов высоты подпора грунтовых вод и эффективности ра-
219

боты дренажных и иных сооружений. Где это имеет смысл,
производится наблюдение за изменением химизма грунтовых вод
и засолонением грунтов.
Ограничиваясь приведенными краткими соображениями о
работе гидрогеолога в процессе эксплоатации выстроенных
сооружений, нельзя не отметить, что эти исследования, проводимые
гидрогеологами в комплексе с гидротехниками, могут дать
чрезвычайно важные материалы для рационализации
проектировки и строительства. Поэтому заинтересованным организациям
следует подумать над вопросом об организации подобных работ
и их надлежащем финансировании.

ГЛАВА IX
ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ ИНЖЕНЕРА-ГЕОЛОГА В
ГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ, КОНСУЛЬТАЦИИ И ЭКСПЕРТИЗЕ
Очень интересно' отметить, что за границей, где крупное
гидротехническое строительство еачалось значительно' раньше,
чем у нас, и приобрело в свое время больший размах, вопросы
о роли, содержании и объеме геологических и
гидрогеологических исследований для проектирования гидросооружений до
сего времени дискуссионны, в: 'частности эти вопросы являлись
предметом обсуждения на всемирных конгрессах по большим
плотинам (например на 2-м конгрессе в сентябре 1936 г.).
Большинство крупнейших иностранных специалистов
отмечает (безусловную необходимость тщательных геологических
изысканий, так как только наі основании результатов этих
изысканий можно в полной мере учесть природные
особенности местности и принять наиболее правильное решение ппи
разработке проектов и строительстве.
В недавно1 опубликованной на русском: языке работе М. Лю-
жона весьма наглядно доказывается важность геологических
изысканий. «История плотин, — утверждает М. Люжоніу —
указывает, что те из них, разрушение которых вызвало ужасные
катастрофы, обрушились в 'большинстве случаев не благодаря
допущенным оііЩиібікаім в расчетах или выборе (материалов, но
благодари недостаткам оснований на плохих грунтах... это
являлось следствием недостаточной осведомленности о
геологических и {гидрогеологических условиях грантов- оснований.
Подобным же -образом иные водохранилища, ооздаінные
прекрасными плотинами, не смогли задержать воды, которую они
должньг были собрать, что опять-таки было следствием
геологической ошибки. Наконец возможность постройки целого ряда
других сооружений ори плотинах, как-то: подводящих
каналов, тоннелей, уравнительных шахт и башен, выясняется также
в зависимости от мнения тболога. Поэтому ответственность и
роль геолога при постройке сооружений вполне очевидны, и,
как установлено, катастрофы часто имели место в тех
случаях, когда мнение геологов игнорировалось. Геолог не должен
221

бояться ©грошей ответственности!, ложащейся ш него. Он
должен заявить, что у него есть уверенность в правоте своего
мнения; в то же время он не должен иметь ложного стыда
признать открыто, что не в состоянии ответить на
поставленные вопросы без .изыскательских работ. Часто он должен
уметь охладить надежды инженеров, которые иногда, не
отдавая себе отчета, делаются геологами, » к сожалению (плохими
геологам». Геолог более, чем кто-либо другой, должен
остерегаться делать предсказания.,. Геологу, который высказывается
всегда условно и старается увильнуть от ответственности, нет
места) в такой люложиггельмой среде, как .инженеры».
Ф. Л. Рейсом пишет: «Если бы подстилающие породы в месте
предполагаемой постройку плотины были вполне однородными,,
то необходимость в привлечении геологов к разрешению
вопроса о постройке сооружения возникала бы* очень редко. В
действительности подстилающие породы никогда не бывают вполне
однородными на сколько-нибудь значительном протяжении».
В заключение он указывает, что «вполне безупречные с
геологической точки зрения места для постройки плотины встречаются
. крайне редко, чтобы не сказать — никогда... Во всяком случае
всегда необходимо, чтобы инженер, приступающий к постройке
плотины, располагал по возможности наиболее полными и
надежными данными по геологической характеристике района
сооружения».
Проф. Віильзер, разбирая іинжшержнгеологические условия
районов различные плотин и водохранилищ, отмечает: «Опас- ;
ные пункты должны быть совершенно ясно установлены, и
тогда! они будут явно* преодолены. Каждая отдельная местность
имеет >овои особевдюдаи1; при помощи общих соображений «е
может быть соетавлеікЬ '-никаких серьезных планов -и не сможет
быть произведено никаких /расчетов. Поэтому никогда не
следует останавливаться перед (некоторыми: расходами; на
разведочные шурфы, которые следует всегда производить в точности
там и в таком масштабе, как это рекомендуется специалистами.
С другой стороны, § редко видел, чтобы разведочные шурфы,
которые производились без совета специалиста, принесли полную
пользу»'.
Проф. Вейраух резко подчеркивает, что «чрезмерная
бережливость при .геологических -изысканиях является большой
ошибкой». Вместе с тем он отмечает, что так как «даже
тщательные изыскания не всегда оберегают от ошибки, то в смете
всегда нужно .предусмотреть значительную сумму на
(непредвиденное».
Еще более четко сформулированы задачи и значение
геологических изысканий для строительства в широко распроетра,-
ненных у нас работах К. Терца™.
К. Терцаіги, -перечисляя ряд неполадок и катастроф с
плотинами и водохранилищами, указывает, что при осуществлении
строительства дешевле всего обходятся геологические
съемочные работы, несколько дороже — разведочные буровые работы,
222

но значительно дороже обходятся непредвиденные расходы при
выемке грунта и возведении тела (плотины вследствие
недостаточности геологических изыеканий. (Оооібенно дорого сто ит
ликвидация аварий. Учитывая эти обстоятельства, Терцаги
утверждает, что самые тщательные предварительные изыскания
представляются весьма обоснованными и безусловно
оправдываются с хозяйственной точки зрения. Интересно привести
также мнение этого специалиста относительно роли геолога в
проектировке и строительстве: «Инженер требует от геолога
разъяснения условий залегания, мощности и характера составляющих;
подпочву горных пород с целью вывести из сообщенных
геологом данных заключение о важных в строительно-техническом
отношении особенностях данного района. Участки речной долиныу
годные для возведения проектируемых плотин, определяются
обычно по чисто техническим и хозяйственным соображениям
Задача геологической экспертизы состоит в том, чтобы найти на
указанных участках точку или точки, в которых условия
сооружения плотины были бы самые благоприятные». Подчеркивая
важность геологического разреза по оси плотины, он указывает,
что «составить разрез можно только в том случае, если геолог
может бурить скважины по своему усмотрению» и что
«геологическая экспертиза места закладки плотины без разведочных
буровых скважин обычно так же малоценна, как и разведочные
скважины, заложенные без научного руководства геолога».
То обстоятельство1, что за границей гидросооружении
строятся на основе главным образом частного риска и личного
авторитета и опыта отдельных инженеров, как известно, приводит
к большому числу тяжелых катастроф с человеческими-
жертвами; личная выгода отдельных предпринимателей и конкуренция
приводят к -бесплановому строительству без учета интересов
народного хозяйства: в целом.
В СССР с его плановым строительством существует, как
известно, совершенно другой подход к проектированию и
постройке гидротехнических сооружений; при этом подходе
признается совершенно обязательным серьезное участие
гидрогеологов в изыскательские и проектных работах во всех стадиях
проектирования и постройки. По поводу комплекса
изыскательских работ и требований, предъявляемых к работе гидрогеолога,
у нас имеется довольно богатая литература, и об этом
достаточно подробно говорилось в предыдущих главах настоящей
работы.
Из всего этого с полным правом был выше сделай вывод об
исключительном знамении гидрогеологических исследований
для гидростроительства. Но с этиімі выводом нельзя ни в коем
случае заходить так далеко, как это иногда делают у нас
некоторые проектировщики1 и -строители., требуя от1 гидрогеолога
ответа по таким вопросам проектировки и строительства,
которые целиком относятся к компетенции инженера-гидротехника.
Участие -гидрогеолога в проектировании и при1 выборе вари-
а нт а м е стор аісп о л о ж ениет и тип а г и дроеоору же ни й м ожео
221

сформулировать и мотивировать в виде следующих кратких
положений:
1. Различные /полевые и лабораторные инженеірню-геологи-
ческие исследования входят в общий комплекс изысканий для
обошов-ания проектирования пидротехниічесжиіх сооружений,
причем в первых стадиях проектирования значение инженерно-
геологических исследований особенно велико, потому что
природные условий местности' в. значительной мерс определяют
возможность и целесообразность постройки' намеченных
сооружений и их рациональное размещение; Недостаточный учет
природных особенностей местности может повлечь за собой
серьезные аварии и круговые затруднения, что1 достаточно
убедительно подтверждается иностранной и нашей отечественной
практикой пидротехничеокбЬо' строительств^!.
2. Инженіернгеолог полностью отвечает- за технически'
правильное и інауічио' обоснованное проведение
инженерно-геологических изысканий и должен обеспечить текущее
проектирование материалами изысканий. Эти изыскания инженер-геолог
должен организовать так, чтобы в результате их было получено
'конкретное и детальное (в соответствии со стадией
проектирования и ассигнованными средствами) освещение природных
особенностей района сооружений. Кроме того в результате
изысканий должны быть получены константы и коэфициенты, дающие
возможность выбора наиболее рациональных вариантов и типов
сооружений, а также выбора и проектирования мер по борьбе с
неблагоприятными природными условиями и с последствиями
общего изменения водного режима в районах строительства.
Исследования должны быть во всех стадиях проектирования
тесно увязаны с технической схемой проектируемых сооружений.
3. Вариант расположения сооружений, типы и конструкции их
определяются гидротехником не только на основании выводов
и заключений по инженерной геологии, но и главным образом
на основании водохозяйственных и технико-экономических
расчетов, которые могут диктовать необходимость постройки тех
или иных сооружений даже в самых неблагоприятных
природных условиях и могут заставить принять варианты,, худшие го
инженерно-геологической характеристике, но более удобные #
эффективные в народнохозяйственном отношении, например по
топографическому и географическому положению, заселенности,
размещению полезных ископаемых, условиям затопления,
оборонному значению и т. д.
4. Из этого конечно нельзя делать вывод, что ивдженер-гидро-
геолог ніе должен принимать участия в выборе вариантов и
типов сооружений; надо1 лишь определенным образом ограничить
роль гидрогеолога в этих вопросах. Совершенно ясно, что
гидрогеолог, производивший изыскания или приглашаемый на
экспертизу, не только может, но и должен принять участие в
разрешении перечисленных вопросов, но он эту задачу может
осуществить лишь п у т е м о т в етст в е и и о й с р а в н и -
тельной инженерно-геологической характе-
224

рис тики у ч астк о в расположения р аз л и чяіы х
В' а р и аі н т о* в в- з а в и с и мі о- с т и о т т и п о в> с о Оі рі у-
ж е н и й, разработанных проектировщиком.
При отсутствии надлежащих изыскательских документов для
решения указанных ответственных вопросов проектировки
гидрогеолог должен почию и определению сформулировать
основные требования к дополнительным изысканиям.
5. Отсюда далее следует, что инженер-гидрогеолог ие должен
вторгаться в область работ, относящихся к компетенции
гидротехника, и не імо'Жет «запретить» или «разрешить» тот или
иной вариант сооружений. Помимо представлении
сравнительной характеристики отдельных участков реки и вариантов
расположения сооружений гидрогеолог может в случае
надобности рекомендовать целесообразные с точки зрения
инженерной геологии приемы укреплений грунтов основания и> берега
и наиболее (рациональные меры защиты от фильтрации, а также
дать указания о порядке производства работ применительно к
местным гео логическим и1 гидр огео логическим уел о виям . О д-
нако ишкенер-гидрогеюло'Г отнюдь не должен) претендовать при
этом на роль проектировщика или строителя, принимающих
ответственное решение на основании полного учета всех
факторов, определяющих реальность и целесообразность
поставленной проблемы. Это — обязанность инженера-проектировщика и
строителя.
Очень важной и ответственной является работа гидрогеолога
в области консультаций и экспертизы.
К о; н: с у л ьтац и и и экса е р т и з ы организуются или
по инициативе изыскательской инженерно-геологической
организации;, или по требованию проектню-строительной организации
(заказчика), или по назначению соответствующих
правительственных органов. Устраиваются они как по' отдельным'
вопросам методики и практики изысканий, так ш по всему комплексу
инженерно-геологических вопросов, .связанных с разработкой
той или иной проблемы или части ее.
Экспертизы и консультации кроме того устраиваются в
случае неполадок и аварий различных гидротехнических
сооружений при строительстве и эксплоатации, для выявления причин и
рекомендации мероприятий по (борьбе с последствиями. t
В этих и- других случаях инженер-гидрогеолог может быть
вызван в арбитраж в качестве эксперта при разборе претензий
и исков.
Роль консультаций и экспертиз в инженерно-геологических и
в проектно-изыекательских работах совершенно различна, хотя
перечень вопросов, разрешаемых при. помощи консультаций и
экспертиз, примерно один и тот же.
Консультации обычно осуществляются в порядке внутренней
работы проектно-шыскательского учреждения, причем
несомненно наилучшие результаты могут быть достигнуты, если
работа осуществляется постоянным штатом консультантов.
Экспертизы, в отличие от консультаций, организуются лишь
15 Методика геол. исследов.
225

эпизодически, причем к экспертизе привлекаются обычно
специалисты, не работающие в данном учреждении.
Наибольший эффект могут дать .консулы а ц и. и п о с т о-
янные, регулярно' осуществляемые в различных стадиях
работ. Так например, консультации інужіны:
1) когда проектная организация, передавая заказ на
производство изысканий, определяет объем, и содержание
технического задания по инженерной геологии;
2) при: обсуждении программы, -производственного и
календарного плана изысканий для выполнения указанного
технического задании;
3) при обсуждении в процессе первого периода работ
деталей метода™ изысканий ,по различным разделам программы и
расстановки сил и материального' вооружения;
4) для уточнения конкретного плана разведочных выработок
и опытных и лабораторных работ на основе полученных
полевых материалов и личного осмотра района консультантами;
5) для разрешения возникших при изысканиях
принципиальных вопросов, которые не были учтены при составлении
программы, в частности по постановке полевых работ;
6) для установления достаточности объема изыскательских
материалов И! дачи методических указаний по* камеральной
обработке;
7) при выборе вариантов окончательного расположения
проектируемых сооружений;
8) при составлении отчетных заключений на основании
изыскательских материалов и при определении профаммы необхо*
димых дополнительных (работ;
9) при иопю'льзовйкии изыскательских материалов в
проектировке (текущей и окончательной) и т. д.
Консультации таким образам являются необходимым и
важным звеном инженерно-геологических изысканий. Но
консультации не заменяют и не могут заменить планомерную
целевую изыскательскую работу, которую приходится выполнять
по заданию проекТно-строительных организаций при помощи
особых отрядов, партий и экспедиций методами полевых
съемочных, разведочных, опытно-лабораторных и иных работ.
Поэтому .надо отнестись безусловно отрицательно к
увлечению консультациями, наблюдающемуся у некоторых
строительных организаций, где количеством различных консультаций
более или менее случайных специалистов «из центра» стараются
прикрыть или подкрепить убогие изыскательские работы.
Консультации безусловно необходимы организациям,
которые не обеспечены 'собственными! квалифицированными и
достаточно проверенными кадрами длія самостоятельной работы в
области инженерной геологии; но такие консультации должны
быть правильно' организованы.
Надо заметить, что. даже специальные
инженерно-геологические организации, обладающие хорошо подготовленными
кадрами, в большинстве случаев имеют особый штат консулы
226

тантов (или кураторов), которые систем этически руководят
производственными и научно-теоретичеокиш* работами партий и
групп овоего учреждения ;и несут ответственность за
содержание и методику 'исследований наравне с техническими
руководителями и начальниками партий.
Если' у организаций нет своего штагга» консультантов, то
консультация должна возлагаться на определенные, достаточно
мощные изыскательские и1 научно-иісследователыские
учреждения, которые таким образом щриним&ют на. себя
ответственность за методику и качество' работы.
Консультация может принести наибольшую пользу и будет
действительно ответственной, если консультанты достаточно (и
своевременно) информированы- обо всех изменениях
проектных установок и о '.результатах текущей проектировки и если
без их ведома и совета не дается распоряжений в полевые
партии о серьезных изменениях технических заданий и утвержден-
ние их с ходом полевых работ.
Все консультации должны даваться на основе тщательной
проработки подготовленного для консультации материала. На
отдельных этапах изысканий необходимы личные осмотры
консультантами! района изысканий и детальное личное
ознакомление их с ходам' полевых работ.
Все указания по полевым работам, основанные на личном
ознакомлении с ходом изысканий, должны быть оперативны, т. е.
должны быть тотчас же сообщены на месте ответственным
руководителям полевых раібот в письменном, виде.
Необходимо1 решительно отвергнуть практику некоторых
проектных и строительных организаций, которые на одну и ту же
консультацию, якобы в интересах большей объективности и
страховки, приглашает, так сказать «секретно», различные
организации и разных лиц, зачастую не информируя их обо всех
имеющихся материалах и состоявшихся ответственных
решениях. Такой несерьезный 'подход к делу приводит лишь к
ненужным затруднениям и по существу снижает ценность
консультаций.
Все случаи, при которых назначаются э к с п е р т и з ы,
перечислить трудно. Чаще всего экспертизы организуются для
рассмотрения и утверждения того или иного гидротехнического
проекта, для ответственного выбора варианта расположения
сооружений или для обсуждения причин возникновения аварий
и мер борьбы с теми или иными неполадками; при
строительстве.
Во всех этих случаях желательно предусмотреть личный
осмотр экспертами района сооружений. Такой осмотр ценен
еще и потому, что при личном осмотре местности каждый,
эксперт получает возможность и обязан даггь заключение уж*, не
только формально, по представленным на экспертизу
материалам, но и іпю существу положения дела на основании личного
осмотра района строительства.
Перед отъездом ві район строительства (или изысканий) экс--
227

пергу должны быть вручены ивы скате льские и всякие иные
материалы по -вопросу экспертизы (отчеты, таблицы, графики,
чертежи, фотоснимки1, образцы трутов и т. д.).
На месте, после осмотра р'айона и ознакомления с
положением изыскательских или 'Строительных работ (неполадки,
аварии и стр.), эксперт может потребовать для составления
экспертного заключения устройства дополнительных или
контрольных скважин, шурфов, повторных опытов, наблюдений,
анализов и т. д. В связи со ©семи этими работами может
оказаться необходимым повторный выезд эксперта на место работ.
Таким образ-ом экшертмое рамлгочение по изыекare л ьским,
строительным иі аварийным 'работам во многих случаях
представляет не только формальную оценку положения по
представленному на экспертизу отчетному материалу, но и
конкретную и ответственную характеристику природной обстановки
и действительного положения дела на основе проработки
самим экспертом или по его детальному указанию исходных и
контрольных материалов.
Необходимо (подчеркнуть в ажноеть и совершенную обяз а -
т ельноеть тщательной подготовки маітериалов для п ере дачи
экспертизе, причем материалы должны быть лично проверены и
п одп ис аіны ответетвеінін ыіміи з аі данную работу специалистами.
Данное требование, казалось бы, совершенно бесспорное и
понятное, приходится осо^о подчеркивать, потому что в няшей
практике наблюдается бесконечное количество недоріавумений
с экспертизой изыскательских материалов из-за опечаток,
пропусков, описок, перепутанной нумерации, ошибок в штриховке
и расцветке чертежей, из-за расхождения цифровых и иныхха*-
рактеристик в таблице, журналах, чертежах и тексте, а также
•из-за отсутствия рисунков -в тексте, приложений и т. л.
Надо иметь в виду, что небрежное изложение и оформление
материалов, нредетавл&ніных на экспертизу, а» также
противоречия в этих імдаериалазі даже формального характера могут
иногда предрешить неблагоприятное заключение "или. привести
к неопределенному экспертному заключению с радом
оговорок, предположений и сомнений.
При организации экспертиз необходимо придавать им
определенную целеустремленность, для чего следует всякий раз
разрабатывать и передавать экспертам перечень вопросов, на
которые желательно получить экспертное заключение.
Этот перечень трудно здесь сформулировать, так как
экспертизы по инженерно-геологическим работам могут охватывать
очень большой комплекс вопросов, наічинаія от вопросов
методики выполненных съемочных, разведочных и опытных работ
и кончая вопросами устойчивости и фильтрационных свойств
пород по' различным вариантам размещения (сооружений.
Экспертиза производится и по более конкретным отдельным вопросам
проектировки и строительства, например о том, насколько
правильно приняты в проекте: величина нагрузки на отдельные
породы; угол откоса в выемках; коэфициент трения при расчете
228

сооружения на сдвиг; метод борьбы с фильтрацией и приемы
укрепления основания при помощи зуба, шпунта, экрана,
цементации и силикатировании; борьба с фильтрацией, затоплением и
подтоплением; учет влияния измененного режима подземных и
поверхностных вод на устойчивость берегов и
инженерно-технические свойства различных пород и т. д.
К изложенному выше ее обходам о добавить, что при ніеоо(-
ладках и авариях в строительстве от экспертизы обычно
требуется заключение о том, в какой мере и насколько правильное
полно были- ишшьзовяньі иізыскаітеілъскиіе матаришы в
/процессе строительных и проектных іраібот и какие именно
неполадки следует отнести- за/ счет отсутствия должного учета!
'природных особенностей местности!.
При этих экспертизах обычно запрашиваются также указания
о мероприятиях, которые следует предпринять для ликвидации
последствий аварий, 'требуются указания о дополнительных
исследованиях и испытаниях и; пір.
Вследствие сложности вопросов крупного гидротехнического
строительства в жсперуиваіх обычно пршмЫжг участие ряд
специалистов по различным вопросам проектировки и постройки.
Надо иметь в виду, что для правильного учета всех инженерно-
геологических особенностей местности к экспертизе зачастую
необходимо привлекать одновременно (что обычно так и бывает)
геолога, геоморфолога и инженера-гидрогеолога, а также
специалистов по инженерному грунтоведению и гидравлике
подземных вод.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие Я
Введение 5
Глава I. Плотины и водохранилища и требования» предъявляемые их
проектированием к инженерно-геологическим исследованиям
1. Типы современных плотин - 11
А. Конструкция водоподъемных плотин 12
Б. Конструкішянводохранилищных плотин - 14
2. Действие плотины и подпертой воды на основание 22
A. Силы, действующие на основание • —
Б. Напряжение в основании —
B. Осадка плотин 25
Г. Устойчивость плотин на сдвиг 27
Д. Фильтрация воды под плотиной и в обход ее 28
Е. Действие воды, сбрасываемой через плотину, на русло реки • . 33
3. Инженерные методы обеспечения устойчивости неблагоп7Иятных
оснований плотин . .5 —
A. Устройстве* плотин на недостаточно прочных основаниях .... —
Б. Борьба с осадкой плотин 35
B. Меры для увеличения сопротивления плотин сдвигу 36
Г. Борьба с вредным действием воды, проходящей через плотину
и под ней . . ./ * —
4. Влияние сейсмических явлений • • - - 37
5. Различные строртельно-технические вопросы, связанные с постройкой
плотины • • . 38
6. Требования, предъявляемые к инженерно-геологическим исследованиям 40 ,
Глава II. Классификация речных долин
1. Классификация по геологическим и геоморфологическим признакам . . 47
А. Долины горных рек' 50
1. Долины дислоцированных нагорий **.... —
2. Долины недислоцированных плато 53
Б. Долины равнинных рек —
1. Долины дислоцированных участков равнины 57
2. Долины недислоцированных равнин ... 60
2. Инженерно-геологические типы речных долин 67
Глава III. Инженерно-геологическая съемка
1. Основные задачи и общее направление исследований . • . 76
2. Подготовительные работы ¦ 77
А. Сбор материалов —
Б. Обработка материалов и составление программы полевых работ 78
230

3. Производство полевых исследований * 79
4. Лабораторные и камеральные работы 92
5. Особенности детальной инженерно-геологической съемки 101
Глава IV. Разведочные работы
1. Применяемые способы разведок и общие методические указания . , . 105
2. Разведочные работы в коренных отложениях . ПО
3. Разведка наносов 113
4. Разведка для водопропускных сооружений 114
5. Применение геофизических методов разведки 115
A. Горизонтальная разведка 117
Б. Вертикальное исследование (электрозондирование) —
B. Сочетание геофизической и буровой разведок 120
6. Дополнительные разведочные работы для технического проекта по
выбранному варианту плотины ¦ . .' , 121
7. Обработка разведочных материалов • 125
А. Вспомогательные лабораторные работы- . * . —
Б. Составление графических документов 127
Глава V. Полевые опытные исследования и наблюдения, лабораторные работы
1. Изучение режима подземных вод 131
2. Фильтрационные исследования 135
A. Лабораторные работы по определению коэфициента фильтрации 136
Б. Полевые опытные работы 137
B. Особенности фильтрационных исследований в различных
условиях строения речных долин 145
1. Долины в коренных скальных породах с маломощным аллювием
(до 6 м) —
2. Долины в коренных нескальных породах с маломощным
аллювием 146
'Л. Долины с мощным аллювием . 147
Г. Расчет фильтрации на участке плотины 148
Я. Исследования геотехнических свойств горных пород 156
A. Скальные породы —
IS. Полускальные породы 157
B. Рыхлые породы 158
1. Лабораторные исследования —
2. Нолевые исследования 160
3. Особенности исследований лессов 161
Глава VI. Исследования в районе водохранилища для технического проекта
1. Изучение фильтрации из водохранилища 166
A. Временные потери на фильтрацию 167
Б. Определение величины постоянной фильтрации 169
B. Примеры большой фильтрации из водохранилищ по данным
заграничной практики 178
Г. Объем и содержание необходимых исследований 179
2. Изучение условий подтопления 180
3. Изучение физико-геологических явлений 187
4. Изучение очагов образования наносов 189
Глава VII. Характер и содержание отчетов
1. Общие указания 192
2. Схема построения отчетов 194
А. Общая часть - —
Б. Специальная часть 195
1. Плотина —
2. Водохранилище 198
231

Глава VIII. Работа инженера-гидрогеолога при постройке и эксплоатацни
гидротехнических сооружений
1. Разведочные работы для проекта отвода реки и защиты котлована . . 202
2. Специальные изыскания для составления рабочего проекта (рабочих
чертежей) 205
А. Изучение скальных пород . ¦ 206
Б. Изучение песчано-глинистых пород ¦ 209
3. Работа инженера-гидрогеолога в процессе постройки
гидросооружений ' 210
A. Земляные работы . . • 211
Б. Водоотлив
B. Цементация и силикатирование грунтов . .......... —
Г. Забивка шпунта и свай 216
4. Гидрогеологические работы при эксплоатации выстроенных
гидросооружений
Глава IX. Значение работы инженера-гидрогеолога в гидротехническом
строительстве, консультации и экспертизе
Редактор А. Р. Березинский Техн. ред. В. С. Дахнов
Сдано в набор 23/IV 1937 Подписано к печати 11/IX 1937
Формат 62X94Vie Индекс С-56-5-3 № 1177 . Тираж 2000 экз.
Печ. л. 14і/з Печ. зн. в л. 4500. ТКК № 104
Уполн. Главл. Б-22516 Зак. 1060 Учетн. номер 5698 УАЛ 16,1
1-я Журн. тип. ОНТИ НКТП СССР. Москва, Денисовский пер., 30.