В едином комплексе с другими инженерно-геологическими изысканиями проводят гидрогеологические изыскания, то есть исследуют подземные воды. Подземными (грунтовыми) водами называют все виды вод, находящиеся ниже поверхности земли или дна рек и водоемов. В толще горных пород они могут находиться в виде гигроскопической, капиллярной воды, а также в виде льда и пара. Вода входит в состав некоторых минералов.


Количество, условия образования и режим подземных вод зависят от количества и характера выпадающих осадков в зоне питания, от характера залегания водопроницаемых и водонепроницаемых пластов.

Подземные воды скапливаются в пустотах внутри водопроницаемых горных пород; в порах суглинков, песков, гравелистых грунтов, в трещинах твердых скальных пород, в пещерах, карстах, известняках, песчаниках и других твердых горных породах. Подземные воды, заполняя все поры того или иного грунта, образуют водоносные пласты, в которых вода протекает в виде подземных водотоков. Движение воды в пористом грунте называется фильтрацией. Фильтрация происходит под действием сил гравитации или под действием давления в направлении от точек с высоким уровнем к точкам с более низким уровнем.

При фильтрации воды через грунт возникают, гидравлические сопротивления, на преодоление которых теряется часть напора.



где i — гидравлический уклон фильтрационного потока;
I — длина пути фильтрации;
h — потери напора фильтрационного потока.

В песках и других мелкозернистых грунтах скорость фильтрации V пропорциональна гидравлическому уклону (закон Дарси)


где К — постоянный для данного грунта коэффициент фильтрации, характеризующий фильтрационные свойства этого грунта.

Водоносный пласт подстилается водоупорным пластом, или водоупором. Водоупорные пласты задерживают воду в водоносных пластах, препятствуя просачиванию ее в глубь земли. Подземные воды, находящиеся в верхнем водопроницаемом слое, не прикрытые сверху водоупором, называют грунтовыми водами. Безнапорные грунтовые воды насыщают водоносный пласт не на всю толщину, имея свободную поверхность, называемую депрессионной. Давление на свободную поверхность грунтовых вод равно атмосферному, и поэтому уровень воды в колодцах, опущенных в водоносный пласт, устанавливается на той же отметке, на которой вода была встречена при вскрытии пласта.

Подземные воды, находящиеся в водоносном пласте, залегающем между водоупорными, называются межпластовыми водами. Поскольку пласты имеют обычно наклонное залегание, эти воды — напорные и уровень воды в колодце поднимается выше отметки, на которой вода была встречена при устройстве колодца. Поднятие уровня воды в колодце обусловлено пьезометрическим напором. Давление под кровлей напорного пласта выше атмосферного. Если пьезометрический уровень напорной воды окажется выше отметки поверхности земли, то вода из колодца будет самоизливаться или фонтанировать. Такие напорные воды называются артезианскими.

В верхних припочвенных водопроницаемых пластах могут образовываться также временные подвешенные воды, которые называются «верховодкой». Они характеризуются непостоянством и неопределенностью залегания. «Верховодка» образуется в периоды интенсивных атмосферных осадков, когда вода не успевает профильтроваться через менее проницаемые прослойки грунта. По мере просачивания части воды в подстилающие пласты и частичного испарения «верховодка» истощается или вовсе исчезает.

Участки поверхности земли, где вода проникает в грунт, называются областью питания, а места, где она выходит на поверхность — областью дренажа или разгрузки.

Грунтовые воды и «верховодка» имеют питание по всей площади распространения, а межпластовые подземные воды только на вполне определенной территории, зачастую расположенной на значительном расстоянии от мест аккумулирования воды в пласте и мест разгрузки.
В пониженных местах рельефа, где водоносные пласты выходят на поверхность, образуются естественные выходы подземных вод на поверхность — родники или ключи.

В результате гидрогеологических изысканий получают характеристики подземных вод, включая:

— глубину залегания;
— сезонные и многолетние колебания уровня;
— мощность;
— направление потока подземных вод;
— физические свойства вод;
— химический состав вод;
— агрессивность к бетону и коррозионную активность к металлам.

Характеристиками физических свойств воды являются:

— температура;
— цвет;
— прозрачность;
— вкус;
— запах;
— электропроводность;
— радиоактивность.

Некоторые физические свойства подземных вод, например, температура, запах, вкус, цвет, электропроводность, могут косвенно характеризовать их химизм, происхождение, циркуляцию, жесткость и др.