Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 1 (спецвып.2)

ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ
И ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ГОРНЫХ РАБОТ

ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
1
№
СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 2

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
С 15 

622.831.023 
С 15 
 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.14 
 
 
 
 
 
Саксин Б.Г., Мирзеханов Г.С., Рассказов М.И., Усиков В.И.,  
Цой, Д.И., Мирошников В.И., Макаров В.В., Васянович Ю.А.,  
Гладырь А.В., Пуляевский А.М., Александров А.В.  

Инженерно-геологическое и геомеханическое обеспечение

горных работ. Отдельные статьи: Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал) №1
(специальный выпуск 2). — 2015. — 24 с.— М.: Издательство «Горная книга» 
ISSN 0236-1493 
Представлены результаты полевых и лабораторных исследований
по оценке инженерно-геологических условий и геомеханического состояния разрабатываемого массива горных пород. Установленные количественные значения параметров прочностных и поглощающих акустическую энергию свойств горных пород дают возможность обосновать
эффективную технологию горных работ и повысить надежность методов
инструментального контроля состояния горного массива. 

УДК 622.831.023

©  Коллектив авторов, 2015 
©  Издательство «Горная книга», 2015 
ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2015 

 
 

УДК 624.131.1 
© Б.Г. Саксин, Г.С. Мирзеханов,  

М.И. Рассказов, В.И. Усиков,  
Д.И. Цой, 2015 
 

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ  
ОЦЕНКА СКАЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ  
НИЖНЕ-БУРЕЙСКОЙ ГЭС 
 

Изложены методика и результаты полевых и лабораторных исследований 
физико-механических свойств горных пород площадки строительства основных бетонных сооружений Нижне-Бурейского гидроузла. Полученные 
результаты исследований дали возможность районировать площадку 
строительства Нижне-Бурейской ГЭС по прочностным показателям слагающих ее горных пород и обосновать эффективную технологию буровзрывных работ. 
Ключевые слова: горныt породs, физико-механические свойства, районирование по прочностным свойствам, технология буро-взрывных работ. 
 
Строительство ответственных капитальных сооружений 
(подобных плотине Нижне-Бурейской ГЭС) требует детального 
инженерно-геологического изучения площадки строительства 
не только для безопасного проектирования объектов, но и для 
обоснования эффективных технологических решений при ведении горных работ. При подготовке площадки строительства, 
сложенного скальными породами, когда для выемки горной 
массы необходимо применять буро-взрывной способ, важное 
значение имеют данные о физико-механических свойствах горных пород, в первую очередь прочностных. Эти данные служат 
обоснованием для выбора оборудования и технологии буровзрывных работ, а также при разработке мероприятий по охране 
горных объектов. 

Нижне-Бурейский гидроузел расположен в 84,5 км севернее 

устья р. Буреи и в 1 км выше устья р. Долдыкан. Он сооружается в районе так называемого Долдыканского сужения расположенного на южной окраине Туранского блока Буреинского срединного массива Непосредственно участок Нижне-Бурейского 
гидроузла расположен в пределах выходящей на поверхность 
гранитоидной интрузии, которая вытянута в северо-восточном 

направлении. Участок в месте строительства створа сложен 
позднепалеозойскими интрузивными породами, состав которых 
изменяется от биотитовых, реже роговообманково-биотитовых 
гранитов до роговообманково-биотитовых гранодиоритов и 
диоритов. Переходы между различными типами гранитоидов 
всегда постепенные, резкие контакты отсутствуют. Наибольшее 
распространение в районе строительства получили биотитовые 
граниты, реже роговообманково-биотитовые, а также гранодиориты и диориты роговообманковые. В ряде мест они подвергнуты катаклазу вплоть до формирования катакластических брекчий [1]. Таким образом, скальные горные породы площадки 
строительства основных бетонных сооружений Нижне-Бурейской ГЭС достаточно пестры по литолого-петрографическому 
составу. Однако те сведения об их физико-механических свойствах, которые используются при текущих работах, не отражают 
сложности строение участка строительства. Это не позволяет, с 
одной стороны обоснованно прогнозировать опасные горногеологические явления и процессы, а с другой – оптимально и 
объективно обеспечивать решение инженерно-геологических 
вопросов, связанных со строительством. В этой связи в ИГД 
ДВО РАН выполнены дополнительные полевые и лабораторные 
исследования, результаты которых излагаются ниже. В полевой 
период по согласованию с производителем работ с соблюдением 
требований [2] в пределах участка строительства было выбрано 
7 типовых площадок (рис. 1), на которых отобрано по 5 образцов каменного материала (крупные куски скальной породы весом около 10 кг каждый). 
Взятые образцы горных пород затем изучались в лабораторных условиях визуально и под бинокуляром, что необходимо для 
правильного формирования однородных групп пород и дальнейшей 
обработки 
результатов 
испытаний. 
По 
структурнотекстурным и вещественным признакам образцы оказались неоднородны, что характерно для эндоконтактовых частей гранитоидных массивов, насыщенных в различной степени гранитизированными шлирами вмещающих (в данном случае – черносланцевых пород). Именно поэтому роговообманково-биотитовые кварцевые диориты в точке № 6 участками сохраняли слоистую 
структуру и насыщены обильной вкрапленностью мелких суль

фидов, а аналогичные им по составу породы точки № 1 при бурении разрушаются, не образуя керна, что не характерно для интрузивных пород. Также в отдельную группу пришлось выделить в 
различной степени гранитизированные породы, очевидно, принадлежащие шлирам малых объемов, которые по составу отвечают гранодиоритам. На основе выполненного минералогопетрографического анализа отобранные образцы горных пород 
были разделены на 6 групп (табл. 1). 

 
Рис. 1. Схема расположения основных сооружений Нижне-Бурейской ГЭС и 
площадок опробования на участке строительства 

Определение плотности горных пород выполнялось согласно 
ГОСТ 8269.0—97 [3] как отношение покоящейся массы минерального вещества без пор и пустот к ее объему. Поскольку исследуемые образцы имели неправильную форму, определение 
объема проводилось поплавковым методом. Взвешенный образец 
погружался в воду, уровень поднявшейся воды считывался со 
шкалы измерительного цилиндра. 
Определение предела прочности пород на одноосное сжатие 
и растяжение производилось в соответствии с ГОСТ 21153.2-84 
на образцах (кернах) правильной формы плоскими плитами [4]. 
Образец размещали между стальными плитами, совмещая ось образца с центром нижней опорной плиты испытательной машины, 
и нагружали до разрушения с равномерной скоростью 1-5 МПа/с. 
Испытания предела прочности на одноосное сжатие и растяжение 
проводилось на установке ToniNORM (рис. 2). 
Для подготовки образцов применялась буровая установка 
Voll V-Drill 130 и камнерезная машина GeoCut. Были изготовлены 20 образцов цилиндрической формы диаметром 45-65 мм и 
длиной 5,7 и 11,0 мм. 
Определение крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова производилось в соответствии с ГОСТ 21153.1-75 [6]. 
Результаты лабораторных исследований физико-механических свойств основания площадки строительства Нижне-Бурейского гидроузла приведены в табл. 1. Там же в номере образца отражена информация о его положении на рис. 1 и принадлежность 
образца к той или другой группе пород. 
Как видно плотность горных пород по величине достаточно 
устойчива в пределах выделенных групп, но характеризуется 
значительным разбросом в породах исследованного участка 
строительства: от 2514,8 кг/м3 
(у гранитов с пегматоидной 
структурой) до 2852,9 (у биотита – роговообманкового гранодиорита). 
Согласно [8] обычное значение плотности у гранитов варьирует от 2590,0 до 2600,0 кг/м3. 

Рис. 2. Размещение образца между
плитами испытательной машины
ToniPACT II 

Это подтверждает правильность вывода о том, что породы участка 
характерны для эндоконтактовой зоны интрузии гранитов. 
Основную часть исследованных литологических разностей 
горных пород следует отнести к прочным горным породам, что 
может быть связано с увеличенным содержанием кварца и наличием мелкой вкрапленности сульфидов. Наиболее прочными являются граниты, а также породы II и III групп (черные среднезернстые биотиты – роговообманковые кварцевые диориты и 
темно-серые до черного, средне – мелкозернистые биотиты – роговообманковые гранодиориты). Средняя прочность на сжатие у 
этих типов пород превышает 126 МПа, а коэффициент прочности 
по шкале М.М. Протодъяконова более 8. Некоторые из исследованных породных образцов отличались чрезвычайно высокой 
прочностью на сжатие вплоть до 249 МПа. 
При выбуривании керна в таких породах было затрачено в 3 
раза больше времени, чем при подготовке образцов других типов 
пород. Относительно менее прочными (среднепрочными) могут 
считаться породы IV и V групп. Их прочность на одноосное сжатие в среднем составляет соответственно 79,5 и 102,3 МПа (хотя 
в отдельных случаях превышает значение 140 МПа), а коэффициент прочности по шкале М.М. Протодъяконова находится в диапазоне от 4,6 до 6,7. Прочность на растяжение пород изученной 
площади изменяется от 8,25 МПа (у пород II группы) до 4,1 МПа 
(у наименее прочных пород V группы). 
Согласно справочной и нормативной литературы [9-11 и др.], 
перечисленные данные проведенных лабораторных исследований 
позволяют отнести изученные типы пород к следующим категориям (по СНиП-82): горные породы II, III и VI групп к IX–X категориям; горные породы I и IV групп к VIII–IX категориям; горные породы V группы – к VII–VIII категориям. 
Полученные результаты исследований дали возможность 
районировать площадку строительства основных бетонных сооружений Нижне-Бурейского гидроузла по прочностным показателям слагающих ее горных пород. Согласно ему породы на водосборной части плотины относятся к VIII–X категориям, с преобладанием IX–X категорий; породы на здании ГЭС относятся к 
IX–X категориям; породы на монтажной площадке относятся к 
VII–X категориям; породы на правобережной части относятся к 
VII–IX категориям. 

Таблица 1 

Физико-механические свойства горных пород площадки строительства основных бетонных сооружений  
Нижне-Бурейского гидроузла 

Точка отбора — 
№ образца 
Плотность, 
кг/м3 
Предел прочности на сжатие σсж, МПа 
Предел прочности на растяжение σр, МПа 
Коэффициент ипрочности 
Протодьяконова, f 

Черный мелкозернистый биотит – роговообманковый кварцевый диорит (I группа) 

1-1 
2574,1 
— 
— 
5,0 

1-2 
2811,2 
— 
— 
8,0 

1-4 
2545,4 
— 
— 
8,9 

1-5 
2728,2 
— 
— 
5,6 

Черный среднезернистый биотит – роговообманковый кварцевый диорит (II группа) 

1-3 
2765,3 
— 
— 
5,6 

2-1 
2663,3 
109,61 
6,99 
6,8 

2-2 
2834,7 
99,27 
8,26 
7,1 

2-3 
2737,0 
147,69 
10,77 
8,8 

2-4 
2703,8 
111,26 
9,29 
15,1 

2-5 
2505,7 
132,48 
8,18 
8,0 

6-5 
2609,1 
178,75 
8,41 
10,1 

6-6 
2661,4 
107,31 
5,61 
9,8 

Темно-серый до черного средне — мелкозернистый биотит – роговообманковый гранодиорит 

4-1 
2601,8 
— 
— 
7,4 

4-2 
2652,2 
132,23 
3,96 
8,0 

4-3 
2538,9 
143,36 
8,86 
6,3 

4-4 
2669,6 
146,44 
8,16 
8,4 

6-1 
2769,9 
 
117,7 
8,0 
12,6 

8 

6-2 
2779,2 
160,98 
5,78—6,81 
10,1 

6-3 
2835,3 
110,67 
5,45 
8,4 

6-4 
2605,3 
89,78 
6,28 
10,1 

Темно-серый крупнозернистый биотит – роговообманковый гранодиорит иногда с пегматоидными обособлениями 
(IV группа) 

7-1 
2635,5 
— 
— 
6,6 

7-2 
2852,9 
63,03 
2,61 
7,2 

7-3 
2708,2 
— 
— 
5,7 

7-4 
2689,8 
— 
4,73 
7,2 

7-5 
2553,8 
141,55 
6,15 
6,7 

Темно-серый средне-мелкозернистый биотит – роговообманковый гранодиорит – шлировые обособления в гранитах 
(V группа) 

3-1 
2617,6 
81,32 
2,53 
3,9 

3-4 
2776,7 
87,73 
5,61 
4,6 

3-5 
2701,7 
— 
— 
4,4 

3-6 
2725,0 
69,36 
7,93 
5,6 

Граниты, иногда с пегматоидной структурой (VI группа) 

3-2 
2518,4 
— 
2,78 
7,4 

3-3 
2617,0 
— 
— 
7,3 

5-1 
2538,0 
— 
— 
- 

5-2 
2568,5 
— 
— 
- 

5-3 
2502,3 
— 
–2,54 
8,8 

5-4 
2514,8 
— 
— 
11,6 

5-5 
2515,6 
248,93 
11,09 
9,8 

9

Результаты районирования,в свою очередь, позволили выбрать оптимальное оборудование и инструмент для бурения 
взрывных скважин и разработать паспорта, обеспечивающих высокую производительность и качество буро-взрывных работ. 
 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Технический отчет по выполнению инженерных изысканий в 
обеспечение проектных и строительных работ на площадке расположения основных бетонных сооружений Нижне-Бурейской ГЭС / Комплексная изыскательская экспедиция № 5 — Филиал ОАО «Институт 
ГИДРОПРОЕКТ». Инв. № 1352 – 3 – 42. п. Талакан, 2013 г. 
2. ГОСТ 21153.0-75. Породы горные. Отбор проб и общие требования к методам испытаний. 
3. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и 
отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний. – М.: ФГУП «Стандартинформ», 
1998. – 109 с. 
4. ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения предела 
прочности при одноосном сжатии. — М.: Изд-во стандартов, 1984. – 10 с. 
5. ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения предела 
прочности при одноосном растяжении. — М.: Изд-во стандартов, 1985. 
– 11 с. 
6. ГОСТ 21153.8-88. Породы горные. Метод определения предела 
прочности при объемном сжатии. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 17 с. 
7. ГОСТ 21153.1-75. Породы горные. Метод определения коэффициента крепости по Протодьяконову. — М.: Изд-во стандартов, 1981. – 3 с. 
8. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых 
(петрофизика). Справочник геофизика. Под редакцией Н.Б.Дортман М. 
«Недра» 1976. 527 с. 
9. Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы, сборник 2. Земляные работы, выпуск 3. 
Буровзрывные работы. М, Стройиздат, 1974. 
10. СНиП 82-01-95. Разработка и применение норм и нормативов расхода материальных ресурсов в строительстве / Минстрой России. М., 1995. 
11. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Виницкий, Н.Н. Мельников и др. М.: Горное бюро, 1994. 590 с. 
 

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ 

Саксин Б.Г. – доктор геолого-минералогических наук, главный научный 
сотрудник,