Głębokie wykopy są najczęściej zaliczane do II kategorii geotechnicznej, a obiekty wznoszone w terenie zabudowanym i charakteryzujące się występowaniem więcej niż jednej kondygnacji podziemnej, z uwagi na stopień skomplikowania, zalicza się do III kategorii geotechnicznej.
Powyższe stwierdzenie uwzględniające odpowiedzialność konstrukcji utrzymującej naziom wraz ze zlokalizowanymi na nim obiektami, pomimo braku jednoznaczności w przepisach, powinno mieć miejsce nawet w prostych warunkach gruntowych.
Zakres rozpoznania powinien być dostosowany do fazy dokumentacji oraz rozmiarów i zagłębienia budowli. W przypadków głębokich wykopów w miastach na ogół dysponuje się bogatym materiałem archiwalnym. Należy jednak zwrócić uwagę na fakt, że w Polsce w wyniku działań kilku zlodowaceń podłoże jest bardzo zróżnicowane i nawet w niewielkich odległościach od istniejących miejsc wierceń warunki geotechniczne mogą być inne.
Znany jest przykład z Warszawy, gdy na długości działki przeznaczonej pod zabudowę (około 40 m) strop iłów plioceńskich zapadał się o kilkanaście metrów. Dlatego wiercenia i badania in situ powinny być wykonywane dla każdej zamierzonej inwestycji indywidualnie. Zwyczajowo przyjmuje się, że rozpoznanie powinno obejmować obszar o szerokości równej dwukrotnej głębokości planowanego wykopu, licząc od jego krawędzi, a wiercenia poniżej dna wykopu prowadzi się do głębokości co najmniej równej głębokości wykopu. Nie jest to jednak regułą. Na podstawie danych archiwalnych można stwierdzić, że np. nośne lub nieprzepuszczalne warstwy gruntu zalegają znacznie głębiej i wówczas podczas badań poszukuje się tych warstw, dążąc do ich przewiercenia.
Należy podkreślić, że właściwie przeprowadzone rozpoznanie geotechniczne gwarantuje ekonomiczne rozwiązania projektowe i bezpieczne wykonanie robót w głębokim wykopie. Obserwuje się powszechną tendencję do ograniczania kosztów przeznaczonych na rozpoznanie geotechniczne, mimo podstawowego znaczenia badań podłoża. Uzyskane z tego oszczędności zwykle powodują wielokrotnie większe dodatkowe koszty budowy spowodowane nieoczekiwanymi sytuacjami lub co gorsze awariami. Na podstawie wieloletnich doświadczeń stwierdzono, że przyczyną awarii i katastrof budowlanych, oprócz błędów projektowych i wykonawczych, jest nieprawidłowe lub niedostateczne rozpoznanie podłoża.
W każdym przypadku projekt robót geologicznych powinien być opracowany przy udziale inżyniera geotechnika doświadczonego w budowie tego typu obiektów. Rozpoznanie geotechniczne na podstawie wierceń powinno być weryfikowane i uzupełniane podczas budowy w ramach prowadzenia stałego nadzoru geotechnicznego nad wykonywaniem obudowy wykopu, oraz podczas odbioru dna wykopu przed rozpoczęciem robót konstrukcyjnych.
Do projektowania obudów głębokich wykopów i ścian podziemi są potrzebne następujące dane:
- cechy fizyczne gruntów - skład uziarnienia, gęstość objętościowa, ciężar objętościowy, wilgotność, porowatość,
- cechy mechaniczne gruntów - ściśliwość i wytrzymałość na ścinanie.
Podstawowe parametry fizyczne gruntów podawane w dokumentacjach geotechnicznych to:
- ρ(n) - gęstość objętościowa gruntu,
- Ɣ - ciężar objętościowy w kN/m3,
- wn- wilgotność naturalna,
- ID- stopień zagęszczenia gruntów niespoistych,
- IL- stopień plastyczności gruntów spoistych
oraz dodatkowo porowatość n i wskaźnik porowatości e.
Parametry wytrzymałościowe gruntów są opisywane przez następujące cechy mechaniczne:
- φ- kąt tarcia wewnętrznego i spójność c - określane na podstawie badań w aparacie trójosiowym w warunkach bez odpływu (φu, cu) i z odpływem (φ’, c'),
- K0 - współczynnik parcia spoczynkowego,
- moduły odkształcenia E0 lub ściśliwości M,
- wytrzymałość na ścinanie w warunkach bez odpływu τu.
- kz – współczynnik podatności podłoża ( hipoteza Winklera → q = kz · s ).
Na podstawie nowych rozporządzeń oraz obowiązującej normy EC-7-1,2 wymaga się, aby wartości tych parametrów były określane na podstawie wyników badań laboratoryjnych i/lub sondowań, a nie z zależności korelacyjnych (metodą B) lub tylko badań makroskopowych.
Oprócz wyżej wymienionych parametrów jest konieczne określenie współczynnika filtracji i wodoprzepuszczalność warstw gruntów, gdyż wykonanie głębokich wykopów wymaga na ogół stosowania odwodnienia.
Określenie poprawnych parametrów wytrzymałościowych gruntów jest trudne. Parametry przyjmowane do obliczeń parcia i odporu są do pewnego stopnia parametrami obliczeniowymi i odpowiadają ściśle wielkościom fizycznym otrzymywanym z badań gruntów. Wartości parametrów nie są stałe, zależą od stanu naprężenia w rozpatrywanym punkcie masywu gruntowego i mają charakter losowy. Zdarza się stosowanie różnych wartości parametrów tej samej warstwy gruntu w zależności od konkretnej sytuacji obciążenia (lub odciążenia).
Wymaga to dokładnego modelowania stanu naprężenia i odkształcenia podczas badań, z uwzględnieniem historii geologicznej, faz i technologii budowy oraz warunków eksploatacji wykonywanego obiektu.
Ostatni element rozpoznania geotechnicznego dla potrzeb budowy głębokich wykopów to nadzór geotechniczny podczas prowadzenia robót. Uzyskane na tym etapie badań informacje są szczególnie cenne dla projektantów i wykonawców, gdyż dotyczą rzeczywistych warunków geologiczno-inżynierskich oraz wpływu prowadzonych prac na otaczający grunt i powierzchnię terenu. Są elementem tzw. metody obserwacyjnej projektowania. Umożliwiają weryfikację przekrojów geotechnicznych wykonanych na podstawie wierceń oraz ocenę prawidłowości interpretacji danych. Dobrze prowadzony nadzór może uchronić wykonawcę przed ewentualnymi awariami i katastrofami. Istotne znaczenie ma rozpoznanie poziomów wód i ciągła obserwacja ich zmian.
Badania dodatkowe to na przykład pomiary inklinometryczne lub geodezyjne przemieszczeń reperów wgłębnych i powierzchniowych.
Przyjmuje się, że koszt studiów geotechnicznych powinien wynosić od 0,5% do 1% kosztów całej inwestycji. W budownictwie podziemnym nie opłaca się oszczędzać na badaniach podłoża. Ewentualne oszczędności są pozorne i na ogół powodują wielokrotnie większe dodatkowe koszty budowy, związane z nieprzewidzianymi sytuacjami - awariami, naprawami czy katastrofami, grożącymi bezpieczeństwu ludzi i/lub obiektu.