Η έρευνα υπαίθρου με ερευνητικές / δειγματοληπτικές γεωτρήσεις περιλαμβάνει την εκτέλεση του απαιτούμενου από το μελετητή αριθμού και βάθους περιστροφικών γεωτρήσεων πυρηνοληψίας, διατεταγμένων κατά τέτοιο τρόπο ώστε να καλύπτονται όλα τα τμήματα του έργου.
Οι ερευνητικές / δειγματοληπτικές γεωτρήσεις εκτελούνται από ιδιόκτητα περιστροφικά γεωτρύπανα τύπου JOY-12, EDECO, BOYLES-17 και LONGYEAR.
Ανάλογα με τη φύση του εδάφους που απαντάται κατά την εκτέλεση των γεωτρήσεων, λαμβάνονται αδιατάρακτα, ημιδιαταραγμένα και διαταραγμένα δείγματα εδάφους καθώς και πυρήνες σε περίπτωση βραχώδους υποβάθρου. Παράλληλα με τη λήψη γίνεται και λεπτομερής καταγραφή των εδαφικών και βραχωδών δειγμάτων, των επί τόπου δοκιμών και των επί τόπου μετρήσεων και παρατηρήσεων των γεωτρήσεων, στα δελτία γεωτρήσεων.
Κατά τη διάρκεια των γεωτρήσεων εκτελούνται πρότυπες δοκιμές διείσδυσης (SPT) σύμφωνα με τις Προδιαγραφές των επί τόπου Δοκιμών Εδαφομηχανικής του ΥΠΕΧΩΔΕ (Ε 106-86 – ΦΕΚ 955 Β’/31-12-86). Kατά τη δοκιμή αυτή μετράται ο αριθμός των κρούσεων, που απαιτούνται για διείσδυση του πρότυπου διαιρετού δειγματολήπτη κατά 15 cm τρεις φορές διαδοχικά. Η έμπηξη του δειγματολήπτη γίνεται με την πτώση πρότυπου βάρους 63,5 kg, το οποίο πέφτει από ύψος 0,76 m. Η ανύψωση του βάρους γίνεται με σχοινί τύπου Μανίλλας, τυλιγμένο στο περιστρεφόμενο τύμπανο δύο φορές, σύμφωνα με τις προδιαγραφές του ΥΠΕΧΩΔΕ, ενώ η απελευθέρωση του βάρους γίνεται με αυτόματο σύστημα με καστάνια (mechanical trip release) για να αποφευχθούν οι τριβές του σχοινιού στο περιστρεφόμενο τύμπανο. Από τις μετρήσεις αυτές λαμβάνεται το άθροισμα των κρούσεων των δύο τελευταίων διεισδύσεων, που ονομάζεται αριθμός κρούσεων Ν. Όταν η διείσδυση είναι μικρότερη από 15 cm για 50 κρούσεις κατά την προκαταρκτική διείσδυση (πρώτα 15 cm) ή μικρότερη από 30 cm για 50 κρούσεις μετά την προκαταρκτική διείσδυση, τότε η δοκιμή διακόπτεται λέγοντας ότι έχουμε άρνηση σε διείσδυση. Σ’ αυτή την περίπτωση αναγράφεται το βάθος διείσδυσης, σε εκατοστά, για 50 κρούσεις.
Τα αδιατάρακτα δείγματα λαμβάνονται με δειγματολήπτη λεπτού τοιχώματος με εσωτερικό πλαστικό πουκάμισο, προωθούμενο στο έδαφος χωρίς περιστροφή. Τα ημιδιαταραγμένα δείγματα λαμβάνονται από την πυρηνοληψία για την προχώρηση της γεώτρησης με τη μέθοδο του φραγμού (διακοπή κυκλοφορίας νερού). Τα διαταραγμένα δείγματα λαμβάνονται από το δειγματολήπτη της δοκιμής SPT.
Η συσκευασία και φύλαξη των δειγμάτων γίνεται σύμφωνα με τα προβλεπόμενα από τις προδιαγραφές του ΥΠΕΧΩΔΕ (ΦΕΚ 363 Β’/24-6-83). Πιο συγκεκριμένα, οι εξωτερικές επιφάνειες των δειγμάτων συνεκτικού εδάφους που προορίζονται για εργαστηριακές δοκιμές, καθαρίζονται από την ελεύθερη υγρασία και καλύπτονται αεροστεγώς με διπλή πλαστική μεμβράνη. Στη συνέχεια αυτά τα εδαφικά δείγματα φυλάσονται σε δύο πλαστικές σακκούλες δεμένες η κάθε μία χωριστά, αφού προηγουμένως απομακρυνθεί ο πλεονάζων αέρας για να διατηρηθεί η φυσική υγρασία του εδάφους. Όλα τα δείγματα (συσκευασμένα και μη) φυλάσονται σε ξύλινα κυψελωτά κιβώτια, φωτογραφίζονται και μεταφέρονται στο εργαστήριο.
Επίσης κατά τη διάρκεια των γεωτρήσεων εκτελούνται επί τόπου δοκιμές διαπερατότητας MAAG, LEFRANC και LUGEON, σύμφωνα με τις Προδιαγραφές των επί τόπου Δοκιμών Εδαφομηχανικής του ΥΠΕΧΩΔΕ (Ε 106-86 – ΦΕΚ 955 Β’/31-12-86), ανάλογα με τη φύση των διατρυομένων σχηματισμών. Η δοκιμή MAAG εκτελείται σε σχετικά μικρής διαπερατότητας εδαφικούς σχηματισμούς και αποτελεί δοκιμή υδροπερατότητας μεταβλητού φορτίου (μέτρηση ταχύτητας πτώσης στάθμης προστεθέντος νερού μέσα στη γεώτρηση). Η δοκιμή LEFRANC εκτελείται σε σχετικά διαπερατούς εδαφικούς σχηματισμούς και είναι δοκιμή υδροπερατότητας σταθερού φορτίου (μέτρηση παροχής προστιθεμένου νερού για διατήρηση της στάθμης του σε συγκεκριμένη θέση πάνω από τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα). Τέλος η δοκιμή LUGEON εκτελείται σε σχετικά μικρής διαπερατότητας βραχώδεις σχηματισμούς με αυτοσυγκρατούμενα τοιχώματα και είναι και αυτή δοκιμή σταθερού φορτίου (μέτρηση παροχής εισπιεζομένου νερού σε ανιόντα και κατιόντα βήματα πίεσης). Η δοκιμή αυτή απαιτεί, λόγω της εφαρμοζόμενης εξωτερικά πίεσης στο εισαγόμενο νερό, τη χρήση παρεμβυσμάτων για την απομόνωση του εξεταζομένου τμήματος της γεώτρησης.
Τέλος, μετά τη διάνοιξη των γεωτρήσεων και εφόσον η μελέτη το απαιτεί, μπορούν να εκτελεστούν δοκιμαστικές αντλήσεις με τη διαδικασία που προβλέπεται στο βρετανικό CIRIA REPORT 113 (1986) και να γίνουν μετρήσεις πτώσης στάθμης του Υ.Υ.Ο. στις γειτονικές γεωτρήσεις ως προς τη γεώτρηση όπου γίνεται η άντληση. Αυτή η δοκιμή δίνει χρήσιμες πληροφορίες για την εκτίμηση της διαπερατότητας του εδάφους και της ακτίνα επιρροής των αντλήσεων, από τα οποία μπορεί να προκύψει ο αριθμός και η παροχή των αντλιών που θα απαιτηθούν σε περίπτωση αντλήσεων τόσο κατά την κατασκευή όσο και κατά τη λειτουργία του έργου.