Тұрақ 2001 ж. Орталық Қазақстан археологиялық экспедициясының барлау жұмыстары барысында табылды. Ол шоқы аралық ойпаттың жоғарғы бөлігіндегі бұлақтың жанында орналасқан. Бұлақ шок тал мен итмұрын бұталары өскен, диаметрі 25-30 м жететін батпаққа айналған. Бұлақтан төмен тереңдігі 20-30 см, ал ені 3-4 м жететін суағары жоқ арна байқалады. Арнаның оң жағасы шабындық өсімдіктерімен жамылған, ені 15 м жететін жазық терраса болып келеді. Терраса қалың және биік ши жамылған құлама етектің көтерілуіне тіреледі. Арнаның сол жағасы да қыстаудың қираған орындары орналасқан көтерілмелі болып келеді.

2002 ж. оң жағалау террасасының орталық бөлігінде ауданы 16 ш. м. құрайтын барлау қазба орны салынды. Қазба орнының қара-сұр түсті топырақ қыртысының қабаттарында кремний алевролитінен және ақшыл-сұр, сирек кездесетін қызыл-қоңыр түсті аргиллиттен жасалған 5 мыңға жуық тас артефакт табылды. Сондай-ақ аз мөлшерде әр түсті яшмадан, кремнийден, кварцты құмдақтан жасалынған бұйымдар да кездеседі. Барлық табылған артефакт тардың 11%-ін қырғыштар, тескіштер, жебе және найза ұштары, тісті-оймалы құралдар құрайды. Сонымен қатар, аз мөлшерде ретуші бар сапалы жыныстан жасалынған пластиналар мен геометриялық микролиттер (трапеция) де кездеседі. Бірлі-жарымды қатты қабықты палеолит бұйымдары да бар. Артефакттардың негізгі көп кездесетін тереңдігі 15-25 см. Олар ылдилай және тігінен орналасқан. Тас артефакттармен бірге ірі қара және ұсақ мал сүйектерінің сынықтары да кездеседі.

2003-2004 жж. қазба орнының ауданы 6 м – меридиан, 14 м – субендік бағытымен 84 шаршы метрге дейін кеңейтілді. Қазба орнының солтүстік-шығыс бұрышы арна бөлігіне тірелді. Бұл ең төмен бөлікте тас артефакт табылған жоқ. Қазба орнының оңтүстік - батыс шаршылары іргетасы әктасты брекчиядан қуралған, топырақ қабаттарының қалыңдығы 40-50 см жететін құлама етекке жақындады. Осы жердегі топырақ құрғақ күйде өте тығыз, қоңыр түсті карбонатты болып келеді. Бүл жерде тас артефакттар мен сүйек сынықтары террасаның орталық бөлігіне қарағанда аз табылды, бірақ олар көлденең in situ күйінде орналасқан. Материктің үстінен мезолит сипаттағы бірнеше бұйым табылды. Табылған олжалардың жалпы мөлшері шамамен 10 мың, соның 9,7 %-ін құралдар құрайды, айта кететін жай, бұл құралдарға пайдалану ретуші бар отщептер де жатқызылды.

2005 ж. қазба орны 56 ш. м. оңтүстікке қарай кеңейтілді. Тас артефакт тардың мөлшері 15 мың данадан асты. Табылған олжалардың көбісі өндіріс қалдықтары болып келеді. Одан басқа микропластиналар алуға арналған сапалы нуклеустерді, геометриялық микролиттерді, «мүйізді» трапецияны да кездестіруге болады. Осы жылы 4 стратиграфиялық шурф салынды. Біріншісі, қазба орнының батыс бағытынан оңтүстікке қарай 6 м қашықтықта, құлама етектің жоғарғы жағында орналасқан. Шарфтың 20 см төмен тереңдікте өзінің жасалу техникасымен, көлемімен және пайдаланған шикізатымен ерекшеленетін палеолиттік сипаттағы нуклеустер, отщептер, құралдар және өндіріс қалдықтары табылды. Ал 60 см терендікте ошақтың бір бөлігі аршылды. Аршылған ошақтың бір бөлігінің күлі мен көмірі анализдерге алынып, қалған бөлігі келесі жылғы қазба жұмыстарына дейін қалдырылды. Екі шурф қыстаудың қираған орындарының жанында салынды. Бул екі шурф мәдени қалдықтары бар, қара бұлақ маңы топырағы тек құлама етектермен шектелген котловинада ғана екенін көрсетті. Баурайдан төмен жер қыртысы жоқ. Аз мөлшерде кездесетін артефакттар негізінен жер бетінде ғана орналасқан. Қыстаудың қираған орындары жанында стратиграфияны бұзатын шұңқырлар көп кездеседі. Сондықтан да, қираған орындардың жаңында типологиялық жағынан жақсы құралдар кездескенімен де, жүргізілетін қазба жұмыстары нәтижелі болмайтындығы айқын. Келесі жылдары полихронды ескерткіштің палеолиттік құрамын зерттеуді міндетті түрде жалғастыру қажет.

Зерттеу жұмыстың қиын және өте керек кезеңі жиналған материалдардың зерттелуі, олардың анализі мен синтезі. Қазба жұмыстары барысында табылған тас артефакт тардың саны 30 мың данадан асты. Олардың техникалық - типологиялық анализі жергілікті тас дәуір мәдениетінің шығуын анықтауға өз септігін тигізеді. Спорово - тозаң анализі тас дәуірінде палеоэкологиялық жағдайлардың қандай болғаны туралы мәлімет береді. Ал палеофаунистикалық қалдықтардың анализі алғашқы қауымдық коллективтердің шаруашылығының негізгі белгілерін тануға көмектеседі.

Орталық Қазақстан территориясында голоцен уақытына жататын бұлақ маңы тұрақтардың үлкен саны мәлім, бірақ олардың көбінесе мәдени қабаты кейінгі кезде адамның шаруашылық қызметінен бұзылды. Бұл жай археологиялық және табиғи- ғылыми зерттеулердің соңғы әдістерін толық қамды пайдалануына шек қояды. Ал Тоқтауыл тұрағында палеолит, мезолит, неолит, энеолит және т. б. дәуірлерге жататын тас артефакттары, палеофаунистикалық қалдықтары, ошақ  орындары бүлінбей казіргі уақытқа дейін сол қалпында сақталған.

Кейінгі жылдары ғалымдардың назарын Талдысай үңгірі өзіне аудартуда.

Археология ғылымында бұл үңгір ертеден таныс, бірақ жүйелі түрде үңгірдің зерттелуі 2004 жылдан ғана басталды. Сол жылы оның негізі залдың алғашқы нивелир өлшеуі жасалынды (ұзындығы шамамен 20 м, ені 15 м дейін, биіктігі 1-1,5 м). Үңгір жарықтан бөлінген плиталар мен блоктардан тұратын қара-сұр түсті әктастан құралған. Оның қуысы шөгінділердің сынықтары мен борпылдақ топырақ қабатымен толтырылған. Үңгір кіреберісінің алдында көлемі әр түрлі сынықтар мен әктас ұнтағынан құралған үйінді конусы орналасқан. Конустың үстін сұр шаңды топырақ қабаты жапқан. Өсімдік жамылғысы сирек.

2004-2005 жж. Тоқтауыл отрядының күшімен кіреберіс үйінді конусын тазалау жұмысы басталды. Зерттеу жұмыстары барысында керамика фрагменттері, жануар сүйектері, көмір мен күлі бар 2 мәдени қабат айқындалды. Екі қабаттың керамикасы да ортағасырға жатады. Біздің пайымдауымыз бойынша, табылған керамика үңгірден оңтүстік - шығысқа қарай және үңгір кіреберісінен жақсы көрінетін Басқамыр қалашығынан 500-600 м қашықтықта орналасқан. Атап кетуге болатын олжалардың бірі – чигирь сынығы.

Үңгірдің ішін зерттеу әр түрлі мамандықтағы (археологтар, геологтар, спелеологтар, маркшейдерлер, палеозоологтар және т. б. ) зерттеушілерден құралған тематикалық топтың құрылуын керек етеді. Сондай-ақ міндетті түрде қазба жұмысы кезінде үңгірдің бекітілуін, жарықтандырылуын және т.б. техникалық қауіпсіздігін қамтамасыз ету қажет.

Археологиялық және мәдени шөгінділері бар үңгір Орталық Қазақстанда бірегей кездесетін жайт. Үңгір тас ғасыр тұрақтарынан, қола дәуірі қонысынан, ортағасырлық қалашығынан алшақ орналаспауы оның зерттеу маңыздылығын арттырып, ғылыми және ағартушылық туризм үшін өте қызықты объект етуде.