Лекция 5. Методы решения проектних задач

Метод аналогий основан на сходстве многих процессов и явлений, протекающих в природе, человеческом обществе, технических системах и т.д. Он успешно используется при проектировании конструкций, сооружений, машин, строительных технологий и т.п., функционирующих в аналогичных условиях, широко реализуется в строительстве при использовании типовых проектов путем их привязки к конкретным условиям очередного объекта, при различных видах моделирования геомеханических процессов и в других случаях.

Метод позволяет быстро и продуктивно решать разнообразные инженерные задачи при малых затратах средств и труда. Тем не менее, не всегда удается сделать вероятностную оценку возможного результата. Для этого необходимо создавать представительные банки данных по успешно действующим объектам с указанием условий их функционирования.

Пример. Если, например, схема крепления и поддержания участковой выработки успешно функционировала в какой-либо выработке, то такая же схема с определенной вероятностью будет успешно работать в другой выработке при аналогичных условиях.

Экспериментальный метод исследования широко применяется в горном деле и подземном строительстве в связи с многообразием подземных сооружений способов их строительства, горно-геологических и гидрогеологических условий, влиянием тектонических процессов и многих других факторов. При таких обстоятельствах чисто теоретические исследования, играющие безусловно важную роль, не всегда способны дать ответ на интересующие проектировщиков вопросы.

Экспериментом называют научно поставленный опыт или наблюдение в натурных или лабораторных условиях, при которых строго фиксируется влияющие факторы и, по возможности, выявляется роль (весомость) каждого из них на основании количественной и качественной информации, полученной с помощью визуальных и инструментальных наблюдений и тщательной их обработки. Результаты представляют в виде графиков, таблиц, эмпирических формул, гипотез и даже теорий.

Лабораторно-экспериментальный метод (ЛЭМ) ценен тем, что позволяет проводить массовые исследования с регулируемым количественным и качественным изменением факторов, влияющих на изучаемые объект, процесс или явление. Исследованиям подвергают образцы горных пород, материалов, машин, механизмов, измерительной аппаратуры; элементы и узлы строительных конструкций и крепей. На лабораторных моделях исследуют геомеханические проблемы взаимодействия массивов пород и крепей, смещения в массиве пород и поверхности земли при горных работах и эксплуатации сооружений.

ЛЭМ незаменим для научных целей и весьма важен для получения исходной информации к проектированию подземных и других сооружений. Особую ценность в этом плане представляют методы физического и математического моделирования.

Производственно-экспериментальный метод (ПЭМ) ценен тем, что выполняется в естественных условиях и дает наиболее достоверную информацию. Однако полученные результаты, строго говоря, справедливы только для данного объекта при конкретных условиях проведения эксперимента. При больших объемах информации такого рода в разнообразных условиях могут быть выявлены надежные закономерности явлений и процессов. Это может служить основой для разработки новых научных теорий или обоснования и подтверждения ранее высказанных гипотез, а также для создания нормативных документов, инструкций и руководств для проектирования и производства (например, строительных норм и правил (СНиП)).

ПЭМ используют при изучении горно-геологических и гидрогеологических условий проектирования и строительства объекта, свойств и состояний массива пород в окрестности выработки зависимости технических и экономических показателей технологии строительства от изменения ее параметров, конструкций сооружения, комплексов оборудования, организации работ, технологических схем и т.п.

Одним из существенных недостатков ПЭМ является невозможность или малая возможность изменения количественных значений факторов, влияющих на изучаемый объект или процесс (невозможно изменить физико-механические свойства массива пород, сложно изменить его напряженное состояние, размеры выработок и т.п.)

Указанный недостаток может быть частично компенсирован при проведении исследований в лабораторных условиях.

Метод инверсии, состоит в том, что при решении задачи рассматривают традиционный метод, а поступают наоборот. Задачу пытаются решить с противоположной или измененной позиции.