книги / Строительная геотехнология
..pdfформируется как совокупность объектов, которые могут быть отнесены к одному классу. Тогда объект О, являющий ся обобщением объектов (0 \......О „), называется классом, а любой Oj — категорией О. Если несколько раз последова тельно применять к некоторым объектам обобщение или аг регацию, образуется иерархия понятий. Концептуальная мо дель сложной технической системы включает иерархии агре гаций и обобщений для всех понятий, необходимых для поддержки прикладных представлений.
Для решения задачи построения функциональных эле ментов системы проанализируем обобщенное представление объектов в современных системах моделирования.
Каждый объект представляется как элемент некоторого класса, который, в свою очередь, может рассматриваться как подкласс класса более высокого уровня. Класс объектов ха рактеризуется набором атрибутов и действий, выполняемых объектом данного класса в системе.
Объекты разных классов различаются либо набором ат рибутов, либо действий. Объекты одного класса имеют оди наковый набор атрибутов и действий и различаются значе ниями атрибутов. Таким образом, каждый класс и объект имеет набор атрибутов, выполняет последовательность дей ствий и определяется идентификатором. Каждый атрибут заданного объекта имеет имя, тип и значение. Отметим, что при описании объектов в системах моделирования часто ис пользуются неявные атрибуты, к которым пользователь не имеет доступа и значения которых вычисляются в зависимо сти от состояния моделируемого объекта.
При представлении последовательности действий в мо делируемой системе считается, что любое действие вызывает некоторое событие в системе, которое означает мгновенную смену состояния системы, заключающееся в изменении неко торых параметров системы. Отдельные элементы модули рующей системы, такие как множества, могут содержать в качестве своих составных частей другие объекты системы. Эти составные части обычно не выполняют действий. Кроме множеств, на основе включения объектов различных классов в системах имитации функционирует системное время, кото-
105
|
|
есть подкласс "или" элемент класса |
||
Объект"или"класс |
|
|
||
имя |
|
|
|
|
состоит из |
|
выполняет |
|
|
|
действия |
|
|
|
объектов |
|
|
|
|
▼ |
, |
|
|
▼ |
событие |
|
атрибут |
||
Событие |
|
Атрибут |
||
имя |
|
|
имя |
тип |
|
изменяет |
имеет |
неявный атрибут |
|
параметры |
значение |
|||
Параметр |
Значение |
Действие |
||
имя |
|
|||
|
|
|
|
Рис. 3.3. Иерархия для представления модели
рое представляется с помощью специальных объектов, кото рые носят название управляющего списка (УС) или календа ря системы. Таким образом, модель, реализуемая в системе моделирования, может быть представлена в виде иерархии (рис. 3.3.)
В СИИ традиционно выделяются две группы методов представления знаний: декларативные и процедурные. Принципиальное их отличие состоит в различном пони мании характера взаимосвязи сущностей. Декларативный способ исходит из посылки, что знания не имеют глубоких связей с процедурами обработки сущностей, и характери зуют аспект «знать что». Процедурный способ представ ления знаний характеризует аспект «знать как», т.е. исхо дит из того, что знания вложены в систему обработки знаний и тем самым предопределяют способ использова ния тех или иных сущностей.
Декларативный способ представления знаний обладает рядом положительных свойств, например: возможность представления фактов множеством независимых элементов с необязательным указанием способа использования фактов;
106
возможность общения с системой в декларативной форме и т.п. Наиболее эффективен данный метод в тех случаях, когда фактов мало, а способов их использования много. В случае невозможности представления сущностей декларативным способом используют процедурное представление. При этом становится возможным учесть специфику предметной облас ти и использовать эвристические знания. В практике по строения системы знаний в чистом виде данные не исполь зуются, а используется разумное их сочетание.
Для представления знаний, рационально сочетающих их синтаксис и семантику, рассматриваются модели в виде се мантических сетей.
Семантическая сеть представляет собой информацион ную модель и имеет вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют сущностям (понятиям и объектам), а дуги — отношениям между ними. Отношения характери зуют либо класс сущности, либо его специфическое свойст во, либо пример (рис. 3.4). Обычно вместо связи «класс» ис пользуют связь «есть нет», связь «свойство» заменяют на «есть», а вместо отношения «пример» определяют имена классов, т.е. «класс» и «пример» связывают одни и те же по нятия, направленные противоположно.
сущностей представление
Рис. 3.4. Объектное представление в БД и СИИ
107
Вопросы к третьей главе
1.Каковы методические принципы системного подхода к проектному обоснованию технологической схемы горно-добы вающего предприятия?
2.Какие подсистемы можно выделить применительно к угольной шахте, рассматривая ее как открытую систему, свя занную с внешней средой?
3.Какие методы решения технических и технико-эконо мических задач существуют в практике проектирования рудни ков?
4.Какие критерии прогрессивного развития техники и тех нологии используют в системной методологии проектной дея
тельности?
5. Какие существуют методы и средства машинного моде лирования, используемые в проектировании?
[Г
ГЛАВА 4
КЛАССИФИКАЦИЯ
СЛОЖНЫХ
ГОРНО
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
УСЛОВИЙ
СТРОИТЕЛЬСТВА
ПОДЗЕМНЫХ
СООРУЖЕНИЙ
4 .1 . ОБЩ ИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В горно-технической литературе термин «сложные усло вия» используется довольно широко. Однако однозначности в его понимании нет. Одни авторы, говоря о сложных усло виях, имеют в виду большую обводненность, другие — на личие слабых, неустойчивых пород, третьи — опасность проявлений всевозможных явлений (горные динамические удары, внезапные выбросы угля, породы и газа и т.п.). Из анализа литературы по данному вопросу видно, что этот термин употребляется авторами применительно как к про цессу проведения горных выработок, так и к процессу их крепления и поддержания.
В первом случае под сложными условиями понимаются такие условия, при которых затрудняется или полностью ис ключается возможность проведения выработок обычными способами без применения каких-либо дополнительных ме роприятий. Так, проходка вертикальных стволов шахт в плывунах невозможна без предварительного их упрочнения, например, с помощью искусственного замораживания, а строительство тоннелей в скальных трещиноватых обвод ненных породах сдерживается необходимостью проводить мероприятия по водоподавлению. Аналогичная картина возникает и при проведении выработок в ударо- и выбросо опасных породах.
Во втором случае под сложными условиями авторы по нимают такие условия, в которых применение традицион ных конструкций крепей не обеспечивает (частично или пол ностью) нормального эксплуатационного состояния горных выработок из-за интенсивных проявлений горного давления. Например, при проведении горизонтальных горных выра боток в пучащих породах, когда применение замкнутых кре пей либо не дает технического эффекта, либо экономически нецелесообразно, применяют специальные способы, полу чившие название «способы охраны горных выработок».
111
В практике шахтного и подземного строительства встречается также еще один тип сложных условий, связан ный с температурным фактором. Так, при строительстве подземных сооружений в условиях отрицательных темпера тур (многолетнемерзлые породы, искусственно заморожен ные породы) или при высоких плюсовых температурах без проведения специальных технических мероприятий не обес печиваются надлежащие санитарно-гигиенические условия труда, безопасность ведения работ и надежность работы горно-проходческого оборудования.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что все «сложности», возникающие при строительстве под земных сооружений, имеют природное происхождение. Об щим для всех случаев строительства в сложных горно геологических условиях является необходимость привлече ния различных методов подготовки и способов воздействия на массив горных пород, ограничивающих или полностью устраняющих возникающие трудности.
Сам термин «сложные условия» следует употреблять в увязке к конкретным технологическим процессам. Первая попытка полной классификации сложных горно-геологи ческих условий строительства подземных сооружений сдела на в работе Б.А. Картозия и др., где сложные горно геологические условия подразделяются на сложные гидро геологические, горно-технические и геомеханические. Разра ботанная классификация строительства и поддержания под земных сооружений носит качественный характер, поэтому для ее практического использования требуется располагать количественными показателями (критериями), позволяющи ми отнести реальные условия строительства подземных со оружений к той или иной группе сложных условий. Кроме того, два типа сложных условий (гидрогеологические и гор но-технические) в большей степени относятся к процессу проходки горных выработок, а третий тип (геомеханичес кие) — к процессу их крепления и поддержания.
В этом прослеживается определенная условность дан ной классификации, так как при любом типе условий мо гут возникнуть сложности, связанные с креплением под
112
земных сооружений, например, создание водонепрони цаемости конструкций крепей в сложных гидрогеологиче ских условиях и т.п.
Породный массив как сложная природная среда пред ставляет собой многокомпонентную систему и может рас сматриваться как система взаимосвязей фазовых состояний, причем эти взаимосвязи отражают многообразие причинноследственных факторов природных, техногенных и антропо генных воздействий (рис. 4.1).
Основой построения таких взаимосвязей являются выяв ленные возмущения в природной среде, которые являются реакциями массива на технологические воздействия при строительстве подземного сооружения в реальном масштабе времени. В процессе проектирования учет этих взаимодейст вий реализуется путем включения в проектируемые техноло гии специальных мероприятий, направленных на снижение этого воздействия и обеспечивающих безопасность строи тельства.
Рис. 4.1. Схема взаимосвязей фазовых составляющих породного массива
113
Поскольку каждый конкретный участок массива горных пород, включенный в природно-техногенную систему, ха рактеризуется определенными физико-механическими свой ствами и различными видами состояний, необходимо при менение методов и способов, позволяющих путем соответст вующих воздействий придавать ему требуемые свойства и состояния, т.е. производить подготовку массива горных по род для получения заданного качества (типа условий).
Таким образом, под методами подготовки массива под разумевается совокупность способов направленного воздей ствия на массив горных пород, позволяющих изменить его физико-механические свойства или состояние до начала гор но-строительных работ.
Рис. 4.2. Классификация сложных горно-геологических условий строи тельства подземных сооружений
114
Под способами воздействия на массив понимается ком плекс технических мероприятий, обеспечивающих достиже ние заданных по условиям строительства свойств или со стояния массива горных пород.
Приведенная на рис. 4.2 классификация сложных горно геологических условий удовлетворяет требованиям полноты и чистоты. Выбор признаков (оснований деления), по которым выполнена классификация сложных горно-геологических усло вий, не произволен. В качестве оснований деления используют ся не случайные, а существенные признаки, не производные, а определяющие, от которых зависят другие признаки (тип слож ных условий, характеристика породного массива, характер проявления сложности).
В этом смысле классификация сложных горно-геологи ческих условий, отражая объективные закономерности при роды, является естественной.
По характеру проявления сложности и характеристике породного массива определяется тип сложных условий. Оп ределение типа сложных условий позволяет отобрать конку рентоспособные способы воздействия на массив и техноло гии строительства подземных сооружений, обеспечивающие экономические и технические преимущества, а также безо пасность и комфортность условий труда.
4.2. СЛОЖ НЫЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Под сложными гидрогеологическими условиями следует понимать такие условия, при которых обводненность по родных массивов исключает возможность строительства подземных сооружений обычными способами.
На рис 4.3 представлена классификация методов подготов ки, способов воздействия на массив горных пород, организа ционно-технические решения при строительстве подземных со оружений в сложных гидрогеологических условиях.
Строительство подземных объектов в сложных гидро геологических условиях вызывает прорывы напорных вод и плывунов в забой выработки.
115