Вопрос 1. Основы схематизации... Схематизация механических процессов.

Применение методов мат. и физ. моделирования (далее М-я) требует схематизации природных условий. Схематизация – метод, средство перевода объекта в модель; осуществляется в 4 этапа: 1) Описание природных условий; 2) Составление специализированных карт и разрезов для решения конкретной задачи; 3) Выбор и обоснование расчетной схемы, модели; 4) Решение задачи в рамках принятой теоретической модели. (Пример: для плотины строят общий ИГРазрез створа, в зависимости от задачи – деформируемость основания или водопроницаемость – составляют разные модели, т.е. специализированные разрезы будут отличатся не только информацией, но и положением границ слоев с разными свойствами).

Модель никогда в полной мере не описывает объект, поэтому модель необходимо проверить справедливость принятых упрощений и правильности выбранного метода м-я. Критерий проверки – удовлетворяющие результаты, в противном случае схему уточняют или подбирают другой метод исследования. !!!Точность результата не может быть выше точности исходных данных. Объекты очень сложные, поэтому необходимы упрощения, обычно используют следующие:

1) Оценка характера изменения процесса во времени. Все процессы нестационарные и должны решаться в динамической постановке. Однако это усложняет решение и не всегда обязательно. Стараются привести к стационарной. Медленные процессы можно рассматривать как серию стационарных, при этом считается, что свойства системы, граничные условия, силы и т.д. с течением времени постоянны (устойчивочть склона). Другой вариант, если не важно развитие процесса, а только конечный результат (осадка сооружения).

2) Установление пространственной структуры процесса. Все процессы – трехмерны, но это сложно, поэтому их сводят к двумерным (тоннель) и одномерным задачам (осадка сооружения). Это возможно, если (для двумерного) в одном направлении не меняется геолстроение, форма и геолграницы, свойства, внешние воздействия; тогда каждое сечение вдоль направления будут одинаковы.

3) Выбор способа задания расчетных параметров. Геологическая среда неоднородна при этом свойства меняются по-разному. Используют случайный подход (свойства распределены случайным образом) или детерминированный (либо изменяется непрерывно по закону а=f(h), либо рассматривается кусочно-однородная среда, где свойства меняются при переходе через границу). Условие однородности: размер испытуемого образца в 20-100 раз больше элементов неоднородностей.

4) обоснование выбора исходных уравнений (выбор критериев подбора для физ. м-я.) ???Было в лекциях, не понятно о чем это.

Вопрос 2. Моделирование иг процессов. Общая классификация моделей.

Одна из задач Инженерки – оценка и прогноз современных ИГП, очень сложная, т.к. нужна не только качественная, но и количественная оценка. Один из методов – моделирование (далее Мод-е).

Модель – схема, изображение, описание какого-либо явления или процесса в природе или обществе или Модель – инженерные представления, которые могут быть преобразованы в физ.тело, идеализация, упрощение реальности с удалением второстепенных свойств и концентрированием на первостепенных.

Мод-е – исследование реально существующих предметов и явлений живой и неживой природы на их моделях. Мод-е – эксперимент, включающий промежуточное звено – модель, которая является средством и объектом экспериментального исследования. М-е – метод познания, прогнозирования, управления!!!

Классифицировать можно по сферам приложения (в физике, технике..), по характеру объектов (геол. процессов, мех. процессов...). Лучше по средствам мод-я: 1) Идеальное или теоретическое (мысленное, знаковое) – умственный эксперимент, 2) Кибернетическое, 3) Материальное или экспериментальное (предметно-математическое, физическое) – с использованием модели.

Мысленное (интуитивное) – на уровне модельных представлений, построение образов, на начальной стадии.

Знаковое – выражение действительности с помощью знаков (слова, предложения, карты, разрезы). Разновидность – логико-математическое – формулы, уравнения.

Кибернетическое – по сути является логико-математическим, но требует материальный носитель в виде ЭВМ, поэтому можно рассматривать и как предметное.

Предметно-математическое (аналоговое, как разновидность) – явление одной физической природы моделируется явлением другой природы, при условии, что они описываются мат. выражением одинаковой формы (метод ЭГДА).

Физическое – модель и объект имеют одну и ту же физическую природу, в основе теория подобия и анализ размерностей (метод эквивалентных материалов и т.д..)

Другой подход мод-е структуры объекта (строение, свойства, состояние) и мод-е поведения (хар-ка развития процессов).

При мод-е решают задачи прямые (какой результат будет при данных условиях и воздействиях?), обратные (при каком воздействии при данных условиях будет определенный результат?) и инверсные (какие были начальные условия, что при данном воздействии данный результат?).

Разные ИГП моделируют разными методами чаще физическое и математическое.