2.2. Научное обеспечение проектирования и строительства подземных сооружений

Естественные науки изучают и формулируют законы природы и разрабатывают методы их применения.

В группе естественных наук выделяют технические науки. В этот цикл входят горные науки, в том числе геомеханика и строительная геотехнология, обеспечивающие проектирование и строительство подземных сооружений. Важную роль в научных изысканиях играют поисковые исследования, требующие нестандартных подходов к проблеме, воображения, интуиции и знания общих законов природы и общества. Горные науки тесно взаимодействуют с фундаментальными: физикой, математикой, химией, механикой, геологией, гидравликой и др.

В результате такого взаимодействия возникают наиболее удачные инженерные решения конструктивного, технологического и организационного характера, успешно реализуемые в проектах подземных и других сооружений, нормативных документах, правилах безопасности.

Важную роль играет изобретательская и рационализаторская деятельность.

Основной единицей научной организации является лаборатория, представляющая собой коллектив сотрудников, выполняющих научные исследования определенного направления в специально оборудованном помещении. В составе лаборатории могут быть организованы секторы.

Лаборатории в составе научно-исследовательской организации объединяются в отделы или отделения. Многие научно-иссле­довательские организации имеют комплексный характер, включая в свой состав проектно-конструкторское подразделение и экспериментальное производство.

В области строительства гидротехнических подземных сооружений научные исследования выполняет «Оргэнергострой» (Москва). Исследования в области создания горно-проходческой техники осуществляет ЦНИИподземмаш (Москва). Крупными научно-иссле­довательскими организациями являются: в области транспортного строительства ЦНИИС (Москва), в области строительства подземных сооружений НИИОСП (Москва), в области шахтного строительства КузНИИшахтострой (Кемерово).

Открытие и применение атомной энергии, развитие автоматизации, создание ЭВМ, успехи химии, бурное развитие электроники и высоких технологий привели к научно-технической революции, сопровождающейся резким ускорением научно-технического развития человеческого общества. Это, в свою очередь, требует повышения роли научных работ вообще, в том числе в области проектирования и строительства подземных сооружений. Тесная взаимосвязь исследовательских организаций с промышленными и строительными предприятиями выражается, например, в создании строительных научно-производственных объединений (НПО) или в форме научного сопровождения проектных и строительных работ. Это способствует оперативному решению научных и прикладных задач, связанных с проектированием и строительством сложных объектов, повышению качества работ, накоплению ценнейшей информации для дальнейшего использования.

Наиболее полное раскрытие общих закономерностей, процессов и явлений обеспечивает диалектический метод.

При исследованиях в области геомеханики и строительной геотехнологии широко применяют комплекс методов: наблюдение, опыт, классификацию, анализ, синтез, аналогию и др.

Научно поставленное наблюдение строится по плану, ведется систематически и имеет строго определенную задачу. В геомеханике, например, широко используют наблюдения за проявлениями горного давления инструментальными или визуальными методами. В строительной геотехнологии обширные наблюдения ведут для выявления зависимости темпов проведения выработок от основных влияющих факторов природного, технического и организационного характера.

Термин опыт имеет несколько значений: в философии – это совокупность взаимоотношений между человеком и объективным миром; в естественных науках – четко поставленный эксперимент и даже простое наблюдение; в технике – сумма накопленных знаний, навыков, умений. Опыт разного рода при проектировании играет весьма важную роль и высоко ценится.

Анализ – это метод исследования, состоящий в расчленении целого на составные элементы, например, с целью выявления роли каждого из влияющих факторов на несущую способность конструкции; взаимодействие крепи и массива пород; скорость проходки и крепления выработок и т.п.

Синтез – соединение отдельных элементов в единое целое. Он направлен на исследование предмета в его единстве и взаимной связи частей.

Анализ и синтез составляют диалектическое единство. Например, синтез технологической схемы проведения горной выработки осуществляется на основе анализа данных о затратах времени, труда, энергии, материалов, необходимых для выполнения отдельных проходческих операций.

В процессе анализа и синтеза используют логику, которая формулирует законы и правила, выражающие отношения и связи между формами мысли. Познать процессы и явления – значит найти законы их развития и уметь использовать их в интересах исследователя. Известны четыре закона логики, использование которых обеспечивает получение исследователем верного вывода.