Nguyên lý thiết kế công trình ngầm HUMG

Giai đoạn này người thiết kế phải trả lời câu hỏi “làm cái gì?”  Bước 2: Xác định bài toán kỹ thuật Trước khi giải quyết bài toán kỹ thuật người thiết kế xác định mục đích, yêu cầu, đặc

Câu hỏi ôn tập môn Nguyên lý Xây dựng CTN

1 Phương pháp giải một bài toán kỹ thuật tổng quát

2 Phương pháp hệ thống sử dụng trong thiết kế kỹ thuật

3 Các giai đoạn trong quá trình thiết kế kỹ thuật

4 Các tài liệu gốc cho việc giải quyết bài toán kỹ thuật

5 Phương pháp tìm kiếm giải pháp thiết kế cho bài toán kỹ thuật

6 Sử dụng tính sáng tạo và vấn đề thắng sức ì tâm lý trong giải quyết bài toán kỹ thuật

7 Phương pháp sáng tạo tập thể và phương pháp đảo ngược trong việc tìm kiếm giải pháp thiết kế

8 Các giai đoạn phân tích kỹ thuật

9 Mô hình sử dụng trong thiết kế kỹ thuật

10 Phương pháp so sánh trong vấn đề tối ưu hoá thiết kế công trình ngầm

11 Phương pháp đồ thị trong vấn đề tối ưu hoá thiết kế công trình ngầm

12 Công tác mở hầm trong xây dựng công trình ngầm

Câu 1: Phương pháp giải một bài toán kỹ thuật tổng quát:

 Bước 1: Nêu vấn đề

Dựa trên cơ sở sơ đồ tổng thẻ và các kết quả nghiên cứu khoa học, người thiết kế tiến hành xác định các yêu cầu của bài toán thiết kế và hình thành bài toán kỹ thuật Bài toán kỹ thuật thường được đặt dưới dạng yêu cầu của bài toán thiết kế Tại đây bao gồm các yếu tố đầu vào và kết quả cần đạt được

Giai đoạn này người thiết kế phải trả lời câu hỏi “làm cái gì?”

 Bước 2: Xác định bài toán kỹ thuật

Trước khi giải quyết bài toán kỹ thuật người thiết kế xác định mục đích, yêu cầu, đặc tính của thiết kế Đánh giá các số liệu ban đầu Nghiên cứu tài liệu KHKT liên quan đến bài toán nhằm rút ra những kết luận cần thiết để giải quyết bài toán

Ở giai đoạn này người thiết kế trả lời câu hỏi “làm cái đó để đạt được mục đích gì?”

 Bước 3: Hình thành ý tưởng, ý niệm cho giải pháp thiết kế

Trên cơ sở mục đích thiết kế và tài liệu gốc ban đầu, người thiết kế tìm kiếm các ý tưởng, ý niệm ban đầu để hình thành lời giải ban đầu

Phương án thiết kế phải mang tính mới mẻ, có ích, có hiệu quả và đơn giản

Ở bước này người thiết kế phải trả lời cho câu hỏi “Cái đó thiết kế để đạt mục đích cho trước phải làm như thế nào?”

 Bước 4: Phân tích kỹ thuật

Bước này nhằm tính toán, tiếp nhận dữ liệu, số liệu để so sánh ưu nhược điểm của lời giải, ý tưởng, tính khả thi… thông qua quá trình khái niệm hóa hình tượng, tối

ưu hóa hình tượng, hệ thống hóa theo một tiêu chuẩn nào đó

 Bước 5: Tìm kiếm và đưa ra kết quả

Tại đây, mỗi giải pháp sẽ được tính toán, phân tích, so sánh với yêu cầu, mục đích bài toán Việc tìm kiếm đưa ra kết quả cho phép mỗi lời giải trở lên tường minh và

có thể so sánh được

 Bước 6: Lựa chọn phương án giải quyết

Các phương án được lựa chọn, so sánh với nhau Nếu không tốt, người thiết kế phải thay đổi, cải thiện các thông số, đặc tính của phương án, lời giải cho đến thời điểm chúng trở nên thỏa mãn yêu cầu, mục đích thiết kế

Quá trình này được thực hiện theo các chu kì khác nhau Sau mỗi chu kì, lời giải bài toán sẽ trở nên tốt hơn và tiến dần tới lời giải tối ưu

Số lượng phương án được lựa chọn càng nhiều tùy thuộc vào quỹ thời gian và khả năng tài chính, năng lực của một hoặc một nhóm người thiết kế, số lượng phương án nhiều sẽ cho phép tạo ra điều kiện tốt để tìm được lời giải tốt hơn nhưng cũng đồng nghĩa với khối lượng tính toán sẽ rất lớn

 Các vòng lặp trong quá trình tìm kiếm lời giải cho bài toán thiết kế có dạng xoáy trôn ốc, nghĩa là lời giải sau sẽ tốt hơn lời giải trước và dần tiệm cận tới lời giải tối ưu cho bài toán kỹ thuật

 Vòng lặp đầu tiên của lời giải là một vòng lặp thô nhất nhưng cũng qua trọng nhất vì nó làm tiền đề cho các lời giải sau Các lời giải sau dựa trên những ưu điểm của lời giải trước đã có để xây dựng nên lời giải tốt hơn Như vậy 2 vòng lặp này tuy các bước tiến hành giống nhau nhưng về kết quả thì khác nhau

 Các vòng lặp này vừa mang tính chủ quan nhưng cũng mang tính khách quan

 Bước 7: Trình bày lời giải

Sau khi lựa chọn phương án giải quyết, người thiết kế phải trình bày lời giải dưới dạng bản thiết kế và tài liệu kinh tế kỹ thuật

 Bước 8: Giám định, thông qua phương án thiết kế

Sau khi trình bày lời giải, một hoặc một nhóm người thiết kế phải đưa lời giải của mình trình bày trước hội đồng giám định thiết kế Trong quá trình này, phương án thiết kế sẽ được đưa ra xem xét dưới nhiều góc độ khác nhau, khi thỏa mãn được các yêu cầu của hội đồng giám định, phương án sẽ được đưa vào sử dụng, ngược lại sẽ phải thay đổi lại thiết kế trở lại vòng lặp

 Bước 9: Đưa thiết kế vào sử dụng

Đưa thiết kế vào sử dụng là quá quá trình chuyển giao các lời giải kỹ thuật dưới dạng bản thiết kế, tài liệu kinh tế kỹ thuật cho các đơn vị thực hiện (công ty, nhà máy, xưởng chế tạo…) để đưa toàn bộ thông tin của lời giải được trình bày trên giấy ra ngoài thực tế

Câu 2: Phương pháp hệ thống dùng trong thiết kế CTN.

 Là phương pháp phân tích khoa học của thuyết duy vật biện chứng, học thuyết duy vật biện chứng cho rằng thế giới tự nhiên là một thể thống nhất liên kết với nhau trong đó các vật thể, hiện tượng chịu sự chi phối lẫn nhau, qua lại với nhau

 Hệ thống là tập hợp các thành phần cấu tạo có quan hệ biện chứng, tác động qua lại lẫn nhau Mỗi cách thức liên kết giữa các phần tử trong hệ thống sẽ tạo nên một hệ thống mới Tính chất của hệ thống khác với tổng tính chất của các thành phần

 Hệ thống nằm trong môi trường, chịu sự tác động của môi trường và tác động qua lại với môi trường (mối quan hệ biện chứng) Khi môi trường tác động lên

hệ thống theo những cách khác nhau thì biểu hiện của hệ thống cũng sẽ khác nhau Để mô tả hệ thống người ta sử dụng mô hình để thay thế cho hệ thống

Mô hình phải lựa chọn đủ phức tạp để mô tả hệ thống, nhưng cũng phải đủ đơn giản để giải quyết các vấn đề của hệ thống Mô hình là hình ảnh của hệ thống,

mô hình không phải là hệ thống thực tế

 Phân tích hệ thống vừa là nghệ thuật, vừa là khoa học nhằm xác định sẽ làm gì

và làm như thế nào để xử lý số liệu đạt được kết quả Phương pháp phân tích hệ thống cho phép xem xét tổ hợp các yếu tố trong hệ thống trong mối quan hệ tác động tương hỗ lẫn nhau

 Trước khi xây dựng công trình, người thiết kế phải xem xét công trình như một

hệ thống và đặt nó trong mối quan hệ với môi trường xung quanh Do đó khi thiết kế người thiết kế phải chú ý đến các yếu tố có khả năng tác động tới công trình để từ đó xây dựng được một bản thiết kế mang tính khả thi

Câu 3: Các giai đoạn trong quá trình thiết kế kỹ thuật.

Quá trình thành lập bản thiết kế được bắt đầu từ việc xây dựng sơ đồ thiết kế tổng thể để giải quyết bài toán Sau đó người thiết kế sẽ tuần tự phát triển dần, hoàn thiện dần, làm chính xác dần các chi tiết có trong sơ đồ thiết kế tổng thể Tại thời điểm ban đầu của thiết kế người thiết kế không thể có tổng thể các công việc từ số liệu ban đầu Người thiết kế có thể bắt đầu quá trình thiết kế từ việc xây dựng sơ đồ bố trí các chi tiết, sau đó sẽ đưa đến sơ đồ thiết kế tổng thể như bài toán kỹ thuật, quá trình thiết

kế cũng bao gồm nhiều bước sau:

 Bước 1: Thiết lập mối quan hệ giữa hạng mục công trình thiết kế với sơ đồ quy hoạch phát triển tổng thể của các ngành và chuẩn bị tài liệu thiết kế

 Bước 2: Nghiên cứu tài liệu thiết kế, báo cáo tiền khả thi để lập mặt bằng tổng thể Chuẩn bị số liệu để lựa chọn mặt bằng xây dựng Xây dựng ý niệm, ý tưởng, ý định kỹ thuật cho lời giải bào toán thiết kế dưới dạng sơ đồ xây dựng,

sơ đồ giải pháp kỹ thuật

 Bước 3: Lựa chọn mặt bằng xd, tiến hành ký kết hợp đồng cần thiết với các đơn

vị liên quan, chuẩn bị nhiêm vụ cho đơn vị chủ quản xây dựng và lập dự toán thiết kế, phân chia kinh phí thiết kế cho các phần việc cấu thành bản thiết kế, các phòng thiết kế, đơn vị thiết kế…

 Bước 4: Phân chia các yêu cầu thiết kế, nhiệm vụ thiết kế cụ thể thuộc công trình xd cho phòng thiết kế và đơn vị liên quan Trong bước thiết kế này có đơn

vị thiết kế sử dụng rộng rãi các pp thiết kế

 Bước 5: Tổ chức, xem xét từng phần nội dung từng bản thiết kế tại các phòng, ban, đơn vị thiết kế Bàn bạn và thông qua từng phần hoặc toàn bộ bản thiết kế

 Bước 6: Chuyển giao bản thiết kế cho bên đặt hàng

Câu 4: Các tài liệu gốc cho việc giải quyết bài toán kỹ thuật.

 Sơ đồ quy hoạch phát triển tổng thể cho ngành Kinh tế - Công nghiệp

 Báo cáo dự án đầu tư (báo cáo dự án tiền khả thi)

 Dự án đầu tư (báo cáo khả thi) làm cơ sở cho thiết kế và xây dựng công trình đã được thông qua

 Các tài liệu KHKT liên quan tới công tác thiết kế

 Các tài liệu lựa chọn mặt bằng xây dựng, tháo khô mặt bằng, mạng lưới giao thông, thông tin liên lạc

Tư vấn khảo sát gồm:

 Khảo sát trắc địa kỹ thuật: đo vẽ địa hình, mặt bằng, bản đồ…định vị mặt bằng, công trình

 Khảo sát địa chất: Cấu tạo địa chất, cấu trúc, tính chất, môi trường nước, đk đcct đctv

 Khảo sát khí tượng thủy văn: đk thủy văn, khí hậu đại dương

 Khảo sát nguồn vật tư, vật liệu tại chỗ: nước mặt, vật liệu, yêu cầu vệ sinh công nghiệp

Câu 5: Phương pháp tìm kiếm giải pháp thiết kế cho bài toán kỹ thuật.

Sau khi phân tích bài toán kỹ thuật người thiết kế tiến hành tìm kiếm các giải pháp cho bài toán thiết kế Quá trình tìm kiếm giải pháp thiết kế được thể hiện bằng sơ

đồ sau:

Tại đây không gian này mô tả một tập hợp các lời giải cho bài toán kỹ thuật Mỗi lời giải được mô tả bằng một điểm, độ lớn của mỗi điểm thể hiện mức độ quý báu của giải pháp Các điểm gần nhau thì gần giống nhau về bản chất và ngược lại

Tại đây:

Vùng 1: Năng lực giải quyết (năng lực chủ quan) của giải pháp thiết kế Giới hạn của vùng này thể hiện năng lực giải quyết các lời giải của người thiết kế

Vùng 2: Điều kiện biên giả tạo Người thiết kế vô tình bỏ qua nhiều giải pháp tốt một cách thiếu cơ sở Khi tìm kiếm giải pháp, người thiết kế không sử dụng tối đa năng lực của mình, chỉ giới hạn tìm kiếm trong khu vực của mình

Vùng 3: Điều kiện biên của lời giải

Quá trình tìm kiếm ý tưởng bắt đầu từ một giải pháp nào đó (điểm A) Từ đây người thiết kế sử dụng thuật toán “bước chân” (theo GS Võ Trọng Hùng) để giải quyết bài toán bằng cách xuất phát điểm từ giải pháp A ta tịnh tiến tới một giải pháp B nào

đó, nếu giải pháp B tốt hơn giải pháp A thì ta tiếp tục tìm kiếm các giải pháp khác từ

B Nếu giải pháp B không tốt, ta tiến hành quay một góc alpha nào đó để tiến tới giải pháp C Công việc tìm kiếm giải pháp cứ tiếp tục như vậy đến khi kết thúc quá trình

Trong quá trình tìm kiếm, người thiết kế chỉ có thể tìm kiếm được các giải pháp thiết kế trong vung giao thoa của 3 vùng trên Và giải pháp cuối cùng (giải pháp tốt nhất) ta tìm được chỉ mang tính tạm thời Do vậy để có thể tăng xác suất tìm được các giải pháp tốt nhất có thể người thiết kế phải mở mang vùng 1 và 3, thu hẹp vùng 2

Câu 6: Sử dụng tính sáng tao và vấn đề thắng sức ì tâm lý trong giải quyết bài toán kỹ thuật.

 Sử dụng tính sáng tạo trong giải quyết bài toán kỹ thuật

Sáng tạo hay tính sáng tạo là một hoạt động mang lại các sảm phẩm mới Lần đầu tiên, mang tính độc đáo, có ý nghĩa kinh tế xã hội to lớn

Cơ sở của tính sáng tạo cũng là sáng tạo ra sáng kiến mới, ý niệm chưa từng có trên nền tảng quá khứ

Trong quá trình suy nghĩ ý tưởng sáng tạo, người ta sử dụng các phương pháp phân tích và kết hợp

 Phương pháp phân tích: Là quá trình phân chia vật thể, nhấn mạnh các đặc tính, các đặc điểm đặc trưng của chúng để tưởng tượng về vật thể một cách tốt hơn, rõ hơn, sáng tạo hơn

 Phương pháp kết hợp: Là quá trình tưởng tượng kết hợp các đặc tính, các mặt đặc trưng, các tính chất của vật thể, nhiều vật thể vào một cái cụ thể mới mang tính độc thể

Quá trình sáng tạo gồm các giai đoạn:

 Giai đoạn chuẩn bị: trong giai đoạn này người thiết kế tích lũy, hoàn thiện năng lực sáng tạo, hình thành ý niệm kỹ thuật

 Giai đoạn tập trung sức lực, khả năng lao động, kiên trì, tập trung giải pháp

 Giai đoạn tạm nghỉ: người thiết kế tạm thời dừng lao động trí óc

 Giai đoạn bừng tỉnh khoa học: tại giai đoạn này người thiết kế tìm ra giải pháp

 Giai đoạn đưa công việc đến kết quả cuối: Tổng hợp, đánh giá và đưa ra kết quả, lặp đi lặp lại theo một chu kỳ nào đó cho từng phần hay toàn bộ quá trình

 Vấn đề thắng sức ì tâm lý

Sức ì tâm lý là một thuộc tính của con người hướng về một hình tượng, quay trở

về cái đã quen biết, cái cũ nào đó đã có sẵn trong tư duy khi tiến hành giải quyết một bài toán Sức ì tâm lý là sự cố gắng của người thiết kế đi theo một con đường, 1 phương pháp, 1 cách thức đã được sử dụng trước đó Tuy nhiên tại đây không phủ nhận giá trị tốt của quá khứ Nhưng để có những giải pháp

sáng tạo thì phải thắng được sức ì tâm lý trong giai đoạn đầu tiên của quá trình thiết kế

VD: Nhân biểu đồ Veresaghin: thay bằng tính toán tích phân phức tạp như truyền thống SV Veresaghin đã sáng tạo ra phương pháp nhân biểu đồ nội lực mà bản chất là

pp tính tích phân

Câu 7: Phương pháp sáng tạo tập thể và phương pháp đảo ngược trong việc tìm kiếm giải pháp.

 Phương pháp sáng tạo tập thể (pp tập kích não)

Bản chất: Một nhóm chuyên gia tập hợp lại để giải quyết vấn đề Trưởng nhóm đặt ra vấn đề và yêu cầu giải quyết bài toán sau đó bắt đầu chuẩn bị tự trao do trao đổi ý kiến, đề xuất phương pháp giải quyết bài toán dựa Trong quá trình trao đổi các nhà khoa học phải đảm tuân thủ các yêu cầu sau:

 Tuyệt đối không được phê phán, chỉ trích, đánh giá ý kiến của bất

kì thành viên nào trong nhóm

 Cố gằng đề xuất một số lượng lớn các ý niệm, ý tưởng khoa học

để giải quyết bài toán, một ý kiến này có thể là nền tảng cho nhiều

ý tưởng khác

 Cần đảm bảo tự do tuyệt đối cho các nhà khoa học trong quá trình trình bày, thể hiện ý của mình có đúng hay sai, có được sử dụng trong thực tế hay không Họ không phải lo nghĩ về việc các đề xuất của mình đúng hay sai, có được sử dụng trong thực tế hay không

 Sau một số phương pháp ý tưởng được đề xuất quá trình tập kích não được dừng lại, các ý tưởng của các nhà khoa học vừa đề xuất

sẽ được chuyển giao cho các chuyên gia chuyên sâu để lựa chọn một số nhỏ các giải pháp mang tính khả thi để đưa vào nghiên cứu

và sử dụng

 Phương pháp đảo ngược:

Bản chất là đảo ngược lại trình tự giải quyết bài toán từng phần hoặc toàn phần trình tự giải của bài toán Như vậy không phải tất cả các quá trình các khâu đều bị đảo ngược

VD: Trong phương pháp nổ mìn tạo biên, thứ tự các nhóm nổ bắt đầu từ nhóm rạch phá, nhóm phá rồi đên nhóm biên Như vậy khối đá chịu tác động của sóng nổ 3 lần Nhưng khi đảo ngược quá trình nổ bắt đầu từ nhóm biên thì ta thấy được rằng khi nổ nhóm biên trước sẽ tạo ra hệ thống các khe nứt giúp làm giảm ảnh hưởng của sóng nổ của các vùng phá và đột phá tới khối đá Như vậy trong 2 đợt nổ sau mức độ ảnh hưởng của sóng nổ tới khối đá giảm đi, ổn định của khối đá tăng lên

Câu 8: Các giai đoạn phân tích kỹ thuật.

Phân tích kỹ thuật là bài toàn ngược của bài toán tìm kiếm, ở bài toán này người thiết kế đi chia nhỏ, phân tích tất cả đặc điểm, đặc tính, ưu điểm, nhược điểm của các bài toán đã có Sau đó lựa chọn được một hoặc một số lời giải tốt nhất Các giai đoạn phân tích kỹ thuật gồm:

 Giai đoạn 1: Xác định bài toán kỹ thuật sao cho các giải pháp pđã có có thể so sánh được bằng các giải pháp đã có có thể so sánh được bằng các đại lượng đo được bằng tính toán được

 Giai đoạn 2: Mô hình hóa bài toán kỹ thuật

Bài toán thiết kế được xem xét bằng cách sao cho nó có thể phù hợp với nhiều ý định, ý tưởng, có thể dễ dàng thay đổi đầu vào, dễ dàng nhận được kết quả đầu ra, dễ dàng so sánh, đánh giá

 Giai đoạn 3: Mô hình thay thế

Thay đổi điều kiện bài toán, đánh giá so sánh các kết quả đầu ra nhằm tìm kiếm kết quả tốt nhất

 Giai đoạn 4: Tính toán

Để xác định tính khả thi của giải pháp đề xuất, người thiết kế tiến hành tính toán bằng các công cụ khác nhau

 Giai đoạn 5: Đánh giá kỹ thuật

Các kết quả đánh giá kỹ thuật của giải pháp được xem xét lại, đánh giá lại để lựa chọn lời giải tốt nhất hoặc đưa ra những sự thay đổi cần thiết