ОЛЕГ ОЗМИДОВ: Многие геологи и даже геотехники не имеют базовой физико-математической подготовки

Ред.: Скажите, пожалуйста, Вы анализировали цели и задачи специалистов, которые приезжают на обучение в АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ»?

О.О.: Диапазон целей у тех, кто приезжает к нам на курсы повышения квалификации, очень широкий и зависит о того, чем занимается человек на своей непосредственной работе, какое у него базовое образование и опыт. Мы видим на курсах и геологов, которые чуть ли не первый раз сталкиваются с численным моделированием, и очень продвинутых проектировщиков, расчётчиков, которые в совершенстве владеют иногда даже несколькими программными комплексами, предназначенными для численного моделирования грунтовых оснований зданий и сооружений. Соответственно, у первых есть желание познакомиться с технологиями и научиться делать опыты по определению входных параметров расчетных моделей, а вторые, как они сами рассказывают, стремятся понять происхождение параметров грунтов, используемых в программных комплексах. При этом и те, и другие учатся общаться на одном профессиональном языке, понимать друг друга, совместно решать геотехнические задачи.

Многие учащиеся утверждают, что хотят разобраться в правильном выборе моделей для тех или иных задач. Однако, на самом деле, любая модель может дать удовлетворительный результат, если правильно задать входные параметры. И вот именно желание понять физический смысл этих параметров и есть основной мотив посещения наших занятий. Например, расчетчик видит какую-то цифру, но не знает физики процесса, не понимает, каким образом эта цифра появляется, из каких опытов она получена и каким образом она может изменяться в процессе консолидации грунта. Я уверен, что 90% успеха проектирования заключается не столько в выборе модели, сколько в правильной постановке задачи и точном введении входных параметров. Всем нашим проектировщикам известна схема «мусор на входе – мусор на выходе». Но при этом, к сожалению, нередко именно так все и получается, причем даже на очень серьезных объектах. Вышесказанное не означает, что нам не следует применять модифицированные модели. Но смысл в этом появится только тогда, когда мы научимся абсолютно корректно определять входные параметры этих моделей и будем точно знать границы их применимости.

Еще одна очень важная проблема, которая также является стимулом для обучения – наличие двух наборов параметров грунтов: полученных в результате лабораторных испытаний и полученных путем математической калибровки моделей. В основе второго набора лежат те же лабораторные опыты, но часто очень существенно измененные в процессе калибровки. При этом у многих российских расчетчиков есть заблуждение, что калибровка, иными словами верификация, уточняет лабораторные данные. По-видимому, вводит в заблуждение дословный перевод латинского слова «veritas» – истина (все геологи на практике изучили крылатую фразу «in vino veritas» – истина в вине). На самом деле это не так. Калибровка наоборот дает возможность уйти от истинных значений грунтов с тем, чтобы максимально приблизить теоретическую модель к реальному поведению грунта. То есть тем самым исправляются погрешности математической модели, но не погрешности опыта! Мы недавно провели серьезный математический анализ и просчитали в частности алгоритмы, которые заложены в программном комплексе PLAXIS и выявили некоторые несоответствия. Например, гиперболическая зависимость, которая используется в этом программном комплексе, на самом деле должна быть экспонентой. По каким-то необъяснимым причинам разработчики вставили алгоритм, который достаточно далек от естественного процесса деформирования грунтов. Иными словами, погрешности есть. И впоследствии они исправляются за счет калибровки лабораторных данных.

Завершая ответ на этот вопрос, хочу добавить, что очень расстраивает тот факт, что у отечественных программистов не хватает сил на создание собственного программного комплекса для конечно-элементного моделирования. Специалисты фирмы «Геореконструкция» из Санкт-Петербурга много лет упорно работают в этом направлении, но сами признают: сил на то, чтобы вывести продукт на рынок и его обслуживать пока не хватает. В одиночку, силами одной организации сделать это, конечно, невозможно.

Ред.: Как калибровка данных отражена в программе курсов?

О.О.: Мы рассказываем ученикам о физических основах моделей, а затем решаем практическую задачу по калибровке. Однако должен сказать, что уже сейчас нам кажется, что этого недостаточно. Работая со сложными объектами, в том числе метрополитеном, мы видим всю глубину проблемы и серьезный недостаток знаний по этому вопросу как у геологов, так и у геотехников. С учетом этого мы сейчас разрабатываем отдельный трехдневный курс по калибровке моделей и верификации входных параметров. Ни для кого не секрет, что очень часто выданные геологами параметры грунтов не устраивают программный комплекс. При введении таких данных выдаются ошибки, расчеты не проводятся. Проектировщики спешат обвинить во всем изыскателей, однако это не верный подход. Просто данные не были предварительно откалиброваны под модель: об этом забыли или не захотели этим заниматься, поскольку процедура достаточно трудоемкая. А ведь сроки всегда ограничены.

Задним числом проводить эту процедуру очень сложно. Это необходимо делать на этапе лабораторных испытаний одновременно с интерпретацией получаемых данных. Но в связи с тем, что не у всех геологов есть понимание важности, даже необходимости этой процедуры, часто и возникают проблемы на этапе проектирования. Некоторые вообще не знают о том, что это нужно делать.

Проблемы также возникают на этапе статистической обработки данных в соответствии с требованиями ГОСТ 20522-2012, разработанным без учета специфики численного моделирования. Переход от нормативных характеристик к расчетным часто дает результаты, отторгаемые программным комплексом численного моделирования. При проведении этих процедур следует также учитывать принципы калибровки расчетных моделей. Об этом пока наши геологи не информированы. Технология статистической обработки данных, учитывающая вышеуказанные принципы, в настоящее время разрабатывается начальником отдела АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» С.С. Чипеевым и техническим руководителем испытательной лаборатории АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» Д.А. Жмылевым. Они также являются преподавателями наших курсов.

Ред.: Но реализовать на практике то, о чем Вы говорите, вероятно, довольно сложно.

О.О.: Да, геологи всячески пытаются уходить от этой работы, отдавать ее на откуп геотехникам. А те, не обладая исходными данными и не имея возможности в случае необходимости провести дополнительные опыты, не могут получить качественный результат. Мы постоянно говорим об этом и на совещаниях с заказчиками, и в экспертизе. И постепенно меняем ситуацию к лучшему. Однако надо понимать, что далеко не все лаборатории, даже понимая важность этой проблемы, могут ее решить у себя. Для этого надо иметь в штате квалифицированный персонал, требуется наличие дорогостоящего программного обеспечения и пр. В условиях наших цен сделать это очень сложно, но иного выхода нет. Потому что в противном случае данные оказываются непригодны для использования.

Ред.: Можно ли специалистов, прошедших курсы в АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ», пусть с большой натяжкой, но все же назвать геотехниками?

О.О.: Чтобы геологу стать геотехником, конечно, недостаточно курсов продолжительностью 24 часа. Данная тема очень обширна. А основная проблема кроется в начальной подготовке. Многие специалисты, причем не только геологи, но и геотехники, не имеют базовой физико-математической подготовки. В процессе занятий я часто задаю контрольные вопросы по элементарным законам физики, которые проходятся в 7–8 классе начальной школы – законы Ньютона, Паскаля, Кулона. И мало кто их помнит. Часто оказываются забыты даже единицы измерения в системе СИ. С таким начальным уровнем тяжело осваивать эту специальность, поскольку она подразумевает все-таки хорошее знание физики и математики хотя бы в объеме средней школы.

Ред.: Какие знания, согласно Вашей задумке, обучающиеся выносят с курсов, и как они применяют их в своей работе?

О.О.: Судя по обратной связи, которую мы получаем, эффект от занятий есть, даже очень хороший. Многие наши ученики, которые, в частности, являются нашими старыми заказчиками, начинают задавать правильные вопросы, причем на языке программных комплексов. В результате удается наладить эффективный диалог расчетчиков и геологов. И работать всем становится гораздо легче.

Мы последнее время все чаще участвуем в расширенных совещаниях геологов, геотехников, проектировщиков, представителей грунтовых лабораторий, экспертов и заказчиков. И вот когда на эти совещания приходят те, кто прошел обучение на наших курсах, диалог становится совершенно другого уровня. Появляется возможность распределить обязанности между участниками проекта и совместно составить правильное техническое задание. Такие прецеденты, которые, наконец, появились, очень радуют.

Ред.: Почему Вы всегда делаете такой упор на то, что в АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» занятия практические, а не теоретические?

О.О.: Мы достаточно давно отказались от идеи проведения теоретических курсов. По нашему мнению, если человек сам не решил конкретную задачу, не построил самостоятельно модель грунтового основания, не просчитал ее параметры, то результат таких занятий будет очень невысоким. Теория, не имея реального практического применения, очень быстро становится бесполезной и забывается. На наших курсах мы с первого же дня запускаем программный комплекс PLAXIS на рабочем месте каждого обучающегося и учим работе в нем.  

Ред.: Вы не только научный руководитель геотехнической лаборатории АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» и лектор проходящих здесь курсов повышения квалификации, но и эксперт Мосгосэкспертизы. Скажите, пожалуйста, обучение помогает затем находить общий язык с экспертами, сокращать количество недочетов в отчетах?

О.О.: Вы, возможно, знаете, что в Мосгосэкспертизе геотехнические разделы отчета рассматриваются экспертами-геотехниками из отдела проектирования. И мне действительно часто приходится видеть, как наши ученики квалифицированно общаются с экспертами, уверенно отстаивают свою точку зрения по тому или иному вопросу. Если раньше замечания эксперта-геотехника полностью выводили некоторые организации из рабочего состояния, то сейчас этого не происходит. Решения всегда находятся.

Трудности, конечно, все еще возникают, но по нашему опыту, большинство из них связано не с низкой квалификацией исполнителей, а с большим количеством недочетов в действующей нормативной базе, которая совсем не развивается в этом направлении. Например, СП по инженерно-геологическим изысканиям, несмотря на все наши усилия, оказался совершенно выхолощенным в геотехническом смысле. Все, что мы предлагали по введению туда моделей грунтов, геотехнических характеристик – все было выброшено. А ведь это не упрощает жизнь и труд геологов, а наоборот! Более того, нежелание работать в новых условиях просто не позволит геологам в дальнейшем получать заказы.

Ред.: Несколько месяцев назад Вы рассказывали, что с осени планируете начать читать два дополнительных курса, посвященных динамическим и мерзлотным испытаниям. Эти планы будут реализованы?

О.О.: Все это, безусловно, будет реализовано, однако с некоторыми коррективами. Поясню, почему. Дело в том, что в настоящий момент мы столкнулись с тем, что при составлении программы обучения нужно идти не только по пути усложнения занятий, но, наоборот, возвращаться к основам. В настоящее время идет массовая продажа доступных большинству изыскательских организаций установок трехосного сжатия производства ООО НПП «Геотек» (г. Пенза) и ООО «ПрогрессГео» (г. Москва), в связи с чем появляется много заявок на обучение основам именно лабораторного дела. Причем у многих учеников, которые уже прошли наши курсы, также были пробелы и в основах механики грунтов, и вопросах выполнения лабораторных испытаний. Поэтому мы в первую очередь решили запустить курс для тех, кто впервые осваивает установки трехосного сжатия. Спрос на эти занятия гораздо выше, у нас уже собрано много заявок на обучение по этой программе. Специалистам, освоившим этот начальный курс, будет несравнимо легче изучать содержание курсов по численному моделированию и по динамическим испытаниям грунтов, которые также будут проходить в этом учебном году.