周德勇

（安徽新華學(xué)院 土木與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230088）

論模糊本體條件下的市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價系統(tǒng)

周德勇

（安徽新華學(xué)院 土木與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230088）

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，為我國市政工程施工項(xiàng)目的發(fā)展帶來了極大的推動作用，在一定程度上滿足了社會發(fā)展的需要.但是，還有一定的問題經(jīng)常出現(xiàn)在市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價中，因此，在提升風(fēng)險(xiǎn)評價的共享性和可理解性的過程中應(yīng)用模糊本體法是非常關(guān)鍵的.所以，在模糊本體的基礎(chǔ)上，將市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價系統(tǒng)建立起來是非常必要的，進(jìn)而，文章通過下文對相關(guān)方面內(nèi)容進(jìn)行了細(xì)致的探究，為促進(jìn)我國市政工程更好的發(fā)展提供一定的理論和技術(shù)支撐.

模糊本體條件；市政工程；非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)；評價系統(tǒng)

在施工城市管道時，非開挖技術(shù)是其中一種非常重要的技術(shù)措施，由于在市場工程建設(shè)時，可以降低對環(huán)境、周邊建筑結(jié)構(gòu)和市民正常生活的不良影響和破壞程度.所以，在國內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用，近些年，也開始在國內(nèi)普及.盡管該項(xiàng)技術(shù)有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，然而也伴隨著相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，因此，面對這種情況，應(yīng)用模糊本體條件評價市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)是非常必要的.

1 評價體系的基本架構(gòu)探究

進(jìn)入新的世紀(jì)以來，各項(xiàng)技術(shù)不斷發(fā)展與強(qiáng)大，非開挖技術(shù)在今后必須要往自動導(dǎo)向糾偏、全程可視化監(jiān)控和計(jì)算機(jī)全遙控的可自動測量記錄方向發(fā)展.合理的編制市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價體系，其一，對市政工程施工方的相關(guān)需要能夠給予滿足，而且，還能夠共享非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價知識.經(jīng)過的大量的實(shí)踐，對非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價模糊領(lǐng)域本體不斷進(jìn)行強(qiáng)化，這樣才可以把工程的管理水準(zhǔn)從根本上提升.

該體系的主要設(shè)計(jì)思想為：

（1）將相關(guān)的模糊領(lǐng)域本體在市政工程非開挖施工領(lǐng)域?qū)＜业膮f(xié)助下構(gòu)建起來.

（2）在風(fēng)險(xiǎn)管理專家和領(lǐng)域?qū)＜业膮f(xié)助下，將有關(guān)的評價模型和評價指標(biāo)體系構(gòu)建起來，構(gòu)建評價規(guī)則庫.

（3）收集和市政工程非開挖相似的東西，同時借助組建的相關(guān)本體，憑借所設(shè)的形式，向元數(shù)據(jù)庫中存儲收集到的數(shù)據(jù).

（4）按照評價知識庫匹配元數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，完成一定的規(guī)則推理，將模糊綜合評價結(jié)果得出來，然后傳遞給客戶.

下圖為系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖：

由上圖可知，實(shí)現(xiàn)該體系時，有 4 個重要方面，所以，需要扎實(shí)的進(jìn)行掌握.

2 該體系的實(shí)現(xiàn)過程

2.1 生成模糊領(lǐng)域本體

在有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜掖蟮闹笇?dǎo)下，有機(jī)的結(jié)合起模糊邏輯理論和本體論，通過屬性、關(guān)系、定義概念、相關(guān)隸屬度和實(shí)例等將一個層次結(jié)構(gòu)明晰的語義模型為信息及信息本身建立起來，即為模糊領(lǐng)域本體.如下圖所示：

通過上圖能夠發(fā)現(xiàn)，建立非開挖施工模糊領(lǐng)域本體，應(yīng)該在有關(guān)專家的引導(dǎo)下，將領(lǐng)域本體構(gòu)建起來，再同模糊邏輯理論的知識結(jié)合起來.

（1）建立領(lǐng)域本體.對非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價的要求一定要給予滿足，涵蓋施工中主要風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果、造成的損失、非開挖施工的主要風(fēng)險(xiǎn)因素等內(nèi)容.孔內(nèi)事故、技術(shù)規(guī)范、施工技術(shù)協(xié)調(diào)、合同簽訂、工程地質(zhì)地基條件、水文氣象條件、施工準(zhǔn)備、履行風(fēng)險(xiǎn)等.

（2）分析模糊形式概念.對施工實(shí)時信息同國家標(biāo)準(zhǔn)和專家觀點(diǎn)的相關(guān)性要充分的進(jìn)行考慮，將這種關(guān)聯(lián)性通過概念層次結(jié)構(gòu)表達(dá)出來.首先，預(yù)處理實(shí)時施工信息，將關(guān)鍵短語和關(guān)鍵詞從中抽取出來，與領(lǐng)域本體結(jié)合起來，對這些關(guān)鍵詞的關(guān)系、隸屬度和屬性等要明確的進(jìn)行了解.

（3）聚類模糊概念.通過計(jì)算概念間的模糊相似性，將相應(yīng)的基礎(chǔ)概念模糊相似矩陣構(gòu)建起來，將概念的親疏關(guān)系采用數(shù)學(xué)方法定量確定出來，類聚別的模糊概念.比如，一旦形式概念 A 存在于形式聚類 U 中，概念 a 與 A 相類似，這樣也認(rèn)為在 U中包含著 a，簡單的概念聚類即為這種類型.聚類里面 a和 A 有無相似，可以應(yīng)用相似度閾值和模糊集相似性的計(jì)算來確定處兩者的相似度.

2.2 建立模糊評價規(guī)則庫

將各種收集到的規(guī)則存儲到模糊評價規(guī)則庫中，本體間或者本體模糊信息的傳遞規(guī)則應(yīng)該被包含于此規(guī)則庫中，在有關(guān)規(guī)則的基礎(chǔ)上，定制模糊，具有極高的擴(kuò)展性和包容性.其一，在現(xiàn)存的市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價結(jié)果的基礎(chǔ)上，將有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評價體系構(gòu)建起來，對層次分析法進(jìn)行使用，將每個指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算出來，構(gòu)建評價指標(biāo)規(guī)則模型；其二，將評價指標(biāo)規(guī)則庫作為前提，將市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評價模型構(gòu)建起來.以理論的角度出發(fā)分析，只要輸入了施工實(shí)時信息，預(yù)處理了這些信息后，將非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)的大小就能夠利用系統(tǒng)自動計(jì)算出來.

2.3 建立模糊本體推理規(guī)則

該系統(tǒng)中的模糊推理工作程序?yàn)椋涸谳斎肓藢?shí)時施工信息后，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理后，將此數(shù)據(jù)的綜合值得出來.之后，將模糊評價規(guī)則庫和元數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，將隸屬度值計(jì)算出來，緊接著在最大隸屬度原則基礎(chǔ)上，將最終的評價結(jié)論得出來，向用戶們提供.

2.4 完善和更新知識庫

由專業(yè)人員對經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和非開挖工程領(lǐng)域業(yè)務(wù)的整理得出了最初的知識庫，具有相應(yīng)的不確定性和主觀性，所以，需要不斷的開發(fā)和擴(kuò)展模糊標(biāo)題知識庫.首先，將初步的本體框架確定出來，構(gòu)建核心本體，之后在此基礎(chǔ)上，施工風(fēng)險(xiǎn)評價工作每執(zhí)行一次，都向最后更新的知識庫中調(diào)入，通過風(fēng)險(xiǎn)的跟蹤和策劃，結(jié)合概念聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則和模式匹配等處理技術(shù)，將新的關(guān)系和概念在開展的非開挖工程實(shí)施的過程中獲取出來.這樣，一些新輸出和輸入的數(shù)據(jù)也會被系統(tǒng)所獲取，加之很多技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)比較豐富，他們也可以根據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，在經(jīng)過一定的比較后，對預(yù)置參數(shù)，工程管理人員就可以隨時的去調(diào)整.例如風(fēng)險(xiǎn)等級識別、風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算參數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)概率的調(diào)整，應(yīng)急計(jì)劃和預(yù)控對策等.及時擴(kuò)充和更新數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而對核心本體不斷的擴(kuò)充，將更豐富的領(lǐng)域知識識別出來，對非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)模糊本體不斷進(jìn)行完善.

3 工程案例分析

3.1 工程狀況

平坦的洪沖積平原為擬建道排橋梁場地的基本特征.低液限粉質(zhì)粘土、砂類土、第四系全新統(tǒng)早期沉積的低液限粉土構(gòu)成了勘探深度范圍內(nèi)的主要土質(zhì)類型.孔隙潛水為地下水基本類型，因?yàn)榇嬖诳菟?，可以根?jù)提升 1米考慮豐水期狀況，按照提升 0.5 米考慮貧水期水位.

在接收井和頂管工作坑四周距井壁1米的位置，將兩排水泥土攪拌樁止水兼支護(hù)設(shè)置出來，按照具體情況，在接受坑和頂管工作坑深度的兩倍處設(shè)置水泥攪拌樁，平均樁徑 500 毫米，樁長為 14米，單樁咬合 15 厘米，每側(cè)咬合 7.5 厘米，350 毫米的有效間距，在打入持力層的 0.5 米以上控制水泥攪拌樁，將強(qiáng)度等級為 32.5 級之上的一般硅鹽酸水泥作為固化劑，水泥的用量控制在 60 千克每米，1：0.5 的水灰質(zhì)量，工藝類型為兩噴四攪，將減少水、節(jié)省水泥和早強(qiáng)的水泥作為外參劑.考慮到接收井東側(cè)或者雨水工作坑?xùn)|側(cè)存在動載交通，將網(wǎng)片或者鋼筋骨架加入到東側(cè)打設(shè)雙排水泥土攪拌樁中，將型鋼支護(hù)加入到雙排水泥土攪拌樁中.表 1為所采用的主要施工設(shè)備.

3.2 建立風(fēng)險(xiǎn)評價系統(tǒng)

在構(gòu)建施工風(fēng)險(xiǎn)評價系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想時，基于模糊本體的市政工程.將下列評價體系構(gòu)建起來：

表1

（1）將有關(guān)的模糊領(lǐng)域本體在市政工程非開挖施工領(lǐng)域?qū)＜业膸椭陆⑵饋?

（2）在風(fēng)險(xiǎn)管理專家和領(lǐng)域?qū)＜业膮f(xié)助下，將施工風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)械設(shè)備及材料的使用風(fēng)險(xiǎn)、天氣風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評價指標(biāo)構(gòu)建起來，將多個二級評價指標(biāo)建立起來.

之后，將以下的模糊風(fēng)險(xiǎn)評價模型構(gòu)建起來，由三個層次構(gòu)成了該模型，方案層 A 為第一層，準(zhǔn)則層 B 為第二層.（m＝1—5），指標(biāo)層 Cn（n＝1，2，3……22）為第三層.設(shè) y 是模糊隸屬度，假設(shè)該值為（0/10%、0.5/90%、0.2/30%）為 y，高風(fēng)險(xiǎn)用風(fēng)險(xiǎn)率為90%表示，高風(fēng)險(xiǎn)的程度為 60%的風(fēng)險(xiǎn)率，按照這種形式遞推.模糊運(yùn)算也應(yīng)該為這種運(yùn)算的基本特征.將模糊矩陣 S 和 R 設(shè)置出來，兩種取大為并運(yùn)算定義 S 和 R，兩中取小為 S 和 R 的交運(yùn)算，C＝S×R 為模糊矩陣的乘積定義，并且，就一個工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評價情況而言，U＝{u}為其風(fēng)險(xiǎn)因素；各評價指標(biāo)的權(quán)重和評價指標(biāo)集分別是：w1、w2…wn.可以用模糊乘積W·U表示工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評價問題.

（3）對相似工程施工的相關(guān)信息進(jìn)行收集，按照所設(shè)定的格式將收集到的數(shù)據(jù)存儲到元數(shù)據(jù)庫中，將對比信息構(gòu)建起來.

（4）將評價知識庫和元數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相匹配，將模糊綜合評價結(jié)果得出來.根據(jù)該案例，將五個最大的風(fēng)險(xiǎn)因素依次獲取出來：將存在的遺漏和缺陷設(shè)計(jì)出來、沒有對現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行考慮、存在著不夠恰當(dāng)?shù)氖┕ぐ踩胧?、劣質(zhì)材料和技術(shù)質(zhì)量管理不到位.

4 結(jié)語

通過現(xiàn)階段市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價中存在的問題，用戶可以按照給出的結(jié)果，合理的構(gòu)建起對應(yīng)的解決對策，將工程質(zhì)量從根本上提升上來.并且，在評價體系中，將評價的相關(guān)環(huán)節(jié)應(yīng)該有效的融入進(jìn)去，使知識庫能夠有效的被強(qiáng)化.只有這樣才能夠有效的促進(jìn)我國市政工程向著標(biāo)準(zhǔn)化的方向邁進(jìn).對于眼下的具體施工狀況，相關(guān)部門可以很好的完成相應(yīng)的評價活動，為今后工作更加順利的展開打下良好的基礎(chǔ).將隱形評價知識找出來.在此前提下，知識庫、信息庫不斷更新與發(fā)展，將一個具備優(yōu)異交互性的復(fù)雜評價系統(tǒng)和信息集成系統(tǒng)能夠逐漸的構(gòu)建起來，進(jìn)而確保能夠更加有效的服務(wù)于客戶，促進(jìn)市政工程項(xiàng)目施工更好的發(fā)展.

〔1〕王霞，李功振.基于模糊本體的水環(huán)境評價系統(tǒng)的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（06）.

〔2〕楊洪镅.基于模糊本體的市政工程非開挖施工風(fēng)險(xiǎn)評價系統(tǒng)研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（07）.

〔3〕沈華,馬保松,吳浪輝,肖威.水平定向鉆穿越工程的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評價[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010(03).

〔4〕謝雄耀,杜軍,黃宏偉,張廣興.非開挖施工中風(fēng)險(xiǎn)概率估價方法分析 [J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào)，2006(01).

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2015 年 10 月 23 日