论模糊本体条件下的市政工程非开挖施工风险评价系统

周德勇

（安徽新华学院 土木与环境工程学院，安徽 合肥 230088）

论模糊本体条件下的市政工程非开挖施工风险评价系统

周德勇

（安徽新华学院 土木与环境工程学院，安徽 合肥 230088）

社会经济的发展与进步，为我国市政工程施工项目的发展带来了极大的推动作用，在一定程度上满足了社会发展的需要.但是，还有一定的问题经常出现在市政工程非开挖施工风险评价中，因此，在提升风险评价的共享性和可理解性的过程中应用模糊本体法是非常关键的.所以，在模糊本体的基础上，将市政工程非开挖施工风险评价系统建立起来是非常必要的，进而，文章通过下文对相关方面内容进行了细致的探究，为促进我国市政工程更好的发展提供一定的理论和技术支撑.

模糊本体条件；市政工程；非开挖施工风险；评价系统

在施工城市管道时，非开挖技术是其中一种非常重要的技术措施，由于在市场工程建设时，可以降低对环境、周边建筑结构和市民正常生活的不良影响和破坏程度.所以，在国内外都得到了广泛的应用，近些年，也开始在国内普及.尽管该项技术有着诸多的优点，然而也伴随着相应的风险，因此，面对这种情况，应用模糊本体条件评价市政工程非开挖施工风险是非常必要的.

1 评价体系的基本架构探究

进入新的世纪以来，各项技术不断发展与强大，非开挖技术在今后必须要往自动导向纠偏、全程可视化监控和计算机全遥控的可自动测量记录方向发展.合理的编制市政工程非开挖施工风险评价体系，其一，对市政工程施工方的相关需要能够给予满足，而且，还能够共享非开挖施工风险评价知识.经过的大量的实践，对非开挖施工风险评价模糊领域本体不断进行强化，这样才可以把工程的管理水准从根本上提升.

该体系的主要设计思想为：

（1）将相关的模糊领域本体在市政工程非开挖施工领域专家的协助下构建起来.

（2）在风险管理专家和领域专家的协助下，将有关的评价模型和评价指标体系构建起来，构建评价规则库.

（3）收集和市政工程非开挖相似的东西，同时借助组建的相关本体，凭借所设的形式，向元数据库中存储收集到的数据.

（4）按照评价知识库匹配元数据库中的数据，完成一定的规则推理，将模糊综合评价结果得出来，然后传递给客户.

下图为系统总设计图：

由上图可知，实现该体系时，有 4 个重要方面，所以，需要扎实的进行掌握.

2 该体系的实现过程

2.1 生成模糊领域本体

在有关领域专家大的指导下，有机的结合起模糊逻辑理论和本体论，通过属性、关系、定义概念、相关隶属度和实例等将一个层次结构明晰的语义模型为信息及信息本身建立起来，即为模糊领域本体.如下图所示：

通过上图能够发现，建立非开挖施工模糊领域本体，应该在有关专家的引导下，将领域本体构建起来，再同模糊逻辑理论的知识结合起来.

（1）建立领域本体.对非开挖施工风险评价的要求一定要给予满足，涵盖施工中主要风险结果、造成的损失、非开挖施工的主要风险因素等内容.孔内事故、技术规范、施工技术协调、合同签订、工程地质地基条件、水文气象条件、施工准备、履行风险等.

（2）分析模糊形式概念.对施工实时信息同国家标准和专家观点的相关性要充分的进行考虑，将这种关联性通过概念层次结构表达出来.首先，预处理实时施工信息，将关键短语和关键词从中抽取出来，与领域本体结合起来，对这些关键词的关系、隶属度和属性等要明确的进行了解.

（3）聚类模糊概念.通过计算概念间的模糊相似性，将相应的基础概念模糊相似矩阵构建起来，将概念的亲疏关系采用数学方法定量确定出来，类聚别的模糊概念.比如，一旦形式概念 A 存在于形式聚类 U 中，概念 a 与 A 相类似，这样也认为在 U中包含着 a，简单的概念聚类即为这种类型.聚类里面 a和 A 有无相似，可以应用相似度阈值和模糊集相似性的计算来确定处两者的相似度.

2.2 建立模糊评价规则库

将各种收集到的规则存储到模糊评价规则库中，本体间或者本体模糊信息的传递规则应该被包含于此规则库中，在有关规则的基础上，定制模糊，具有极高的扩展性和包容性.其一，在现存的市政工程非开挖施工风险评价结果的基础上，将有关的风险评价体系构建起来，对层次分析法进行使用，将每个指标的权重计算出来，构建评价指标规则模型；其二，将评价指标规则库作为前提，将市政工程非开挖施工风险模糊综合评价模型构建起来.以理论的角度出发分析，只要输入了施工实时信息，预处理了这些信息后，将非开挖施工风险的大小就能够利用系统自动计算出来.

2.3 建立模糊本体推理规则

该系统中的模糊推理工作程序为：在输入了实时施工信息后，通过相应的数据预处理后，将此数据的综合值得出来.之后，将模糊评价规则库和元数据库中存储的数据进行匹配，将隶属度值计算出来，紧接着在最大隶属度原则基础上，将最终的评价结论得出来，向用户们提供.

2.4 完善和更新知识库

由专业人员对经验数据的整理和非开挖工程领域业务的整理得出了最初的知识库，具有相应的不确定性和主观性，所以，需要不断的开发和扩展模糊标题知识库.首先，将初步的本体框架确定出来，构建核心本体，之后在此基础上，施工风险评价工作每执行一次，都向最后更新的知识库中调入，通过风险的跟踪和策划，结合概念聚类、关联规则和模式匹配等处理技术，将新的关系和概念在开展的非开挖工程实施的过程中获取出来.这样，一些新输出和输入的数据也会被系统所获取，加之很多技术人员经验比较丰富，他们也可以根据主观经验进行判断，在经过一定的比较后，对预置参数，工程管理人员就可以随时的去调整.例如风险等级识别、风险值计算参数和风险概率的调整，应急计划和预控对策等.及时扩充和更新数据库，进而对核心本体不断的扩充，将更丰富的领域知识识别出来，对非开挖施工风险模糊本体不断进行完善.

3 工程案例分析

3.1 工程状况

平坦的洪冲积平原为拟建道排桥梁场地的基本特征.低液限粉质粘土、砂类土、第四系全新统早期沉积的低液限粉土构成了勘探深度范围内的主要土质类型.孔隙潜水为地下水基本类型，因为存在枯水期，可以根据提升 1米考虑丰水期状况，按照提升 0.5 米考虑贫水期水位.

在接收井和顶管工作坑四周距井壁1米的位置，将两排水泥土搅拌桩止水兼支护设置出来，按照具体情况，在接受坑和顶管工作坑深度的两倍处设置水泥搅拌桩，平均桩径 500 毫米，桩长为 14米，单桩咬合 15 厘米，每侧咬合 7.5 厘米，350 毫米的有效间距，在打入持力层的 0.5 米以上控制水泥搅拌桩，将强度等级为 32.5 级之上的一般硅盐酸水泥作为固化剂，水泥的用量控制在 60 千克每米，1：0.5 的水灰质量，工艺类型为两喷四搅，将减少水、节省水泥和早强的水泥作为外参剂.考虑到接收井东侧或者雨水工作坑东侧存在动载交通，将网片或者钢筋骨架加入到东侧打设双排水泥土搅拌桩中，将型钢支护加入到双排水泥土搅拌桩中.表 1为所采用的主要施工设备.

3.2 建立风险评价系统

在构建施工风险评价系统的基本设计思想时，基于模糊本体的市政工程.将下列评价体系构建起来：

表1

（1）将有关的模糊领域本体在市政工程非开挖施工领域专家的帮助下建立起来.

（2）在风险管理专家和领域专家的协助下，将施工风险、机械设备及材料的使用风险、天气风险和设计风险评价指标构建起来，将多个二级评价指标建立起来.

之后，将以下的模糊风险评价模型构建起来，由三个层次构成了该模型，方案层 A 为第一层，准则层 B 为第二层.（m＝1—5），指标层 Cn（n＝1，2，3……22）为第三层.设 y 是模糊隶属度，假设该值为（0/10%、0.5/90%、0.2/30%）为 y，高风险用风险率为90%表示，高风险的程度为 60%的风险率，按照这种形式递推.模糊运算也应该为这种运算的基本特征.将模糊矩阵 S 和 R 设置出来，两种取大为并运算定义 S 和 R，两中取小为 S 和 R 的交运算，C＝S×R 为模糊矩阵的乘积定义，并且，就一个工程项目的风险评价情况而言，U＝{u}为其风险因素；各评价指标的权重和评价指标集分别是：w1、w2…wn.可以用模糊乘积W·U表示工程项目的风险评价问题.

（3）对相似工程施工的相关信息进行收集，按照所设定的格式将收集到的数据存储到元数据库中，将对比信息构建起来.

（4）将评价知识库和元数据库中的数据相匹配，将模糊综合评价结果得出来.根据该案例，将五个最大的风险因素依次获取出来：将存在的遗漏和缺陷设计出来、没有对现场的具体情况进行考虑、存在着不够恰当的施工安全措施、劣质材料和技术质量管理不到位.

4 结语

通过现阶段市政工程非开挖施工风险评价中存在的问题，用户可以按照给出的结果，合理的构建起对应的解决对策，将工程质量从根本上提升上来.并且，在评价体系中，将评价的相关环节应该有效的融入进去，使知识库能够有效的被强化.只有这样才能够有效的促进我国市政工程向着标准化的方向迈进.对于眼下的具体施工状况，相关部门可以很好的完成相应的评价活动，为今后工作更加顺利的展开打下良好的基础.将隐形评价知识找出来.在此前提下，知识库、信息库不断更新与发展，将一个具备优异交互性的复杂评价系统和信息集成系统能够逐渐的构建起来，进而确保能够更加有效的服务于客户，促进市政工程项目施工更好的发展.

〔1〕王霞，李功振.基于模糊本体的水环境评价系统的研究[J].安徽农业科学，2011（06）.

〔2〕杨洪镅.基于模糊本体的市政工程非开挖施工风险评价系统研究[J].太原理工大学学报，2011（07）.

〔3〕沈华,马保松,吴浪辉,肖威.水平定向钻穿越工程的项目风险评价[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2010(03).

〔4〕谢雄耀,杜军,黄宏伟,张广兴.非开挖施工中风险概率估价方法分析 [J]. 地下空间与工程学报，2006(01).

TU990.3

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2015 年 10 月 23 日