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基于云模型的基坑工程安全风险模糊综合预警摘要：针对基坑工程预警中风险因素模糊性和随机性共存的特点提出了一种基于云模型的模糊综合预警法采用云模型将常规模糊综合评判法中的隶属度代替充分表征风险等级的模糊性和随机性预警结果更加客观且符合实际情况为基坑工程风险预警提供了一种更加可行的预警方法。关键词：云模型；基坑工程；风险预警中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2015）130197020引言随着基坑开挖规模和深度的增大以及地质环境的复杂多样性基坑工程施工风险性逐步增加严重威胁到施工人员安全与邻近建筑物安全。在利用实际监测数据的基础上如何对基坑工程施工风险进行预警是一个亟待解决的问题。文献[1]提出了复杂环境中基坑安全风险预警标准设计方法但没有针对基坑主要风险事故给出相应的预警方法。文献[2]对深基坑工程开挖期的主要风险事故发生的概率和后果进行了分级但概率、风险度和权重等均由专家确定风险预警结果过于主观。文献[3]提出了以风险跟踪和风险预警为主导的风险控制方法但方法仍以主观估计法为主没有充分利用监测数据本文提出一种基于云模型的模糊综合预警方法在利用实际监测数据的基础上对基坑工程风险进行预警。1基坑工程安全风险预警指标预警指标的选取需要选择可以监测的定量指标才可实现实时预警的目标。基坑工程开挖时容易出现两类严重事故即塌方和流沙事故。本文给出的方法适用于对两类事故分别进行预警对两类主要事故分别给出预警指标。文献[4]给出了两类基坑风险事故的警兆根据事故警兆选择预警指标。塌方是指边坡意外塌陷当土坡受力超过其土层结构粘结力时就发生塌陷。任何土质的边坡都可能塌陷但塌陷的发生和范围等与土质结构、土中含水量雨季及含水量高的软土塌方风险大。可以监测的重要预警指标有地下水位、土的渗透性、土的含水量、抗剪强度、土的应力、降雨量。流沙是在基坑开挖至一定深度（一般在地下水位以下）并采用坑内抽水方式时出现坑底或坑侧不断有大量砂土涌出的现象。可以监测的预警指标有粘粒含量、粉粒含量、土的不均匀系数、土的天然孔隙比、土的天然含水量、基坑挖深超过水位线的深度。2模糊综合预警的基本原理模糊综合预警是较常用的预警方法。该方法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价即用模糊数学对受到多种因素制约的预警对象做出一个综合预警结果常规步骤如下：（1）建立预警指标集用U={u1u2…un}表示。（2）建立警度判断集即由评价者对预警对象可能做出的各种总的评价结果的集合用V={v1v2…vn}表示。（3）进行单指标评价。请N位专家对单个指标进行评价设xij（k）是第K个专家认为的评价对象按第i个因素Ui获得第j个评语vj的隶属度得到平均隶属度rij=∑nk=1x（k）ij/N由此可以得到隶属度矩阵R=（rij）n×m。（4）确定权重集A=（a1a2…an）。（5）利用模糊合成算子计算B=A。R=（b1b2…bn）。根据最大隶属度原则选择集合B中最大值bi所对应（v1v2…vn）的vi作为最终预警结果。模糊综合预警结果清晰系统性强适合各种非确定性问题的解决但常规的模糊综合预警对专家经验依赖较强因此得到的预警结果有较强的主观性缺乏对定量数据的利用。而且无论从评价论域的选择到综合隶属度矩阵的产生都存在模糊性与随机性例如在基坑工程风险预警中土的天然含水率大于30%则有可能发生流沙事故这种事故判断难免存在偶然、随机因素。如果专家数量较少模糊性与随机性将不能得到很好的体现。本文使用云模型弥补常规模糊综合预警模型的不足以云模型代替隶属函数兼顾随机性与模糊性且利用定量数据不采用专家评分的方式得到隶属度矩阵。3基于云模型的模糊综合预警模型构建3.1云模型的基本原理1995年我国学者李德毅教授提出云模型解决了传统方法难以兼顾随机性与模糊性的难题其核心即定性语言值与定量化表示之间的转化。云的基本概念如下：U为确定数值代表的定量论域T为U上的定性概念元素x（x∈U）是定性概念T的一次随机实现x对T的隶属度μ（x）∈[01]是一个有稳定倾向的随机数则T在论域U到区间[01]上的映射在数域空间上的分布即成为云。若U为一维论域每一个x的在论域空间坐标及其对概念的确定度的数值对即为一个云滴。云模型的整体特性可用Ex（期望值）、En（熵）和He（超熵）这3个数值来表征它们能够定量化反映定性知识的特性。Ex（期望值）表示的是定性概念在论域的中心值En（熵）反应论域中可以被定性概念所接受的数值范围熵越大定性概念越模糊。He（超熵）是熵的熵代表了云滴的离散程度。3.2基