考慮多因素相互作用的基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型研究_本科畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，多數(shù)城市正在修建或者即將修建地鐵。但是由于地鐵施工受到周?chē)绊懚?，地鐵隧道施工風(fēng)險(xiǎn)具有多樣性和多層次性。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析法，對(duì)地鐵隧道基坑施工過(guò)程中的成本風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、失效風(fēng)險(xiǎn)等各方面展開(kāi)系統(tǒng)的分析和研究。并在此基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行敏感性分析并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。</p><p&g

2、t;　　本文采用網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)基坑風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，首先將所有的風(fēng)險(xiǎn)因素歸納為施工工藝風(fēng)險(xiǎn)、施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和基坑本體風(fēng)險(xiǎn)，每個(gè)分類都有六到七個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素，在此基礎(chǔ)上對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的相互影響關(guān)系確定，根據(jù)影響關(guān)系通過(guò)計(jì)算確定權(quán)重。權(quán)重確定后就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算來(lái)得到結(jié)果。其結(jié)果有未加權(quán)超矩陣，加權(quán)超矩陣和極限超矩陣。根據(jù)目的在其中選擇所需要的矩陣進(jìn)行歸納分析得出結(jié)論。</p><p>　　在結(jié)果中，未加權(quán)超矩陣反映

3、了各個(gè)元素組內(nèi)部及之間的相互影響關(guān)系，由此判斷各元素組內(nèi)的影響程度大小比較。加權(quán)超矩陣是把有限于子系統(tǒng)內(nèi)部指標(biāo)之間的影響作用置于整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中統(tǒng)一進(jìn)行考慮。加權(quán)超矩陣反映了各指標(biāo)之間直接影響作用的排序。極限超矩陣和加權(quán)超矩陣一樣都是考慮了子系統(tǒng)內(nèi)部指標(biāo)至于整個(gè)系統(tǒng)之中的影響，但極限超矩陣則是在考慮了各指標(biāo)之間直接影響作用后再考慮其間接影響的一個(gè)總的影響程度大小比較。</p><p>　　對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，我們可以

4、從中得出相應(yīng)的結(jié)論。在基坑施工中對(duì)于基坑而言，對(duì)其影響最大的因素是什么，哪一類因素組對(duì)基坑的影響最大。借此我們可以針對(duì)性的提出預(yù)防和控制措施。</p><p>　　關(guān)鍵詞：基坑，風(fēng)險(xiǎn)因素，網(wǎng)絡(luò)分析法，相對(duì)權(quán)重，施工期</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development

5、of our economy, most of the city is being built or will build the subway. But because the subway construction by the surrounding influence, subway tunnel construction risk has the diversity and multi-level. Application o

6、f network analysis method, analysis and Study on the process of system of subway tunnel in foundation pit construction cost risk, environmental risk, the risk of failure and other aspects. And on this basis, conduct sens

7、itivity analysis of the risk fact</p><p>　　The network analysis method was adopted to analyze the risk of excavation, first of all risk factors into risk, construction technology, construction of environment

8、al risk and operational risk risk foundation ontology, each category has six to seven risk factors, on the basis of risk because of the mutual effects between calculated and determined according to the determined, weight

9、 effect relationship. Weights can then calculated results of data. The results are unweighted Super-matrix, weighted</p><p>　　In the result, the unweighted Super-matrix reflects the interaction within the va

10、rious elements of the relationship between the group and, thus determine the degree of each element in the group. The weighted Super-matrix is limited to between internal index subsystem effect in the whole system of uni

11、fied consideration. The weighted Super-matrix reflects the index between direct influence ranking. The limit Super-matrix and the weighted Super-matrix are considered the effect of internal index sys</p><p>

12、　　Analysis of the results, we can draw the corresponding conclusions from. In the construction of foundation pit for foundation pit, the largest impact on the effect of what is, what kind of factors on the pit maximum. T

13、hus we can put forward prevention and control measures.</p><p>　　Key words: foundation ditch, risk factor, Analytic Network Process, relative weight, construction period</p><p><b>　　目 錄&l

14、t;/b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1選題背景1</b></p><p>　　1.1.1 我國(guó)地鐵發(fā)展概述1</p><p>　　1.1.2武漢地鐵概述1</p><p>　　1.1.3地鐵基坑施工介

15、紹3</p><p>　　1.2地鐵基坑風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3地鐵基坑風(fēng)險(xiǎn)分析研究現(xiàn)狀5</p><p>　　1.3.1 故障樹(shù)分析法5</p><p>　　1.3.2 實(shí)地調(diào)查法5</p><p>　　1.3.3 層次分析法6</p><p><b>

16、　　1.4本章小結(jié)7</b></p><p>　　第二章 ANP的理論基礎(chǔ)與研究8</p><p>　　2.1 AHP概述8</p><p>　　2.2 ANP的介紹10</p><p>　　2.2.1結(jié)構(gòu)原理11</p><p>　　2.2.2 優(yōu)勢(shì)度11</p><p&

17、gt;　　2.2.3超矩陣與加權(quán)超矩陣12</p><p>　　2.2.4元素權(quán)重的確定15</p><p>　　2.2.5ANP決策步驟16</p><p>　　2.3ANP的基本步驟及與AHP的比較研究17</p><p>　　2.3.1ANP模型確定權(quán)重的基本步驟17</p><p>　　2.3.2AN

18、P和AHP的定性比較17</p><p>　　2.4本章小結(jié)18</p><p>　　第三章 地鐵基坑工程風(fēng)險(xiǎn)管理與理論20</p><p>　　3.1基坑工程發(fā)展現(xiàn)狀20</p><p>　　3.2基坑工程風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源20</p><p>　　3.3基坑工程風(fēng)險(xiǎn)介紹21</p><p&g

19、t;　　3.3.1施工工藝風(fēng)險(xiǎn)22</p><p>　　3.3.2施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)23</p><p>　　3.3.3施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)24</p><p>　　3.3.4基坑本體風(fēng)險(xiǎn)24</p><p>　　3.4 本章小結(jié)25</p><p>　　第四章 基坑風(fēng)險(xiǎn)因素相互影響分析26</p>&l

20、t;p>　　4.1相互影響分析26</p><p>　　4.1.1 施工工藝風(fēng)險(xiǎn)26</p><p>　　4.1.2 施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)26</p><p>　　4.1.3 施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)27</p><p>　　4.1.4 基坑本體風(fēng)險(xiǎn)27</p><p>　　4.2本章小結(jié)28</p>&l

21、t;p>　　第五章 基于ANP理論的地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)模型計(jì)算29</p><p>　　5.1風(fēng)險(xiǎn)因素相互影響關(guān)系分析30</p><p>　　5.2風(fēng)險(xiǎn)因素ANP模型的建立33</p><p>　　5.3建立兩兩比較判斷矩陣34</p><p>　　4.4測(cè)算及評(píng)價(jià)39</p><p>　　4.4.1

22、未加權(quán)的超矩陣39</p><p>　　4.4.2加權(quán)超矩陣44</p><p>　　4.4.3極限超矩陣49</p><p>　　4.5最終權(quán)重比較54</p><p>　　5.6 本章小結(jié)56</p><p><b>　　第六章 結(jié)論57</b></p><p&

23、gt;<b>　　致謝59</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)60</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1選題背景</b></p><p>　　隨著城市人口的不斷增加和城市建筑物的密集，

24、城市交通網(wǎng)絡(luò)的壓力越來(lái)越大，一直不能得到有效的緩解?？瓦\(yùn)系統(tǒng)中，地鐵交通不會(huì)與地面交通產(chǎn)生沖突，不存在交通擁擠的情況，不會(huì)晚點(diǎn)，相對(duì)于地面交通其運(yùn)量大，乘坐舒適方便。以上的優(yōu)點(diǎn)使其成為解決城市交通問(wèn)題最合理的方法。</p><p>　　1.1.1 我國(guó)地鐵發(fā)展概述</p><p>　　世界上首條地下鐵路系統(tǒng)是在1863年英國(guó)開(kāi)通的“倫敦大都會(huì)鐵路”，其是為了解決當(dāng)時(shí)倫敦的交通堵塞問(wèn)題而建。

25、現(xiàn)存最早的鉆挖式 地下鐵路則在1890年開(kāi)通，亦位于倫敦，連接市中南部地區(qū)。最初鐵路的建造者計(jì)劃使用類似纜車(chē)的推動(dòng)方法，但最后用了電力機(jī)車(chē)，使其成為第一條電動(dòng)地下鐵。早期倫敦市內(nèi)開(kāi)通的地下鐵亦于1906年全電氣化[1]。</p><p>　　近年來(lái)，隨著我國(guó)城市規(guī)模的迅猛發(fā)展，為了解決城市居民出行困難的問(wèn)題，我國(guó)開(kāi)始大理發(fā)展城市軌道交通，地鐵建設(shè)規(guī)模以及其發(fā)展速度居于世界第一。</p><p&

26、gt;　　隨著1965年7月北京地鐵一號(hào)線一期工程的開(kāi)工，我國(guó)就此拉開(kāi)了地鐵建設(shè)的序幕。截止至2010年底，中國(guó)已建成城市軌道系統(tǒng)的城市除了北京、上海、廣州外還有大連、南京、長(zhǎng)春、武漢等城市，其中，北京市已經(jīng)投入使用的城市軌道運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到了336公里，上海市更是達(dá)到了426公里，其他城市的軌道運(yùn)營(yíng)里程最多的也達(dá)到了222公里。</p><p>　　金融危機(jī)爆發(fā)后，我國(guó)擬定投入將近4萬(wàn)億的資金到城市軌道交通中，使我

27、國(guó)幾個(gè)主要城市加快了城市軌道交通的步伐，城市軌道系統(tǒng)建設(shè)將在較長(zhǎng)的時(shí)間里成為我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)投資的重點(diǎn)之一。目前，我國(guó)已經(jīng)上報(bào)城市軌道交通計(jì)劃的33個(gè)城市中，28個(gè)城市已獲審批。按照現(xiàn)在的規(guī)劃，我國(guó)2015年地鐵建設(shè)投資規(guī)劃額將達(dá)到1.1568萬(wàn)億人民幣，總里程達(dá)到2400公里。而到了2020年，地鐵建設(shè)投資規(guī)劃額會(huì)達(dá)到3.8萬(wàn)億人民幣，總里程達(dá)到6100公里[2]。</p><p>　　1.1.2武漢地鐵概述<

28、;/p><p>　　武漢市是湖北省的省會(huì)，是中國(guó)中部地區(qū)最大都市及唯一的副省級(jí)城市。世界第三大河長(zhǎng)江及其最大的支流漢江橫貫市區(qū)，將武漢分為武昌、漢口、漢陽(yáng)三鎮(zhèn)鼎立的格局。武漢素有“九省通衢”的美稱，常住人口978萬(wàn)，如果包括81所高校及暫居人口的話，武漢市總?cè)丝谝淹黄?250萬(wàn)大關(guān)。在如此多的人口下，城市的地面交通面臨的壓力可想而知，發(fā)展城市軌道交通來(lái)緩解城市交通壓力迫在眉睫。而利用地下空間向地下發(fā)展城市交通則是未來(lái)

29、城市建設(shè)的主旋律。</p><p>　　相比于國(guó)內(nèi)其他一線城市的軌道交通，北京地鐵歷史悠久，上海地鐵磁懸浮先進(jìn)，廣州地鐵網(wǎng)完善迅速，這些使武漢地鐵建設(shè)進(jìn)度顯得嚴(yán)重滯后。作為中國(guó)中部最大都市，武漢長(zhǎng)期以來(lái)都未能成功修建地鐵，一是因?yàn)榈罔F建設(shè)的成本過(guò)高，沒(méi)有相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力；二是因?yàn)槭艿搅宋錆h復(fù)雜的水文地質(zhì)條件限制，地下水位過(guò)高，水量豐富，不適合修建地鐵。因此在武漢地鐵2號(hào)線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)之前，武漢城市軌道交通系統(tǒng)只有一條1

30、號(hào)線輕軌在運(yùn)行。然而，輕軌占用的土地面積大，噪音污染嚴(yán)重，這些因素促使了武漢城市軌道交通需要向地鐵進(jìn)軍的必要性。</p><p>　　武漢軌道交通2號(hào)線是我國(guó)首條穿越長(zhǎng)江的地鐵。武漢市“兩江分割，三城四岸，鼎立發(fā)展，各具特色”的經(jīng)濟(jì)地理特點(diǎn)，決定了該市交通的最大瓶頸是過(guò)江交通。是我國(guó)首條穿越長(zhǎng)江的地鐵。為此，該市規(guī)劃了地鐵2號(hào)線，首要解決城市跨江交通難題，緩解長(zhǎng)江一、二橋的交通壓力。 承擔(dān)50%公交過(guò)江交通客運(yùn)量

31、2號(hào)線一期工程于2006年8月28日正式開(kāi)建，起于漢口金銀潭，止于武昌光谷廣場(chǎng)。預(yù)計(jì)到2015年，軌道交通每天輸送126萬(wàn)人次，其中地鐵二號(hào)線占去一半。2012年12月11日，地鐵2號(hào)線隧道工程通過(guò)評(píng)審，于2012年12月28日通車(chē)試運(yùn)營(yíng)。</p><p>　　由于武漢特殊的地質(zhì)條件，在施工過(guò)程中需要解決巖溶地面塌陷、地下水作用、軟土變形三大工程地質(zhì)問(wèn)題。為了滿足盾構(gòu)施工的需要，武漢地鐵2號(hào)線選擇了礦山法施工，因

32、此在一些區(qū)段，地鐵站建得比較深。由于武漢人口眾多，爆破方案會(huì)造成微型地震，引起大量群眾的恐慌，地鐵建設(shè)過(guò)程中也就把爆破方案取消了。礦山法最怕的就是隧道坍塌，施工員介紹：“挖一般留一半?！钡V山法施工也怕遇到瓦斯等有害氣體。施工方專門(mén)到外地購(gòu)回一臺(tái)小巧的氣體檢測(cè)報(bào)警器，可檢測(cè)瓦斯等14種氣體。2號(hào)線中的過(guò)江隧道也是中國(guó)首條穿越長(zhǎng)江的地鐵隧道。這條過(guò)江隧道是武漢地鐵2號(hào)線的控制性工程，位于武漢長(zhǎng)江大橋和武漢長(zhǎng)江隧道之間，隧道長(zhǎng)約3100m，其

33、中過(guò)江段長(zhǎng)1300m，為雙洞雙線，建成后預(yù)計(jì)使用100年，可抗6級(jí)地震，能抵御300年一遇的長(zhǎng)江洪水。</p><p>　　1.1.3地鐵基坑施工介紹</p><p>　　基坑工程的安全應(yīng)包括基坑本體安全、主體結(jié)構(gòu)地基及樁基安全、環(huán)境安全（包括相鄰地面道路和建筑物、地下管線等設(shè)施的安全）</p><p>　　地鐵基坑開(kāi)挖一般采用分段分層。</p>&l

34、t;p><b>　　1）分層開(kāi)挖</b></p><p>　　這是應(yīng)用最廣泛的一種方法，即從岸坡頂部起分梯段逐層下降開(kāi)挖。主要優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，用一般機(jī)械設(shè)備可以進(jìn)行施工。對(duì)于爆破巖塊大小，減小巖坡的振動(dòng)影響，均較容易控制，施工技術(shù)較簡(jiǎn)單，岸坡防護(hù)和加固（例如錨噴等）也易于進(jìn)行。</p><p>　　岸坡開(kāi)挖時(shí)，如果山坡較陡，修建道路很不經(jīng)濟(jì)或根本不可能時(shí)，則可用

35、豎井出渣或?qū)⑹朴诎镀履_下，即將道路通向開(kāi)挖工作面是最簡(jiǎn)單的方法。岸坡開(kāi)挖量大時(shí)，采用隧道出渣法，可滿足高強(qiáng)度開(kāi)挖的要求。當(dāng)岸坡陡峭無(wú)法修建道路，而航運(yùn)、過(guò)木或其他原因在截流前不允許將巖渣推入河床內(nèi)時(shí)，可采用豎井出渣法。</p><p><b>　　2）分條開(kāi)挖</b></p><p>　　以前開(kāi)挖基坑的分條方式為土條的中線與地鐵隧道基本平行，開(kāi)挖時(shí)地鐵隧道的回彈較

36、大。工程施工中，為減小各條土體開(kāi)挖對(duì)地鐵隧道的影響，基坑土條與隧道成斜交，基本垂直。這種分條方式相當(dāng)于土條中只有一部分土體開(kāi)挖會(huì)對(duì)隧道回彈產(chǎn)生較大的影響，同分層開(kāi)挖法相比，相當(dāng)于減小了地鐵隧道上部的卸荷量，從而使得隧道的回彈量小些。</p><p>　　1.2地鐵基坑風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　地鐵的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省土地、減少噪音、減少干擾、節(jié)約能源、減少污染，與其他城市交通工具相比，地

37、鐵還顯得運(yùn)量大而且速度快。地鐵的優(yōu)點(diǎn)是巨大的，其缺點(diǎn)也是較為明顯的。一是建造成本高，由于要鉆挖地底，地下建設(shè)成本比建于地面高。二是前期時(shí)間長(zhǎng)，建設(shè)地鐵的前期時(shí)間長(zhǎng)是由于需要進(jìn)行規(guī)劃和政府審批，有時(shí)甚至還需要試驗(yàn)。從醞釀到破土動(dòng)工就需要一段非常長(zhǎng)的時(shí)間。在施工過(guò)程中，隧道開(kāi)挖和基坑施工也需要較長(zhǎng)的時(shí)間去完成。</p><p>　　地鐵對(duì)于雪災(zāi)和冰雹等的抵御能力較強(qiáng)。但對(duì)地震、水災(zāi)、火災(zāi)等的抵御能力很弱。為此自地鐵出

38、現(xiàn)以來(lái)，工程師們就不斷持續(xù)研究如何提高地鐵的安全性能。</p><p>　　運(yùn)營(yíng)期地鐵若出現(xiàn)事故，造成的影響將是無(wú)法挽回的巨大損失，要避免這些損失，在地鐵施工過(guò)程中就應(yīng)當(dāng)將這些因素排除掉。而對(duì)地鐵施工最重要的就是基坑施工了。</p><p>　　風(fēng)險(xiǎn)管理的理論研究，源于我國(guó)的共同海損制度。但是知道上個(gè)世紀(jì)的70年代以后，才真正將風(fēng)險(xiǎn)分析應(yīng)用于隧道及地下工程領(lǐng)域中，并取得了一定效果。我國(guó)城市

39、地鐵領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)管理起步較晚，因此風(fēng)險(xiǎn)管理的理論還需逐步完善與提高。</p><p>　　早在上個(gè)世紀(jì)30年代，Terzaghi等人已經(jīng)開(kāi)始研究基坑工程中的巖土工程問(wèn)題，提出了預(yù)估挖方穩(wěn)定程度和支撐荷載大小總應(yīng)力法。在之后的時(shí)間里，世界各國(guó)的大量學(xué)者都投入了研究，并不斷地在這一領(lǐng)域取得了豐碩的成果?；庸こ淘谖覈?guó)進(jìn)行廣泛的研究是始于上世紀(jì)70年代末，那時(shí)我國(guó)的改革開(kāi)放方興未艾，基本建設(shè)如火如荼，高層建筑不斷涌現(xiàn)，相

40、應(yīng)的基坑埋深不斷增加，開(kāi)挖深度也就隨之不斷發(fā)展；特別是到了90年代，大多數(shù)城市都進(jìn)入了舊城改造階段，在繁華市區(qū)進(jìn)行深基坑開(kāi)挖給這一古老的課題提出了新的內(nèi)容，那就是如何控制深基坑開(kāi)挖的環(huán)境效應(yīng)問(wèn)題，從而進(jìn)一步促進(jìn)了深基坑開(kāi)挖技術(shù)的研究與發(fā)展，產(chǎn)生了許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，眾多的新施工工藝也不斷付諸實(shí)施[3]。</p><p>　　基坑施工的早起開(kāi)挖通常采用放坡形式，可是隨著開(kāi)挖深度的增加，放坡空間受到限制，從而產(chǎn)生

41、了圍護(hù)開(kāi)挖。雖然現(xiàn)在維護(hù)形式已經(jīng)發(fā)展到了數(shù)十種，但是從基坑圍護(hù)機(jī)理來(lái)講，基坑圍護(hù)方法的發(fā)展從最先有放坡開(kāi)挖，后來(lái)有了懸臂圍護(hù)、拉錨圍護(hù)、組合型圍護(hù)[4]。</p><p>　　基坑工程不僅需要巖土工程的知識(shí)，也需要結(jié)構(gòu)工程的知識(shí)，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，它需要巖土工程與結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員密切配合?；庸こ躺婕巴亮W(xué)中穩(wěn)定、變形及滲流三個(gè)基本課題，三者相融在一起，需要綜合處理；同時(shí)，基坑開(kāi)挖勢(shì)必引起周?chē)鼗械叵?/p>

42、水位的變化和應(yīng)力場(chǎng)的變化，導(dǎo)致周?chē)鼗馏w的變形，對(duì)相鄰建筑物、構(gòu)筑物地下管線產(chǎn)生影響[5]。</p><p>　　該設(shè)計(jì)主要研究深基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)，故主要列出了深基坑工程的主要特點(diǎn)：</p><p>　　1）建筑傾向高層化，基坑向大深度方向發(fā)展；2)基坑開(kāi)挖面積大，長(zhǎng)度與寬度有的達(dá)數(shù)百米，給支撐體系帶來(lái)了較大的難度；3)在軟弱的土層中，基坑開(kāi)挖會(huì)產(chǎn)生較大的位移和沉降，對(duì)周?chē)ㄖ?、市?/p>

43、建設(shè)和地下管線造成影響；4)深基坑施工工期長(zhǎng)，場(chǎng)地狹窄，降雨、重物堆放等對(duì)基坑穩(wěn)定性不利；5)在相鄰場(chǎng)地的施工中，打樁、降水、挖土及基礎(chǔ)澆筑混凝土等工序會(huì)相互制約與影響，增加協(xié)調(diào)工作的難度。</p><p>　　1.3地鐵基坑風(fēng)險(xiǎn)分析研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前我國(guó)國(guó)內(nèi)在基坑風(fēng)險(xiǎn)分析研究方面主要運(yùn)用的方法有：故障樹(shù)分析法、實(shí)地調(diào)查法以及層次分析法（AHP）。</p>&

44、lt;p>　　1.3.1 故障樹(shù)分析法</p><p>　　故障樹(shù)分析(FTA)技術(shù)是美國(guó)貝爾電報(bào)公司的電話實(shí)驗(yàn)室于1962年開(kāi)發(fā)的，它采用邏輯的方法，形象地進(jìn)行危險(xiǎn)的分析工作，特點(diǎn)是直觀、明了，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，可以做定性分析，也可以做定量分析。體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問(wèn)題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測(cè)性，它是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一[6]。</p><p>　　總的說(shuō)來(lái)，故障

45、樹(shù)分析法具有以下一些特點(diǎn)：它是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它對(duì)系統(tǒng)故障不但可以做定性的而且還可以做定量的分析；不僅可以分析由單一構(gòu)件所引起的系統(tǒng)故障，而且也可以分析多個(gè)構(gòu)件不同模式故障而產(chǎn)生的系統(tǒng)故障情況。由于故障樹(shù)是一種邏輯門(mén)所構(gòu)成的邏輯圖，因此適合于用電子計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算；而且對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的故障樹(shù)的構(gòu)成和分析，也只有在應(yīng)用計(jì)算機(jī)的條件下才能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　顯然，故障樹(shù)分析法也存

46、在一些缺點(diǎn)。其中主要是構(gòu)造故障樹(shù)的多余量相當(dāng)繁重，難度也較大，對(duì)分析人員的要求也較高，因而限制了它的推廣和普及。在構(gòu)造故障樹(shù)時(shí)要運(yùn)用邏輯運(yùn)算，在其未被一般分析人員充分掌握的情況下，很容易發(fā)生錯(cuò)誤和失察。例如，很有可能把重大影響系統(tǒng)故障的事件漏掉；同時(shí)，由于每個(gè)分析人員所取的研究范圍各有不同，其所得結(jié)論的可信性也就有所不同。</p><p>　　1.3.2 實(shí)地調(diào)查法</p><p>　　實(shí)

47、地調(diào)查是應(yīng)用客觀的態(tài)度和科學(xué)的方法，對(duì)某種社會(huì)現(xiàn)象，在確定的范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)地考察，并搜集大量資料以統(tǒng)計(jì)分析，從而探討社會(huì)現(xiàn)象。實(shí)地調(diào)查是在傳播研究范圍內(nèi)，研究分析傳播媒介和受傳者之間的關(guān)系和影響。實(shí)地調(diào)查的目的不僅在于發(fā)現(xiàn)事實(shí)，還在于將調(diào)查經(jīng)過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和理論探討，并形成假設(shè)，再利用科學(xué)方法到實(shí)地驗(yàn)證，并形成新的推論或假說(shuō)。</p><p>　　實(shí)地調(diào)查法有兩種：現(xiàn)場(chǎng)觀察法和詢問(wèn)法：</p><p

48、>　　1）現(xiàn)場(chǎng)觀察法是調(diào)查人員憑借自己的眼睛或借助攝像器材，調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)直接記錄正在發(fā)生的市場(chǎng)行為或狀況的一種有效的收集資料的辦法。其特點(diǎn)是被調(diào)查中是在不知曉的情況下接受調(diào)查的。</p><p><b>　　現(xiàn)場(chǎng)觀察法的類型：</b></p><p>　　a、直接觀察法，就是在現(xiàn)場(chǎng)憑借自己的眼睛觀察市場(chǎng)行為的方法</p><p>　　b、環(huán)境

49、觀察法，就是以普通人的身份對(duì)調(diào)查對(duì)象的所有環(huán)境因素進(jìn)行觀察以獲取調(diào)查資料的方法。</p><p>　　2）詢問(wèn)方法，是指將所調(diào)查的是想，以當(dāng)面電話或書(shū)面的形式向被調(diào)查者提出詢問(wèn)，以獲得所需的調(diào)查資料的調(diào)查方法。這是一種最常用的市場(chǎng)實(shí)地調(diào)查方法，也可以說(shuō)是一種特殊的人際關(guān)系或現(xiàn)代公共關(guān)系。正因如此，調(diào)查人員應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到。歐諾個(gè)過(guò)調(diào)查不僅要收集到被調(diào)查所期望的資料，而且還要在調(diào)查中給調(diào)查對(duì)象留下良好的印象，樹(shù)立公

50、司的形象，可能時(shí)應(yīng)該將被調(diào)查中作為潛在用戶加以說(shuō)服。</p><p>　　詢問(wèn)法包括直接訪問(wèn)法、堵截訪問(wèn)法、電話訪問(wèn)法、CATI法（計(jì)算機(jī)輔助電話調(diào)查）、郵案方法、固定樣本調(diào)查法。</p><p>　　然而，實(shí)地調(diào)研發(fā)對(duì)于地鐵基坑施工來(lái)說(shuō)并不是很合適，雖然后期會(huì)通過(guò)收集到的資料進(jìn)行分析，但是其主要是應(yīng)用于市場(chǎng)行為，在沒(méi)有真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上其方法可靠性不大。</p><p&

51、gt;　　1.3.3 層次分析法</p><p>　　層次分析法（AHP）是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。該方法是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于20世紀(jì)70年代初，在為美國(guó)國(guó)防部研究"根據(jù)各個(gè)工業(yè)部門(mén)對(duì)國(guó)家福利的貢獻(xiàn)大小而進(jìn)行電力分配"課題時(shí)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。</p&g

52、t;<p>　　層次分析法的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)性的分析方法、簡(jiǎn)潔實(shí)用的決策方法、所需定量數(shù)據(jù)信息較少。但他的缺點(diǎn)也有不少：不能為決策提供新方案；定量數(shù)據(jù)少、定性成分多，不易令人信服；指標(biāo)過(guò)多時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量大，且權(quán)重難以確定。</p><p><b>　　1.4本章小結(jié)</b></p><p>　　對(duì)我國(guó)地鐵進(jìn)行一個(gè)基本的了解，在此基礎(chǔ)上將武漢地鐵現(xiàn)狀與國(guó)內(nèi)其他一

53、線城市做比較。對(duì)基坑施工的現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，了解地鐵基坑風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)現(xiàn)在基坑風(fēng)險(xiǎn)分析的方法做調(diào)查，了解故障樹(shù)分析法、實(shí)地調(diào)查法、層次分析法的基本理論和步驟，通過(guò)理論分析判斷其在基坑風(fēng)險(xiǎn)分析中的不足之處。</p><p>　　第二章 ANP的理論基礎(chǔ)與研究</p><p><b>　　2.1 AHP概述</b></p><p>　　自1973年美國(guó)

54、匹茨堡大學(xué)Satty提出具有定型和定量分析功能的層次分析(AHP)后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其理論進(jìn)行了在深入的研究，在應(yīng)用上該方法更是得到了充分的利用，而且Satty也是在AHP的基礎(chǔ)上提出了網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP），因此在討論ANP方法之前我們有必要先對(duì)AHP進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述[7]。</p><p>　　用層次分析法（AHP）分析問(wèn)題一般經(jīng)過(guò)一下四個(gè)步驟：</p><p>　　1）建立層次結(jié)構(gòu)模型&l

55、t;/p><p>　　應(yīng)用AHP分析決策問(wèn)題是，首先要把問(wèn)題條理化、層次化，構(gòu)造出一個(gè)有層次的結(jié)構(gòu)模型。這些層次可以分為三類：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層。用連線表示上一層因素與下一層的聯(lián)系，因素與下一層存在完全層次關(guān)系，有時(shí)存在不完全層次關(guān)系。如圖2.1</p><p>　　圖2.1 層次分析法的結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　2）構(gòu)造判斷矩陣</b&g

56、t;</p><p>　　判斷矩陣是AHP工作的出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)造判斷矩陣是AHP的關(guān)鍵一步。架設(shè)在同一層次上有n個(gè)因素，對(duì)于給定的第i個(gè)和第j個(gè)因素相互比較判斷，便可得到一個(gè)表示相對(duì)重要性的數(shù)字,如此構(gòu)成n階互反矩陣判斷矩陣P。其中按表2-1所示“1~9標(biāo)度”得到的互反性矩陣引起可操作性強(qiáng)得到最廣泛的運(yùn)用。由矩陣?yán)碚摽梢宰C明P的特征根綜合，且最大特征根，其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)特征向量個(gè)分量的絕對(duì)值定義為各元素的權(quán)重。</

57、p><p>　　表2-1 1到9標(biāo)度</p><p>　　3）層次單排序及一致性檢驗(yàn)</p><p>　　判斷舉證A對(duì)應(yīng)于最大特征值的特征向量W，經(jīng)歸一化后即為同一層次相應(yīng)因素對(duì)于上一層次某因素相對(duì)重要性的排序權(quán)值，這一過(guò)程稱為層次單排序。</p><p>　　判斷矩陣是否合理需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。但判斷矩陣滿足任意時(shí)，我們稱矩陣P為一致性矩陣，此

58、時(shí)有，其他特征根均為0，對(duì)應(yīng)唯一的單位特征向量，這時(shí)即可精確地獲得我們所需要的權(quán)重。為了衡量判斷矩陣P的一致性，Satty建立了檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI檢查決策者判斷思維的一致性[8]：</p><p>　　顯然，當(dāng)時(shí)，CI=0，判斷矩陣完全一致；CI值越大，判斷矩陣的一致性越差。一般決策者判斷一致性的難度隨著判斷矩陣的階數(shù)的增大而增大，為了度量不同判斷矩陣是不是有足夠的一致性，引入判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指

59、標(biāo)RI。N階矩陣的平均已執(zhí)行指標(biāo)如表2-2所示[9]。</p><p>　　表2-2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI</p><p>　　隨后計(jì)算一致性比例CR：</p><p>　　當(dāng)CR＜0.10時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則應(yīng)對(duì)判斷矩陣作適當(dāng)修正。</p><p>　　4）層次總排序及一致性檢驗(yàn)</p><p&g

60、t;　　得到一組元素對(duì)其上一層中某元素的權(quán)重向量后，我們要得到各元素的排序權(quán)重，從而進(jìn)行方案選擇。</p><p>　　當(dāng)CR＜0.10時(shí)，認(rèn)為層次總排序結(jié)果具有較滿意的一致性并接受該分析結(jié)果。</p><p>　　對(duì)于多層次問(wèn)題其核心步驟如下：</p><p>　?。?）構(gòu)造自上而下的層次結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　?。?）

61、層次單排序。</b></p><p><b>　?。?）層次總排序。</b></p><p>　　2.2 ANP的介紹</p><p>　　Satty教授在層次分析法(AHP)的發(fā)展基礎(chǔ)上，于1996年提出了一種適應(yīng)非獨(dú)立遞階層次結(jié)構(gòu)，能夠解決存在內(nèi)部依存和反饋效應(yīng)的復(fù)雜系統(tǒng)的決策模型。由于網(wǎng)絡(luò)層次分析法中考慮了元素間的相互影響與支

62、配，更能準(zhǔn)確地描述現(xiàn)實(shí)世界中客觀事物之間的聯(lián)系，因而成為一種更加有效的決策方法。ANP是一個(gè)解決多準(zhǔn)則問(wèn)題的新工具，是在層次分析法（AHP）的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種定性與定量結(jié)合的系統(tǒng)決策分析方法。AHP與ANP面對(duì)的都是非結(jié)構(gòu)化的決策問(wèn)題，而這種問(wèn)題的決策又是決策問(wèn)題的絕大部分。ANP是由AHP發(fā)展而來(lái)，所以可以說(shuō)AHP是ANP的一個(gè)特例。</p><p>　　使用AHP有三個(gè)基本假定：</p><

63、;p>　　（1）不存在層次間的反饋支配作用；</p><p>　?。?）層次內(nèi)部元素之間不存在相互影響或支配作用；</p><p>　?。?）只有相鄰層次才有支配關(guān)系，跨層元素只有間接支配關(guān)系，沒(méi)有直接支配關(guān)系。</p><p>　　而使用ANP時(shí)則完全突破了這三個(gè)假定ANP將系統(tǒng)內(nèi)各元素的關(guān)系用累死網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示，而不再是簡(jiǎn)單的遞階層次結(jié)構(gòu)，他考慮了層次內(nèi)部元

64、素的一存和下層元素對(duì)上層元素的反饋影響。</p><p><b>　　2.2.1結(jié)構(gòu)原理</b></p><p>　　ANP系統(tǒng)元素分為兩個(gè)部分：第一部分是控制因素層，包括問(wèn)題目標(biāo)及決策準(zhǔn)則；所有決策準(zhǔn)則均被認(rèn)為是彼此獨(dú)立的，且只受目標(biāo)元素支配，控制因素中額可以沒(méi)有決策準(zhǔn)則，但至少有一個(gè)目標(biāo)；第二部分是網(wǎng)絡(luò)層，它是由所有受控制層支配的元素組組成的，其內(nèi)部是相互形象的網(wǎng)

65、絡(luò)結(jié)構(gòu)。控制層和網(wǎng)絡(luò)層組成了典型的ANP層次結(jié)構(gòu)[10]，如圖2-2。</p><p>　　圖2-2 ANP的典型遞階層次結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　2.2.2 優(yōu)勢(shì)度</b></p><p>　　AHP需要在一個(gè)準(zhǔn)則下，受支配元素進(jìn)行兩兩比較，由此獲得判斷矩陣。而由于ANP中被比元素之間可能不是獨(dú)立的，而是相互依存的，因此這種比較將以兩

66、種方式進(jìn)行：</p><p>　　直接優(yōu)勢(shì)度，給定一個(gè)準(zhǔn)則，兩個(gè)元素對(duì)于該準(zhǔn)則的重要程度進(jìn)行比較；</p><p>　　間接優(yōu)勢(shì)度，給出一個(gè)準(zhǔn)則，兩個(gè)元素在該準(zhǔn)則下對(duì)第三個(gè)元素（稱為次準(zhǔn)則）的影響程度比較。</p><p>　　前一種比較適用于元素見(jiàn)相互獨(dú)立的情形，第二種比較適用于元素間相互依存的情形。優(yōu)勢(shì)度量化可按表2-1所示1~9標(biāo)度表進(jìn)行[11]。</p

67、><p>　　2.2.3超矩陣與加權(quán)超矩陣</p><p><b>　　超矩陣</b></p><p><b>　　（1）超矩陣的建立</b></p><p>　　設(shè)ANP的控制層中有元素，…，，，控制層下，網(wǎng)絡(luò)層有元素組，…，,其中中有元素，…,，i=1…，N。以控制層元素（s=1，…，m）為準(zhǔn)則，以

68、中元素（l=1，…，）為次準(zhǔn)則，元素組中元素按其對(duì)的影響力大小進(jìn)行間接優(yōu)勢(shì)度比較，即構(gòu)造判斷矩陣：</p><p>　　并有特征根法得排序向量，…，，得到式（2-1）所示矩陣。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　這里的列向量就是中元素，…，對(duì)中元素，…，的影響程度排序向量。若中元素不受中元素影響, 則。對(duì)于i=

69、1,2,…，N ;j=1,2,…,N重復(fù)上述步驟，最終可獲得準(zhǔn)則下的超矩陣W 。這樣的超矩陣共有 m個(gè),它們都是非負(fù)矩陣。得到式（2-2）所示矩陣W。</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　超矩陣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</b></p><p>　　超矩陣 W 構(gòu)造有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p>

70、;<p>　?、俪仃嚸總€(gè)子塊中的每一列，都是通過(guò)兩兩比較的判斷矩陣計(jì)算得到的同一層次中元素的排序向量。</p><p>　?、跓o(wú)論元素是否可聚合成層次，或元素組，超矩陣 W 都可以直接通過(guò)元素之間的兩兩比較導(dǎo)出，此時(shí)矩陣中的每一列就是以某個(gè)元素為準(zhǔn)則的排序權(quán)重。但聚合成層次或元素組進(jìn)行比較的方式具有有效性、穩(wěn)定性和系統(tǒng)性等優(yōu)點(diǎn)，且更符合人們的思維特點(diǎn)，因而前述的分組進(jìn)行比較的方式得到經(jīng)常使用。&l

71、t;/p><p>　　③超矩陣中(除零子塊外)每一個(gè)子塊均由歸一化的列向量組成，但超矩陣的任意一列其和未必歸一化(除非該列中僅有一個(gè)非零子塊)。為了利用超矩陣對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行排序，需要將超矩陣的每一列歸一化，這可以用加權(quán)矩陣實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?、艹仃囍兄鲗?duì)角線上的子塊涉及內(nèi)部依存性的排序。相應(yīng)的判斷矩陣中的比較判斷需要結(jié)合該層次的功能確定。對(duì)內(nèi)部獨(dú)立的層次結(jié)構(gòu)，除最后一層外均有。最后一

72、層元素權(quán)值不再進(jìn)行再分配，故 。</p><p><b>　　加權(quán)超矩陣</b></p><p>　　上面得到超矩陣的每個(gè)子塊只考慮了元素組內(nèi)部(即層次內(nèi)部)各元素對(duì)某個(gè)準(zhǔn)則的排序，并沒(méi)有顧及其外它元素組對(duì)此準(zhǔn)則的影響，因此超矩陣的每一列并不是歸一化的。要準(zhǔn)確反映排序，必須考慮元素組之間的影響作用，也就是要考慮反饋?zhàn)饔玫挠绊?。為此將元素組(或?qū)哟?整體作為元素，在準(zhǔn)則

73、下針對(duì)某個(gè)元素組的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較。從而得到該元素組作為子準(zhǔn)則下(不妨設(shè)第j個(gè)元素組)其它元素組的歸一化的權(quán)重向量。其中表示第i個(gè)元素組對(duì)第j個(gè)元素組的影響權(quán)值，并以“0”表示沒(méi)有影響，且。</p><p>　　構(gòu)造準(zhǔn)則下各組元素對(duì)的相對(duì)重要性判斷矩陣：</p><p>　　對(duì)于 j = 1,2,...,N 重復(fù)上述步驟，得到了一個(gè)N×N階加權(quán)矩陣A：</p>

74、<p><b>　　（2-3）</b></p><p><b>　　構(gòu)造加權(quán)超矩陣:</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中，且由式（2-1）和（2-2）確定，而由式（2-3）確定。即為ANP結(jié)構(gòu)的加權(quán)超矩陣。</p><p&g

75、t;　　事實(shí)上對(duì)W 的任一列均有，因而加權(quán)超矩陣事實(shí)上對(duì)的任一列均是歸一化的。</p><p>　　2.2.4元素權(quán)重的確定</p><p>　　設(shè)超矩陣W的元素為，則的大小反映了元素i對(duì)元素j的影響度，也是一步優(yōu)勢(shì)度。元素i對(duì)元素j的優(yōu)勢(shì)度還可以通過(guò)得到，稱為二步優(yōu)勢(shì)度，它就是的元素。</p><p>　　定理 2.1 如果W是歸一化方陣，那么仍是歸一化，并且也是

76、歸一化。證明：設(shè)W的矩陣為：，令為：，i=1，2，…，n，令為：，那么W可以記為：和。那么：</p><p><b>　?。ǎ?</b></p><p>　　那么的第j列的列和：</p><p>　　所以， 為歸一化矩陣。依次類推可以知道也是歸一化矩陣。</p><p>　　當(dāng)存在時(shí)，的第j列就是準(zhǔn)則下網(wǎng)絡(luò)層中各元素對(duì)于

77、元素j的極限相對(duì)排序向量。</p><p>　　2.2.5ANP決策步驟</p><p><b>　　分析問(wèn)題</b></p><p>　　對(duì)決策問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)分析、組合，形成元素和元素組。主要分析判斷元素之間是否獨(dú)立，是否存在依存和反饋關(guān)系，分析問(wèn)題的方法基本類似于 AHP 方法，可用會(huì)議討論、專家調(diào)查等方法進(jìn)行。</p><

78、;p><b>　　構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　ANP 將系統(tǒng)元素劃分為兩大部分，第一部分稱為控制因素層，包括問(wèn)題目標(biāo)及決策準(zhǔn)則。所有的決策準(zhǔn)則均認(rèn)為是彼此獨(dú)立的?？刂埔蛩刂锌梢詻](méi)有決策準(zhǔn)則，但至少有一個(gè)目標(biāo)?？刂茖又忻總€(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重均可用傳統(tǒng) AHP 方法獲得。第二部分為網(wǎng)絡(luò)層，它由所有受控制層支配的元素組成，它們形成互相影響的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖 2-1 表示了一個(gè)典型的 ANP

79、</p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)。</b></p><p>　　(1)確定控制層：在構(gòu)造控制層時(shí)，將準(zhǔn)則和子準(zhǔn)則視為不同的層次，并將對(duì)于目標(biāo)而言，其作用性質(zhì)相似的元素放在一起。</p><p>　　(2)按照控制層對(duì)系統(tǒng)中的元素進(jìn)行分組，得到元素組。</p><p>　　(3)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的準(zhǔn)則、元素組和元素進(jìn)行

80、標(biāo)號(hào)，確定準(zhǔn)則、元素組和元素之間的影響關(guān)系。</p><p>　　(4) 對(duì)準(zhǔn)則層(控制層)所有準(zhǔn)則進(jìn)行元素和元素組之間的影響和被影響的分析。即分析相對(duì)某一準(zhǔn)則，每一元素組和每一元素對(duì)另外的元素組和元素的影響以及其受另外的元素組和元素的影響。</p><p>　　確定層次元素單排序權(quán)重</p><p>　　根據(jù)以上建立的結(jié)構(gòu)，按 2.3超矩陣與加權(quán)超矩陣小節(jié)方法基于

81、某一準(zhǔn)則對(duì)同一元素組中每一元素的影響和被影響關(guān)系進(jìn)行兩兩比較分析，得到歸一化排序權(quán)重；此外，基于同一準(zhǔn)則對(duì)不同元素組中的每一元素的影響和被影響關(guān)系進(jìn)行兩兩比較分析，同樣得到歸一化排序權(quán)重。以此構(gòu)造式（2-1）所示的。</p><p>　　構(gòu)造超矩陣和加權(quán)超矩陣</p><p>　　按式2-4形成加權(quán)超矩陣。</p><p>　　對(duì)控制層中的每個(gè)準(zhǔn)則分別完成上述步驟3

82、到5，并且按控制層結(jié)構(gòu)綜合成每個(gè)元素的全局權(quán)重。</p><p>　　2.3ANP的基本步驟及與AHP的比較研究</p><p>　　2.3.1ANP模型確定權(quán)重的基本步驟</p><p>　　在系統(tǒng)中，我們假設(shè) ANP 模型的控制層中有元素，在控制層下，網(wǎng)絡(luò)層有元素組，其中中有元素，i=1,2,...n。那么計(jì)算指標(biāo)權(quán)重的步驟可歸納如下：</p>&

83、lt;p>　?、?確定元素組即主因子層的權(quán)矩陣。</p><p>　　② 確定次因子層的超矩陣。</p><p>　　③ 確定加權(quán)超矩陣。</p><p><b>　　④ 求解指標(biāo)權(quán)重。</b></p><p>　　2.3.2ANP和AHP的定性比較</p><p>　　上面我們對(duì)ANP和A

84、HP進(jìn)行了介紹以及其理論的探討，下面我們將對(duì)這兩種方法進(jìn)行定性的比較：</p><p>　?、?從理論上看，ANP 是在 AHP 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，更具體的說(shuō)ANP的前身是反饋的 AHP。他們的相同點(diǎn)是都構(gòu)造比較矩陣確定特征向量，并且進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。而不同的是 AHP 是一種多準(zhǔn)則決策方法，它將系統(tǒng)劃分層次，并假定系統(tǒng)內(nèi)不存在反饋，且同層內(nèi)元素相互獨(dú)立。ANP 則沒(méi)有這些假定，使用ANP時(shí)則完全突破了這三個(gè)假定

85、ANP將系統(tǒng)內(nèi)各元素的關(guān)系用累死網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示，而不再是簡(jiǎn)單的遞階層次結(jié)構(gòu)，他考慮了層次內(nèi)部元素的一存和下層元素對(duì)上層元素的反饋影響。從而在理論上有了解決復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題的可能性。</p><p>　?、?從結(jié)構(gòu)上看，AHP的結(jié)構(gòu)層次氛圍三類目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層。用連線表示上一層因素與下一層的聯(lián)系，因素與下一層存在完全層次關(guān)系，有時(shí)存在不完全層次關(guān)系。ANP 由控制層和網(wǎng)絡(luò)層兩部分組成，ANP 控制層的結(jié)構(gòu)與 A

86、HP 結(jié)構(gòu)基本相同。而 ANP 的網(wǎng)絡(luò)層則是由受控于控制層的、所有能反映系統(tǒng)的元素組成，其內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是多樣的，可以是上述討論的結(jié)構(gòu)中的任何一種[12]。</p><p>　?、?從解決問(wèn)題的實(shí)效性看，AHP 的遞階層次結(jié)構(gòu)由于獨(dú)立性假設(shè)，雖然簡(jiǎn)單易行，但是對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)往往由于假設(shè)的太過(guò)于理想化從而失真，存在實(shí)際性的缺陷。ANP 的結(jié)構(gòu)具有多樣對(duì)，能很好的描述實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，確定的元素相對(duì)排序向量也更具有說(shuō)

87、服力，從而能夠更加客觀的對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。</p><p>　?、軓倪\(yùn)行的復(fù)雜度進(jìn)行比較，AHP 方法相對(duì)簡(jiǎn)單易行，對(duì)于解決簡(jiǎn)單系統(tǒng)問(wèn)題有很好的效果，但是在一些復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題上可操作性較差。ANP方法雖然在解決超矩陣的過(guò)程中是一項(xiàng)非常復(fù)雜的運(yùn)算過(guò)程，運(yùn)算量大，但因?yàn)楝F(xiàn)在一般在實(shí)際應(yīng)用中多采用計(jì)算機(jī)軟件，因此計(jì)算量過(guò)大造成的計(jì)算復(fù)雜不會(huì)阻礙ANP方法的推廣應(yīng)用。</p><p><b&

88、gt;　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP）是由美國(guó)匹茲堡大學(xué)Satty自1973年提出具有定性和定量分析功能的層次分析法(AHP)后，于1996年再次提出的一種新的評(píng)價(jià)方法，它是在層次分析法（AHP）的基礎(chǔ)上延伸的一種多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的決策分析方法。本章首先對(duì)層次分析法(AHP)的結(jié)構(gòu)和確定權(quán)重的步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述。然后在此基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析法(ANP)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本原理

89、進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并對(duì) ANP 法的結(jié)構(gòu)類型和相對(duì)排序向量的存在性以及權(quán)重計(jì)算等方面進(jìn)行了探討，并研究了每種結(jié)構(gòu)類型的系統(tǒng)確定相對(duì)排序向量的方法和步驟。最后從分別從幾個(gè)不同的角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析法(ANP)和層次分析法(AHP)進(jìn)行了比較研究，分析它們的優(yōu)劣性，最后認(rèn)為雖然在解決簡(jiǎn)單系統(tǒng)問(wèn)題是AHP能夠有很好的效果，但由于計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用，在解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)ANP具有更大的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　第三章 地鐵基坑

90、工程風(fēng)險(xiǎn)管理與理論</p><p>　　3.1基坑工程發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　早在20世紀(jì)30年代，Terzaghi等人已開(kāi)始研究基坑工程中的巖土工程問(wèn)題，提出了預(yù)估挖方穩(wěn)定程度和支撐荷載大小總應(yīng)力法這一理論一直沿用至今，只不過(guò)有了許多改進(jìn)與修正。在以后的時(shí)間里，世界各國(guó)的許多學(xué)者都投入了研究，并不斷在這一領(lǐng)域取得豐碩的成果。</p><p>　　基坑工程在我

91、國(guó)進(jìn)行廣泛的研究是始于70年代末，那時(shí)我國(guó)的改革開(kāi)放方興未艾，基本建設(shè)。如火如荼，高層建筑不斷涌現(xiàn)，相應(yīng)的基坑埋深不斷增加，開(kāi)挖深度也就不斷發(fā)展；特別是到了90年代，大多數(shù)城市都進(jìn)入了舊城改造階段，在繁華市區(qū)進(jìn)行深基坑開(kāi)挖給這一古老的課題提出了新的內(nèi)容，那就是如何控制深基坑開(kāi)挖的環(huán)境效應(yīng)問(wèn)題，從而進(jìn)一步促進(jìn)了深基坑開(kāi)挖技術(shù)的研究與發(fā)展，產(chǎn)生了許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，眾多的新施工工藝也不斷付諸實(shí)施。但由于基坑工程的復(fù)雜性、設(shè)計(jì)施工的不當(dāng)?shù)?/p>

92、原因，工程事故的概率仍然很高。</p><p>　　基坑支護(hù)技術(shù)在我國(guó)相對(duì)較年輕，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算，還是施工、監(jiān)控等方面都處在不斷進(jìn)步和發(fā)展的過(guò)程中。我國(guó)基坑工程的特點(diǎn)可以概括為“深、差、密、多、低”5個(gè)字，亦即我國(guó)的基坑越挖越深，工程地質(zhì)條件越來(lái)越差，四周已建或在建建筑物密集或緊靠市政公路，基坑支護(hù)方法多，但是支護(hù)的成功率低。因此對(duì)于基坑工程還應(yīng)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)與施工，提高對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，而且在建筑物稠密地區(qū)更應(yīng)注

93、意對(duì)于環(huán)境的保護(hù)，這樣一來(lái)，雖然工期和施工費(fèi)用均要提升，但是工程質(zhì)量與安全性卻可以得到相當(dāng)?shù)谋ＷC[13]。</p><p>　　基坑工程分類較多，按照施工工藝大體分為放坡開(kāi)挖及支護(hù)開(kāi)挖兩大類。放坡開(kāi)挖既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)，一般在條件具備時(shí)優(yōu)先選用，但目前深基坑工程大多是在市內(nèi)修建，基坑較深而場(chǎng)地往往又比較狹小，不具備放坡開(kāi)挖條件，通常均采用有支護(hù)開(kāi)挖。迄今為止，支護(hù)開(kāi)挖型式已經(jīng)發(fā)展至數(shù)十種，主要包括懸臂支護(hù)、內(nèi)支撐或拉錨

94、支護(hù)、組合型支護(hù)等。支護(hù)結(jié)構(gòu)最早用木樁，現(xiàn)在常用鋼筋混凝土樁、地下連續(xù)墻、鋼板樁以及通過(guò)加固改良基坑周?chē)馏w的方法形成水泥土擋墻和土釘墻等。</p><p>　　3.2基坑工程風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源</p><p>　　1）施工工程設(shè)計(jì)的局限性。在施工之前要進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)，而勘察設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)與學(xué)術(shù)水平又不盡相同，他們不僅要依靠自己所熟識(shí)的理論，還要依據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境做出符合實(shí)際的設(shè)計(jì)。這對(duì)深基坑工程所要

95、實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)有著重要的影響。即使是同一地區(qū)，由于土壤的性質(zhì)不同，水文條件不同，而所依據(jù)的計(jì)算理論還不夠完善，對(duì)于深基坑土的壓力計(jì)算，所需要的擋土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等不能完全精確計(jì)算，這就導(dǎo)致在勘察設(shè)計(jì)難免有偏差，為以后的施工埋下隱患[14]。</p><p>　　2）基坑輔助工程的臨時(shí)性。這里說(shuō)的輔助工程主要指基坑的支護(hù)工程[15]。由于基坑的支護(hù)工程師臨時(shí)搭建的，工程完工之后要撤去，對(duì)于這些臨時(shí)性的工程，大多數(shù)沒(méi)有給予足夠

96、的重視，較少進(jìn)行投入，壓縮用于支護(hù)工程的資金，這樣的情況下，支護(hù)工程往往發(fā)揮不了其應(yīng)有的作用，基坑的安全性也就得不到保障。</p><p>　　3）施工環(huán)境的復(fù)雜性。目前的深基坑施工工程，如地鐵工程等大多在城市較為繁華的地區(qū)，周邊的環(huán)境比較復(fù)雜，若事先沒(méi)有進(jìn)行細(xì)致的勘察了解，與有關(guān)部門(mén)進(jìn)行有效的溝通，可能會(huì)造成一些本來(lái)可以避免的災(zāi)難，如房屋開(kāi)裂，地下水管道破裂，電纜線路受損等等[16]。</p>&

97、lt;p>　　4）施工過(guò)程中出現(xiàn)的不確定因素。深基坑工程的施工受許多不確定因素的影響，比如施工地段的水文條件，地理?xiàng)l件，工程條件的變化等等。這些因素貫穿著深基坑施工的整個(gè)過(guò)程[17]。如果不能妥善處理每一種情況，就有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。在初始階段，一個(gè)地方可能有多家公司在同時(shí)施工，若不能處理好各公司之間的協(xié)作關(guān)系，有可能造成施工混亂，公司原有計(jì)劃被打亂[18]。</p><p>　　3.3基坑工程風(fēng)險(xiǎn)介紹&

98、lt;/p><p>　　地鐵基坑施工中的風(fēng)險(xiǎn)因素有混凝土繞流、設(shè)計(jì)方案選擇失誤、注漿不到位、降水不到位、機(jī)械碰撞、混凝土澆筑不均勻、腳手架作業(yè)、模板作業(yè)、三寶四口作業(yè)、施工用電作業(yè)、動(dòng)火作業(yè)、起重吊裝作業(yè)、人工挖孔作業(yè)、建筑物傾斜開(kāi)裂、地下管線滲漏斷裂、地面坍塌隆起、車(chē)輛行駛動(dòng)載、水文與地質(zhì)工程環(huán)境不確定、自然災(zāi)害、氣候?yàn)?zāi)害、管涌流砂、槽壁坍塌、坑底突涌、支撐體系變形失穩(wěn)、縱坡滑移失穩(wěn)、坡頂堆載。在對(duì)基坑施工過(guò)程中可

99、能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析之前，需要對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)有足夠的了解，本小節(jié)對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)因素做了一定的描述。</p><p>　　首先將這些風(fēng)險(xiǎn)分為四個(gè)大類，分別是：施工工藝風(fēng)險(xiǎn)、施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和基坑本體風(fēng)險(xiǎn)。然后將這些風(fēng)險(xiǎn)因素歸類到其中，具體分類情況如下。</p><p>　　3.3.1施工工藝風(fēng)險(xiǎn)</p><p>　　在這里施工工藝風(fēng)險(xiǎn)指的是工程施工中所關(guān)聯(lián)的材料、技

100、術(shù)之中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，施工工藝風(fēng)險(xiǎn)包括混凝土繞流、注漿不到位、降水不到位、機(jī)械碰撞以及混凝土澆筑不均勻。</p><p><b>　　1）混凝土繞流</b></p><p>　　在混凝土中存在較大的顆粒物或者管柱等物體被混凝土包圍，混凝土流過(guò)時(shí)由于混凝土本身的物理性質(zhì)、物體形狀和尺寸以及流動(dòng)素等因素的差異而形成的粘性流體動(dòng)形式。</p><p>

101、;<b>　　2）注漿不到位</b></p><p>　　注漿是指通過(guò)鉆孔向有含水裂隙、空洞或不穩(wěn)定的地層注入水泥漿或其他漿液，以堵水或加固地層的施工技術(shù)。其目的是a）防滲； b）堵水； c）固結(jié)； d）防止滑坡； e）降低地表下沉； f）提高地基承載力； g）回填； h）加固。注漿不到位即注漿范圍、注漿具體部位、角度、排數(shù)等因素考慮不周全[19]。</p><p>

102、<b>　　3）降水不到位</b></p><p>　　在地下水位較高的地區(qū)開(kāi)挖深基坑，由于含水層被切斷，在壓差作用下，地下水必然會(huì)不斷地滲流入基坑，如不進(jìn)行基坑降排水工作，將會(huì)造成基坑浸水，使現(xiàn)場(chǎng)施工條件變差，地基承載力下降，在動(dòng)水壓力作用下還可能引起流砂、管涌和邊坡失穩(wěn)等現(xiàn)象[20]。因此，為確?；邮┕ぐ踩?，必須采取有效的降水和排水措施, 亦稱降水工程。降水不到位則是降水和排水措施沒(méi)有

103、完全解決問(wèn)題，造成地下水在基坑中仍然有殘留[21]。</p><p><b>　　4）機(jī)械碰撞</b></p><p>　　在施工過(guò)程中需要用到機(jī)械的工作很多，而且經(jīng)常是多臺(tái)或多種機(jī)械同時(shí)工作，在機(jī)械操作的過(guò)程中因?yàn)槿藛T協(xié)調(diào)等因素造成機(jī)械之間的碰撞。</p><p>　　5）混凝土澆筑不均勻</p><p>　　混凝土澆

104、筑過(guò)程中因?yàn)樗?、砂、石?jí)外加劑等不合格或者后期養(yǎng)護(hù)工作不到位造成混凝土不平整的現(xiàn)象[22]。</p><p>　　6）設(shè)計(jì)方案選擇失誤</p><p>　　這一風(fēng)險(xiǎn)主要就是因?yàn)榭睖y(cè)數(shù)據(jù)不足或者工作人員大意造成設(shè)計(jì)方案與施工現(xiàn)場(chǎng)不能相匹配的原因而產(chǎn)生的隱患[23]。</p><p>　　3.3.2施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)</p><p>　　施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)

105、是存在于工程施工中各種現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)。這類風(fēng)險(xiǎn)主要包括腳手架作業(yè)、模板作業(yè)、三寶四口、施工用電作業(yè)、動(dòng)火作業(yè)、起重吊裝作業(yè)、人工挖孔作業(yè)。</p><p><b>　　1）腳手架作業(yè)</b></p><p>　　腳手架指施工現(xiàn)場(chǎng)為工人操作并解決垂直和水平運(yùn)輸而搭設(shè)的各種支架。腳手架制作材料通常有：竹、木、鋼管或者合成材料等。</p><

106、p><b>　　2）模板作業(yè)</b></p><p>　　模板是新澆混凝土成型用的模型，模板系統(tǒng)由模板、支承件和緊固件組成，要求它能保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的形狀尺寸精確；有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；裝拆方便可多次使用；解封嚴(yán)密不漏漿。常用的模板包括木模板、定性組合模板、大型工具是的大模板、爬模、滑升模板、隧道模、臺(tái)模、永久式模板等。</p><p><b>　

107、　3）三寶四口作業(yè)</b></p><p>　　“三寶“是建筑工人安全防護(hù)的三件寶，即：安全帽、安全帶、安全網(wǎng)；“四口”防護(hù)即：在建工程的預(yù)留洞口、電梯井口、通道口、樓梯口的防護(hù)。</p><p><b>　　4）施工用電作業(yè)</b></p><p>　　顧名思義，施工用電作業(yè)是在施工過(guò)程中需要?jiǎng)佑秒娏?lái)進(jìn)行的工作部分的一個(gè)統(tǒng)稱。&

108、lt;/p><p><b>　　5）動(dòng)火作業(yè)</b></p><p>　　在建筑行業(yè)是指在廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行焊接、切割、加熱、打磨以及在易燃易爆現(xiàn)場(chǎng)所使用電鉆、砂輪等可能產(chǎn)生火焰、火星、火花和赤熱表面的臨時(shí)性作業(yè)[24]。</p><p><b>　　6）起重吊裝作業(yè)</b></p><p>　　起重吊裝是指建

109、筑工程中，采用相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備和設(shè)施來(lái)完成結(jié)構(gòu)吊裝和設(shè)施安裝。</p><p><b>　　7）人工挖孔作業(yè)</b></p><p>　　用人力挖土、現(xiàn)場(chǎng)教主的混凝土樁稱為人工挖孔樁，樁的上面設(shè)置承臺(tái)，再用承臺(tái)梁拉結(jié)、聯(lián)系起來(lái)，是各個(gè)樁的受力均勻分布，用以支承整個(gè)建筑物。</p><p>　　3.3.3施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)</p><

110、p>　　施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)周邊建（構(gòu)）筑物、水文地質(zhì)條件以及自然天氣等因素影響而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素。施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)包括建筑物傾斜開(kāi)裂[25]、地下管線滲漏斷裂、地面坍塌隆起、車(chē)輛行駛動(dòng)載、水文與地質(zhì)工程環(huán)境、自然災(zāi)害以及氣候條件。由于這一類風(fēng)險(xiǎn)因素相對(duì)簡(jiǎn)單就不一一進(jìn)行解釋。</p><p>　　3.3.4基坑本體風(fēng)險(xiǎn)</p><p>　　基坑本體風(fēng)險(xiǎn)是指因?yàn)槭┕ぶ械幕颖旧硪驗(yàn)槿藶?/p>