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《绝色丹药师:邪王,你好坏》第一卷
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天津地铁盾构隧道施工风险分析
同济大学土木工程学院硕士学位论文天津地铁盾构隧道施工风险分析姓名:王海平申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:张庆贺摘要摘要随着我国经济实力不断提高,近年来,我国城市轨道交通建设得到了迅猛发展。盾构法以其独特的优势,在城巾.轨道交通的建设中得到广泛的应用。地铁盾构隧道工程具有地质条件复杂、地质勘察困难、施工工序复杂等特点,施工风险很大。凶此,对城市盾构隧道施工进行风险管理研究具有重要意义。天津津滨轻轨两段工程七经路站至天津站站区间盾构隧道的地质条件复杂、地下管线多、需要穿越建(构)筑物。本工程最大的特点也是其最大的难点是盾构需要在天津站穿越其全部的铁路股道,所以在施工前对该工程进行风险管理是非常必要的。文中首先介绍了目前国内外风险管理的研究现状,总结了国内外盾构隧道工程风险研究中存在的问题。论文对国内外通用的风险分析评价理论和方法进行了综合分析和对比,总结了各种方法的优缺点和适用范围。在此基础上,给出了盾构隧道上程风险分析方法选择的原则和方法。论文详细阐述了层次分析法、模糊数学和模糊综合评判的原理和分析过程,在此基础上,根据盾构隧道工程施工风险管理的特点归纳和总结出盾构隧道的施工风险分析方法,即模糊层次综合评判方法,并总结了其在盾构隧道施工风险分析中的具体操作过程。AbstractABSTRACTAlongwiththecontinuouslyeconomicalexaltationofcountry,inrecentourouryears,theconstructionofcitymetroalsogetfastdevelopmentincountry.Theshieldmethodgetsextensiveapplicationintheconstructionofcitymetrowithitsspecialadvantage.Thegeologyconditionofthesubwayshieldtunnelengineeringcomplicatedanddiffcultyofbeinginvestigated.Theworkingprocedureareofconstructionisverycomplicated.Theconstructionriskisverystrong.Therefore,carryingonariskmanagementresearchtothecityshieldtunnelconstructionhasimportantmeaning.ThegeologyconditionoftheinterzoneshieldtunnelfromTienjinstationtoQijinroadstationofTianjin-Binhaimetrowestsegmentengineeringiscomplicated.areManyundergroundpipelinesthere.Somebuildingsneedtobewentthrough.ThebiggestcharacteristicswhichisalsoisthebiggestdifficultofthisengineeringisthattheshieldhastogothoughalltheorbitsintheTienjinstation.Sotheriskmanagementofthisengineeringisverynecessarybeforetheconstructionisbegan.TheconstructionriskevaluationonshieldtunneliSdonebasedOiltheTianjin―Binhaiasmetrowestsegmentengineering.Themainresearchworkandcontentfollows.Firstly,thearticleintroducethepresentresearchsituationofthedomesticandinternationalriskmanagement.Andsummarizetheproblemintheriskresearchofthedomesticandinternationalshieldtunnelengineering.Thesisdosomeintegratedanalysisandcompariseofthecommonriskevaluationtheoryandmethodinthedomesticandinternational,andsummarisethemeritandshortcomingofvariousmethodandtheapplyscope.Onthisfoundation,raisetheprincipleofchoiceandmethodoftheshieldtunnelengineeringriskanalysismethod.ThesiselaboratedtheprincipleandanalysisprocessofAHP,thefuzzymathematicsandfuzzyintegratedevaluation.Onthisfoundation,accordingtothecharacteristicoftheshieldtunnelengineeringconstructionriskmanagementsummarisetheconstructionriskanalysismethodofshieldtunnel,namelymistylayerⅡAbstractcomprehensiveevaluationmethod,andsummariseitsconcreteoperationprocessintheconstructionriskanalysisoftheshieldtunnel.ThesiscarriedengineeringconstructionsignificativeondetailedriskanalysistheoriesmethodzonesonTianjin―Binhaimetrowestsegmentriskpoorfactorsofqualityiswiththethroughareofchapter3.TherockofmainofweatheredextremelyidentificatedwithWBSandexpeainvestigationmethod.TheconstructionriskassessmentindexsystemisestablishbytheAnalyticHierarchyprogressmethod(AHP).Consideringthefuzzyinriskestimation,thethesisresolvesthethequantificationissuebyfuzzytheory.BasingonR=PxCModel,whichbothconsidersthecollectiveeffectofriskfactorprobabilityandloss,thethesisascertainstherisklevelofessentialfactor.Risklevelofeachstepisascertainedbyfuzzysyntheticevaluationmethod.Inaddition,thesisputforwardmeasureonaseriesofthereplyriskwhichwillhavecertaininstructionfunctiontothespotconstructionsafetyatthefoundationofriskevaluationtomaketheriskdeclinetolowest,insuringtheSuccessfulfinishoftheengineeringconstruction.KeyWords:shieldtunnel,riskmanagement,expertinvestigationmethod,AHP,fuzzysynthesisevaluationIII学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名:训勾耷-/I计年之月陪日同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名:西f白午沙了年≥月lS.日笫一章绪论第一章绪论1.1研究背景及意义19世纪是桥的世纪,20世纪是高层的世纪,21世纪将是地下空间的世纪。随着当代城市化进程,在各种地面资源得到充分利用的情形之下,地下卒间资源的开发利用成为社会可持续发展的重要方向之一。在交通日益拥挤的世界各大城市中,地铁等一些交通隧道的开发和利用成为城市发展的必然,也成为衡量一个城市发展水平的重要标志。而盾构法以其独特的优势在城市地铁隧道的施工中扮演着越来越重要的角色n1。盾构法自从1818年由英国人Brunel提出以来,迄今已有180多年的历史。一百多年以来,虽然盾构机性能不断的改进,盾构法隧道设计和施工技术理论不断完善和丰富,但由施.T引起的地层移动并进而影响周围房屋、道路、地下管线的危害和事故仍时有发生,同时隧道自身也因施工不当而容易产生不良后果,如隧道结构的开裂、渗漏、轴线偏差等。特别在盾构进出洞、联络通道施工中容易产生地面沉降过大、隧道上浮、流砂等风险。因此,从工程科学理论的角度出发,研究隧道施工与环境相互作用关系,用科学的理论和方法指导工程实践,这是在日益增多的各大城市建设活动中,对工程周边环境的土工公害问题,就我国广大的软土地区(如上海市市区和一些沿海城市软弱土层)而言,主要是产生不允许的土层变形、位移和过大的地表差异沉降。这里研究的城市环境土工问题,主要是指工程施工活动对其附近建(构)筑物浅置基础、道路路基和路面、城市已建地铁与高架、立交,以及各类地下管线等市政设施的土工危害,这类所谓环境损伤(environmentdamage)问题在许多场合竟然是相当严重的。通过多年来的研究和实践,对其进行行之有效的预测和工程险情预报,已经有了相当成果可资采用。但工程施工中及运营阶段的变形控制,进而达到有效防治的目的,则是当前仍需进一步解决的问题。诚然,近年来通过大量的工程实践及已积累的经验和理论导向,对这类土工环境稳定的维护问题已有较大进展,困难得到一定的缓解,但遇有许多复杂情况,问题仍然十分突出,它是当前城市工程活动环境土工学领域研讨的前沿热点课题。第一章绪论在过去的40多年中,京、津、沪、穗、深、宁、渝等9个城市的20条轨道交通线路建成并投入运营,累计里程达450余公里。目前国内有6个城市共计430余公里的17条线路在建。以天津为例,除一号线和津滨轻轨外,同时在建的轨道交通线路还包括地铁二号线、三号线,工程建设规模非常之大。未来10年中,我同有近20个城市建设或规划建设轨道交通,包括55条轨道交通线路,总里程1500多公里,总投资超过RMB5000亿元。我国轨道交通建设方兴未艾,然而,由于轨道交通建设具有建设规模大、系统复杂、技术要求高、投资巨大、建设周期长等特点,这就决定了城市轨道交通建设过程中,特别是地下段的建设过程中,灾害事故发生的可能性大,灾害事故造成的后果严重。近年来轨道交通地下段建设的事故时有发生,如:2001年5月25日深圳地铁竹子林区间隧道坍方事故,2002年4月,深圳地铁施工工地吊车臂砸落事故。2003年7月l同上海地铁四号线上南路至南浦大桥区间联络通道坍塌事故。2003年10月,北京地铁五号线崇文门车站工程发生临时钢管支架体倒塌事故。2004年3月,广州地铁三号线番禺大石站工地积水井发生滑坡事故。2004年4月20日新加坡地铁NichollHighway站围护结构坍塌事故。2004年5月至8月台湾高雄捷运施工的四次坍方事故。2004年8月3日广州地铁五号线钻探造成的大范围煤气泄漏事故。2004年10新加坡某地铁环线施工用煤气罐爆炸事故。2005年1月,广州地铁三号线下穿番禺区时导致的厦沼村地面塌陷事故。2005年7月,北京地铁5号线12标段挤压浇灌混凝土施工导致的北四环主路的路面大范围拱起、开裂事故等。其中以2003年7月上海轨道交通四号线事故影响最大,损失最为严重,其直接经济损失高达RMBl.5亿元,隧道修复的费用预计可达RMB5亿元。怎样应对轨道交通建设中随时可能发生的灾害性事故,是亟待解决的问题。东汉政论家荀悦有云“先其未然谓之防,发而止之谓之救,行而责之谓之戒,防为上,救次之,责为下”。事先对轨道交通建设过程中的可能出现的灾害事故进行分析和预测,并采取相应的措施对其规避或转移,是确保轨道交通建设顺利完成的最合理、最有效的方法。因而,在施工前对施工中可能出现的各种风险进行辨识、估计、评价,并根据评价的结果对建设方无力承担的风险进行规避或转移,对可以接受的风险制定应急预案,确保地铁盾构工程的顺利施工是具有现实意义的。2第一章绪论1.2风险分析理论国内外研究现状1.2.1国外研究现状人类历史上最早的风险问题的研究可追溯到公元前916年的共同海损制度,以及公元前400年的船货押贷制度,当时欧洲地中海沿岸各港口的海上保险揭开了人类探索风险的序幕。十八世纪产业革命时期,法国的经营管理理论创始人亨瑞?法约尔(HenriFay01)在《一般管理和工业管理》一书中才第一次把面临风险的管理列为企业管理的重要职能之一,自此,风险管理思想才被正式引进企业经营领域。1931年美国管理协会成立,其保险部最先倡导风险管理,并开展风险管理的研究和咨询活动。1932年成立的纽约经纪人协会标志着风险管理的兴起。1953年8月13日的美国通用汽车公司的自动变速装置发生大火,导致该公司蒙受了高达5000万美元的损失,这场大火震动了世界企业界和学术界,使风险管理的研究开始进入了一个新的阶段。1963年,梅尔(Mehr)和赫奇斯(Hedges)合著((RiskManagementinBusinessEnterprise))成为该学科领域影响最为深远的历史文献,引起欧美各国的普遍重视,此后,对风险管理的研究逐步趋向系统化,专门化,使风险管理逐渐成为企业管理中一门独立学科。从此风险管理在西方资本主义国家得到了迅猛的发展Ⅲ。而风险管理研究中堪称里程碑的事件当属1975年美国保险管理协会更名为风险与保险管理协会(Risk&InsuranceManagementSociety,简称RIMS),拥有3500多家大型工商企业为会员,这标志着风险管理从原来意义上的用保险方式处置风险转变到真正按照风险管理的方式处置风险雠1。协会的活动为风险管理在工商企业界的推广、风险管理教育的普及和人才培养诸方面做出了突出的贡献,促进了全球性风险管理运动的发展。时至今日,RIMS仍然是世界上最重要的风险管理协会。自此,在西方发达国家,风险管理协会纷纷成立,各大企业也相继建立风险管理机构,专门负责风险的分析和处理方面的工作。1978年日本风险管理协会(JRMS)成立。英国也成立了工商企业风险管理与保险协会(AIRMIC)。同时,风险管理方面的课程及论著数量大增。70年代中期,全美大多数大学工商管理学院均普遍开设风险管理课程口1。美国还设立了ARM(AssociateinRiskManagement)证书,授予通过风险管理资格考试者,该证书具有相当的权威性,获得证书即表明已在风险管理领域取得一定的资格,为全美和西方国家所认可,是从业的重要依据。3第一章绪沦1983年在美国风险与保险管理协会年会上,云集来自各国的风险管理领域的专家学者,讨论并通过了“101条风险管理准则”,作为各国风险管理的一般原则(其中包括风险识别和衡量、风险控制、风险财务处理、索赔管理、职工福利、退休年金、围际风险管理、行政事务处理、保险单条款安排技巧、管理哲学等)。这标志着风险管理已达到一个新的水平H1。1986年lO月在新加坡召开的风险管理国际学术讨论会表明,风险管理运动已经从西方发达国家走向全球,开始成为全球范围的国际性运动。进入90年代以后,风险管理出现了全球化发展的趋势,随着跨国公司的扩张和垄断资本的输出,风险管理也被带到了发展中国家和地区。以非洲的尼日利亚为例,风险管理的发展极为迅速,1991年,Irukwn?J?O发表专著((RiskManagementinDevelopingCountry)),系统探讨了风险管理的理论在发展中国家的应用前景瞄】。1994年,尼日利亚还对全国的高速公路建设项目进行了系统的风险分析。就风险分析的应用而言,尼R利亚已经走到了发展中国家的最前列为了推动风险管理在发展中国家的推广和普及,联合国1987年出版了关于风险管理的研究报告《TheCountries))[6】o而风险分析在工程项目上的应用研究相对于风险管理的理论研究,就显得进展有些缓慢。尤其是隧道工程,虽然自70年代以后,隧道工程风险分析的研究也取得了一定的成果,但也多以理念的建立和定性的研究为主,而定量的研究往往止步于可靠度的计算,如何进一步的达到技术与经济指标的结合,目前的成果不是特别多。隧道工程的风险分析的代表人物是美国的Einstein?H?H。Einstein?H?H曾撰写多篇有价值的文献,主要贡献是指出了隧道工程风险分析的特点和应遵循的理念,诸如《GeologicalmodelfortunnelcostPromotionofRiskManagementinDevelopingmodel》(Einstein.1974)o¨、《Riskandriskanalysisinrockengineering))(Einstein,1996)博1、((DecisionAidsinTunneling》(Einstein.1998)p1。在Einstein研究的基础上,剑桥大学的Salazar.GFl983年在博士论文“隧道设计和建设中的不确定性以及经济评估的实用性研究”中,将不确定性的影响和工程造价联系起来。G.Narayanan指出了风险分析在降低软土隧道造价中的作用。JReilly于2000年提出了“隧道工程的建设过程就是全面的风险管理和风险分担的过程”n们,将地下隧道工程中的主要风险分为四类:造成人员受伤或死亡、财产和经济损失的风险;造成项目造价增加的风险;造成工期延误的风险4第一章绪沦和造成不能满足设计、使用要求的风险。除此之外,国外学者对隧道工程的风险分析应用方面也作了一定的研究工作。A.J.M.Snel&D.R.S.vanHasseit在考虑投资、工期和工程质量的前提’卜研究了阿姆斯特丹南北地铁线路设计和施工中的风险管理问题,提出了“IPB”风险管理模式(Inventoryofcriticalaspects;Preventivemeasures;Backupmeasures)。R?Stuzk等将风险分析技术应用于斯德哥尔摩环形公路隧道,得到了一些规律性的结论(Stuzk等,1996)¨引。B?Nilsen等的论文对复杂底层条件地区的海底隧道的风险进行相对深入地研究(B"Niisen等,1992)¨1。国际隧协委员Heinzo在其论文中(Heinz?D,1996)n们对穿越海峡的隧道、穿越阿尔卑斯山的隧道如何进行风险评估进行了探讨。另外,E|本在隧道工程的事故统计方面作了大量细致的工作(佐藤久等,1998)咖1。国际隧协也在2002年10月由SorenDegnEskesen和PerTengborg等撰写了{GuidelinesforTunnellingRiskManagement》,为隧道工程(以岩石隧道为主)的风险管理提供了一整套参照标准和方法。2004年国际隧协年会专门设置了安全、费用与风险的专题,J?Reilly提交了题为《ManagementinfrastructureandcontrolofcostandJ?Browntunnelingandandriskforprojects))u刮的论文。1.2.2国内研究现状我国台湾省风险管理理论的研究还是相当活跃的,其从美国引入风险管理的思想也比内地要早,早期的代表人物是美籍华人段开龄博士,他在台湾岛内推动了风险管理运动,其后宋明哲等做出了非常大的贡献,撰写了《风险管理》(宋明哲,1984)“51等著作。但遗憾的是目前岛内的风险分析还仅限于理论研究,实际应用的例子比较少。我国香港地区的风险管理研究成果主要集中在岩土工程的应用上。由于香港的特定地质情况,岩土工程问题非常严重,尤其滑坡等地质灾害发生率高,因此,如何对岩土工程病害进行防治,成为了风险研究的热点,相关的成果很多,但主要是以可靠度理论作为依托,依然没有很好地实现环境、经济、技术相结合的风险定量研究。相比之下,我国内地的风险管理研究起步很晚,从上个世纪80年代才开始从美国等西方发达国家引入了风险管理思想,当时主要是翻译国外著作为主。由于在过去的计划经济体制下,原材料的价格由国家控制,国家是唯…的投资第一章绪论主体,企jIk没有独立的经济效益,风险由国家承担。随着社会主义市场经济体制的完善,对风险管理的研究开始在学术界成为了一个热点,在工程项目、国际工程、金融、房地产等领域逐步开展应用研究,取得了较为明显的效果。并以三峡工程为代表,在大型水利工程首先获得应用,取得了一定的基础性资料。清华大学的郭仲伟教授可以说是同内引入风险分析理论的主要代表,他在1987年所撰写的《风险分析与决策》(郭伸伟,1987)心刀一书详细地介绍了风险分析的理论和方法,对国内外研究成果做了全面的综述,时至今日仍有极大的参考价值。天津大学于九如教授结合三峡工程风险分析成果,撰写了《投资项目风险分析》(于九如,1997)旧1一书,为风险分析理论在大型工程中应用作了理论上的探讨。近年来,我国风险管理理论研究重点也已经转移到风险定量分析上来,并取得了不少的成果。姜青舫在其《风险度量原理》(姜青舫,2000)口钔一书中,对风险的定义提出了新的数学描述,结合效用理论用数学的方法给出了风险度量的理论方法。邱苑华在其《管理决策与应用墒学》(邱苑华,2002)H31中提出将热力学中“墒”的概念引入风险评价和决策中来,为评价目标的不确定性提供了一种验证的手段。至于隧道工程的风险分析研究,由于我国的隧道工程研究和实践时间都比较短,还属于发展阶段,因此,风险分析在隧道工程中的应用研究还比较少,但是,随着我国轨道交通的发展,以及大力发展西部地区所遇到的隧道建设问题,使得这一领域受到了前所未有的关注,各大设计院、保险公司以及高校都在近几年年内开始了相关研究口¨。同济大学的丁士昭教授(1992)对我国广州地铁首期工程、上海地铁一号线工程等地铁建设中的风险和保险模式进行了一定研究。上海隧道设计研究院的范益群博士(2000)以可靠度理论为基础,提出了地下结构的抗风险设计概念,计算出基坑、隧道等地下结构风险发生的概率以及定性评价风险造成的损失,并提出改进的层次分析方法。香港的L.Mcfeat-Smith(2000)提出了亚洲复杂地质条件下隧道工程的风险评估模式口引,根据发生频率的高低将风险分为五级,根据风险发生影响后果也将风险分为五级。台湾的游步上、沈劲利(2003)应用多属性效用理论(MultipleUtilityAttributesTheory),从施工单位的角度,对隧道工程风险管理的决策程序作了完整6第一章绪论的探讨。而以同济大学为主进行的沪崇通道的风险评估项目(2002)晗31更是为这一学科的发展提供了新的贡献。整个沪崇通道的风险评估研究共提交了17个专题报告,涉及到了工程建设的各个方面,包括前期选线、施工风险管理、环境保护、运营事故控制以及财务分析等等,可以说是国内风险分析技术应用在隧道工程上的第一个大型项目。但总体来说,目前关于隧道工程的风险研究还不太完善,还基本停留在定性分析或者半定量分析阶段,仍然需要做大量的工作。1.3目前盾构隧道工程风险研究中存在的问题从上面国内外研究现状的分析可以发现,虽然隧道工程的风险分析属于一门新兴学科,但却因其特有的生命力得到了各国学者的高度关注,但目前的研究中,特别是城市内隧道工程的风险研究中,还存在以下一些问题:1.3.1存在将可靠度研究等同于风险分析研究的倾向可靠度研究与风险分析具有许同共同点,例如都是以参数或目标的不确定性作为研究对象,以及都存在概率分析等等。但风险分析与可靠度研究也有很大的不同,可靠度理论应用时一般都是以安全分析为核心目标,不以经济指标为研究重点,而风险分析恰恰可以弥补这一不足,可以实现技术、经济与环境二三者的均衡。因此,可靠度理论可以作为风险分析的一种方法,但不能等同于风险分析理论口引。1.3.2还无法实现真正的风险定量分析虽然近年来风险分析的研究目标是实现风险定量分析,并且也做了许多工作,取得了一些成果,但距离“工程精算”的目标还差得很远。目前所谓的定量分析,其实都是建立在定性分析的基础之上的,将定性分析结果凭经验进行分类,然后运用层次分析法或模糊综合评判的方法等方法将定性结果定量化,得到风险指数,然后再进行定性评价,充其量只能称为半定量方法。进行类似的处理后,结果的可分析性显然要比定性结果大大增强,但与期望的结果还是有相当大的差距Ⅲ1。而且不管是层次分析法,还是模糊综合评判,都存在着较大的人为影响冈素,很难真正体现风险分析的评价和比较意义。因此,真正的7::’笫一章绪论风险定量分析研究是否能够进行?如何进行?能进行到什么程度?这些问题还有待进行深层次的思考和研究。1.3.3目前研究成果的应用性和可信度较差目前的风险分析或评价中,研究单位和设计施工单位,以及决策部门往往只能在风险源的确认上达成基本的共识,至于分析过程和结果的被认可程度还比较低。设计施工单位往往会提两个疑问,一是“结果是怎么算出来的?”;二是“结果有什么含义?”这两个疑问就说明PI前的研究应用中还存在这样两个问题暖需解决,一是如何避免研究单位“闭门造车”,即如何将设计施工第一线的技术人员的想法加入到风险分析的研究中来;二是如何在尚未建立被广泛认可的风险评价标准前,采用适当的物理概念明确的参数作为目标参数,比如工期,费用等瞄5。。1.41.论文较全面的研究了软土隧道工程风险评估体系,提出了孕险环境、致险凶予、承险体等一系列概念,对软土隧道工程的风险产生机理进行了详细诠释,并以工程应用为目标,建立了隧道工程风险分析与评价的系统模型,对隧道工程的风险进行了重新定义。2.在查阅资料的基础上对现有的各种风险评估方法进行分类,并指出其各自的优缺点和适用性,找出其中适合于隧道工程风险评估的风险分析方法。论文详细分析比较了各种适用于隧道工程的风险分析方法,并给出了隧道工程不同风险分析模式的风险分析方法的选择原则。3.在对层次分析法、模糊数学和模糊综合评判进行详细分析和研究的基础上,总结出模糊层次综合评判法,并给出了其具体的分析和计算过程。4.论文对天津津滨轻轨西段工程天津站站到七经路站的区间盾构隧道施工主要的风险事故进行了广泛的专家调研。对其进行了详细的风险辨识、风险估计和风险评价,并在评价的基础上给出了详细的控制措施。在此基础之上进行了归纳总结,给出了具有一般性规律的软十盾构隧道施工风险分析方法,作为共性规律指导今后相类似工程的风险分析和评价。8第二章风险管理的基本原理和方法第二章风险管理的基本原理和方法2.1风险的认知2.1.1风险的定义虽然“风险”一词我们已经不再陌生,但要下一个精确的定义却并不容易。按照高级汉语大词典的定义,风险就是:“危险;遭受损失、伤害、不利或毁灭的可能性。”而按照风险分析的观点,风险和危险还是不同的。危险只是意味着一种坏兆头的存在,而风险则不仅意味着这种坏兆头的存在,而且还意味着有发生这个坏兆头的渠道、可能性和后果。那么究竟应该如何定义风险呢?这个问题应该是所有风险分析以及风险管理理论的基础,明确风险的定义其实也就是要明确研究的目的。但由于系统的复杂性,时至今日仍然在学术界存在很大争议,无论是文字描述还是数学表达上的差异性都非常大。例如:“风险就是一个事件产生我们所不希望的后果的可能性。”∞1“风险是某一种事业预期后果估计中的较为不利的一面。”阱1“风险是指在一定条件下和一定时期内可能发生的各种结果的变动程度。”【∞】“在各种条件作用下,建设项目的实际收益达不到最低可接受水平的可能性。”‘611“风险是指实际结果与预期目标的差异程度,差异越大,风险越大;反之越小。’’阻u“若存在与初衷利益相悖的可能损失及潜在损失,则称该潜在损失所引致的对行动主体造成危害的事态为该行动所面对的风险。”池1“风险应包括‘主观说’和‘客观说’。‘主观说’即为风险是关于损失的不确定性,至于不确定性的范围包括发生与否的不确定性、发生时间的不确定性、发生状况的不确定性以及发生结果之程度的不确定性。这些属于个人对客观事物之主观估计,故无法以客观的尺度予以衡量。‘客观说’定义风险为在特定的客观情况下及在特定的期间内,某一结果发牛的可能差异程度”。H司国际隧道协会(ITA)将风险定义为:“风险是灾害事故对人身安全及健康可能造成损害的概率。”9第二章风险管理的基本原理和方法以上这些定义虽然措辞、说法不尽相同,但归总起来无外乎以下四种理解,暂时称之为四种风险定义模式:_把风险视为给定条件下可能会给研究对象带来最大损失的概率;-把风险视为给定条件下研究对象达不到既定目标的概率:_把风险视为给定条件下研究对象可能获得的最大损失和收益之间的差异;_把风险直接视为研究对象本身所具有的不确定性。这四种理解分别从不同的角度看待风险,可以说是千差万别。但从中也不难发现,风险的定义和研究的目的以及关注点是密不可分的。研究目的不同,也就造成了研究出发点不同,角度不同,策略方法的不同,当然对风险的理解也就不同。而行业的差异,应该是造成风险分析研究目的不同的主要原因之一。对于保险行业来说,蒙受一种潜在损失的重要性基本上取决于该损失的严重程度,例如一种巨大灾害虽不经常发生,但其可能造成的损失,在重要性上将远远超过那种预期经常发生的小灾害。所谓的风险分析就是可能发生的最大损失的研究过程,当然也只有大胆的承受这种风险,才可能获取大量的保费从而盈利,因此保险业采取第一种风险模式较多;对于一些行业,比如工程项目,有时需要依据行业规范或一定要求,关注一些特定指标是否能够满足,例如工期,变形要求等,执行者对于达不到既定标准的恐惧要远大于对可能造成的真实损失的担心,在这种时候就会采用第二种风险定义模式,这也就是所谓的可靠性分析;而对于投资商来说,不仅关心投资失败的损失,更关心成功的收益,如果一项投资损失和收益之间的差异越大,结果的不确定性越强,风险也就越大,相反,损失和收益之间虽有差别,但差别不大,可以认为风险较小或基本上不存在什么风险,此事往往会采用第三种风险定义模式;最后,当面对一项从未经历过的问题时,由于毫无经验可循,往往也会将各种各样的不确定性认为就是风险。因此,此时的风险应该采用第四种风险定义模式进行描述。既然针对不同的行业,不同的对象,风险的定义模式是不同的,那么显然风险的分析、评价以及决策也会是不同的,因此,我们不可能期望在风险分析这样一个研究领域出现“万金油”的分析模型,比较实际的做法就是由不同行业的技术人员结合本专业的知识以及风险分析的基本思想,提出实用性强的方lO第二章风险管理的基本原理和方法法和模型。虽然各个风险定义模式不同,但其中均包含了风险的两个基本要素,即:风险发生的概率和损失,仅仅是这两者之间的关系不同而已。目前比较通用的用数学语言表达的风险函数定义如下式所示乜71:尺=f(P,C)(2.1)式中:R――风险尸――风险事件发生的概率c――风险事件发生的后果,即损失这种函数关系最简单也是应用最多的是相乘关系,即:R=pxC。这种风险函数定义默认每一风险因素对应一个发生概率和后果,是一个定性的定义。对于隧道工程,2.1.2风险的分类将风险进行分类的目的,乃是为了分别研究对这些不同类别的风险所应采取的对策。由于分类的基础不同,不同国家有着多种不同的风险分类呦1。按照风险发生的形态分类,风险可分为静态风险和动态风险。静态风险是指社会经济正常情况下的风险。动态风险是指以社会经济的结构变动为直接原因的风险。按照风险性质分类,风险可分为纯粹风险和投机风险。纯粹风险是指风险导致的结果只有两种,即无损失和有损失。投机风险所导致的结果则有三种,即无损失、有损失和可得利。按照风险起源和结果分类,风险可分为基本风险和特殊风险。基本风险起因于经济制度的不确定性和不调和性,社会和政治方面的变化,以及特大自然灾害等。特殊风险起因于某个特定个人,损失也仅涉及个人。按照风险发生的原因分类,风险可分为主观风险和客观风险。所谓主观风险,是指由于精神状态和心理状态产生的风险,一般难以正确测定。所谓客观风险,是指能以概率推算出来的损害。按照风险是否可以管理分类,风险可分为可管理的风险和不可管理的风险,第二章风险管理的基本原理和方法风险是否可加管理,取决于搜集客观资料和掌握管理技术的程度。如果从认识论的角度看,我们倾向于将风险分为四类m1。第一类:真实风险这类风险完全由未来环境发展所决定。真实风险也就是真实的不利后果事件。此时.主要的工作不是推测今后风险的发展、而是了解现在的事故状况,对已经出现的不利后果事件进行调查、归类、统计,给出评估结果。第二类:统计风险这类风险由现有的可以利用的数据来加以认识,统计风险事实上是历史上不利后果事件的回归。我们说某江堤具有抗御50年一遇特大洪水的能力,涉及到的洪水风险,是一种统计风险。第三类:预测风险这类风险可以通过对历史事件的研究,在此基础上建立系统模型,从而进行预测。预测风险是对未来不利后果事件的预测。核电站的核安全保护措施大多基于预测风险之上。项目投资风险、发射卫星失败的风险,均归为预测风险。隧道工程风险既有统计风险的成分,更多的还是预测风险(凶为虽然工程事故频繁出现,但数据的积累还不是都能达到统计学的要求)。第四类:察觉风险这类风险是由人们通过经验、观察、比较等来察觉到的。察觉风险是一种人类直觉的判断。在工程项目上,通过专家所预测的风险都属于察觉风险,大多数情况还是能反映一定的客观情况。因此,在客观资料不充分的情况下,将专家的意见进行汇总分析,也可以作为风险分析的基础性资料。如果对隧道工程进行具体分类,可以按照风险的来源进行分类,可以简单分为经济风险、财务风险、合同风险、自然灾害风险、施工风险、运营风险、环境影响风险等等。2.1.3风险的本质从科学研究的角度来看,风险分析的挑战性工作就是去寻找一个科学的途径估计某个概率分布。一般我们所说的风险评估,其侧重点已从寻找科学途径转移到使用现成方法计算和评估风险程度的工作上来。而风险管理则主要是指降低、观察、控制风险的人类行为。按照这种观点,风险分析的主要难点在于掌握风险系统的随机性规律。然而,在许多风险系统中,随机性只是风险特性12第二章风险管理的基本原理和方法之一。风险的本质由所有的风险特性来决定,为了研究风险本质,首先让我们来看一下风险分析的目的何在,看一下我们在碰到一个实际系统时的处境。大量的资料分析表明,风险分析的目的是要描述或掌握一个系统的某些状态,以便进行风险管理,减小或控制风险。因此,对于风险分析而言,必须能显示出状态、时间、输入等要素之间的关系。概率分布,仅仅是事件和发生概率之间的一种关系。对许多系统来说,不可能精确地估计出所需要了解的概率关系,我们面对着不精确概率的问题。况且、是否存在概率关系有时也是一个问题。而且,概率关系也并不能替代与风险有关的所有关系,总而言之,风险分析的目的是要回答:一个不利后果是怎样产生的,为什么会产生。基于这种观点、可以认为.风险本质是彳i利后果的动力学特性m1。事实上,一个风险系统可以用一些状态方程来研究,问题是我们如何找到这些状态方程。风险控制问题,原则上说,同工程控制问题在本质上没有什么区别。在许多情况下,要获得所需的状态方程和所需数据是非常困难的,况且,:也没有必要全面研究状态方程。概率方法就是研究工作的一种简化。不过,用概率分析完全替代风险分析还是不甚妥当。当我们用概率方法研究一个风险系统时,通常,我们很难判断一个人为的概率分布假设是否合适,而且,我们常常会碰Nd,样本问题,也就是说,数据太少,难以用传统方法做出决断:小样本问题刺激了经验贝叶斯方法的发展。这就意味着,要想获得事件和发生概率间的一个精确关系,是一项困难的工作。进而,我们知道,如果我们能通过某种途径简化系统分析,对于简化的系统,要精确地获得我们所需要的关系,也是困难的。换言之,我们得到的关系通常是不精确的:为了保留下分析结果中的不精确信息,最好的途径是使用不确定活不确知关系来表达关系。这样,对于统计风险而言,一个风险事件可能对应着几个概率值,只是程度不同而已。在工程项目风险分析中,风险的界定应该具有以下三个特征∞引:1.损害性即风险无论对于个人或团体都意味着会有不利后果。这与商业上所进行的投资风险损益分析不同,因此,工程项目风险研究的目的是如何降低事故发生率,使工程项目在预期轨道上运行。2.不确定性即风险发生不利后果无论在空间、时间、强度以及是否发生都具有很强的第二章风险管理的基本原理和方法不确定性。这种不确定性也意味着某种选择性,因为,风险分析是为决策服务的,凶此一定会涉及到某种选择,如果只存在单一选择的话,也就意味着决策的必然,进行风险分析也就失去了意义。3.复杂性由于风险因素之间的相互作用,相互影响,使得一个风险系统变得异常庞大和复杂,有时很难用精确的概率分布或状态方程来表达,此时,就不得不对问题进行适当的简化,并借助不确定数学等工具进行分析。2.2风险机理分析风险分析是一个非常复杂的课题,应针对不同的问题采用不同的分析模式。而分析模式与风险的产生机理相关,为此首先来讨论风险的产生机理。2.2.1相关名词解释在对风险产生过程进行描述之前,先对风险管理的几个相关名词做一下解释。1、孕险环境(Risk―pregnantEnvironment)所谓孕险环境,指可能会产生事故的区域和环境。在盾构施工中,存在不良地质状况的土层环境,地下水文情况,施工路段附近的路面、建筑物、管线等均构成了孕险环境。可以想见,如果地下水位足够低,盾构进出洞的事故发生率将下降很多。如果周围没有那么多建筑物,也就不会牵涉到那么多的环境影响问题。因此,可以说,孕险环境是风险的客观基础,是决定风险事故是否发生的根本性因素,也可以称之为风险的内因。如果能在施工前期,通过规划选线尽量避开孕险环境,那么风险自然可以得到控制。2、致险因子(Risk.inducingFactors)致险因子是风险事故产生的直接原因,与孕险环境构成了风险事故的两个必备要素。如果说孕险环境是风险的基础,是一个火药桶,那么致险因子就可以说是风险的外因,是导火索。例如盾构推进中遇到障碍物,进出洞加固区加固效果欠佳,旁通道施工采用冻结法而产生的冻融、冻陷,以及机械故障等等都是风险事故的致险因子。3、风险事故(RiskEvents)风险事故是在孕险环境和致险因子作用下,发生的偏离目标期望的事件。第二章风险管理的基本原理帛l方法工程项目中,风险事故往往是指会给项目带来损失的事件。这些事件有时可能比较严重,会被称为工程事故,但更多的情况下,只是一些会造成损失的工程问题。风险一般用风险事故来命名,例如:盾构进出洞事故风险,工作面失稳风险等等。4、承险体(Risk.affectedElement)承险体是指承担风险损失的对象,如机械设备,隧道结构,建筑物,路面系统,地下管线,包括社会群体、生态环境等等。各类承险体构成了整个项口的承险体系统。5、易损性(Vulnerability)承载体的易损性指承载体抵抗损失的能力,换句话说,就是风险一旦来临,可能发生的损坏程度。易损性分析的关键目标是得到承载体的最大损失可能。一般情况下,把超越某损欠值的概率小于5%的损失作为承载体的最大损失可能。对于承载体的损失分布,即0.95分位数值为最大损失。6、风险损失(RiskLoss)风险损失是指风险事故发生后所产生的一系列问题,由于风险分析是事前进行,风险损失的分析就带有预测的成分。而且,风险损失也不一定就是一种,可能牵涉到承险体多方面的损失,例如工期、耐久性、环境影响。同一类风险事件在不同工程中所发生的风险损失往往带有很大的差异性,因此,风险损失的分析就变得异常复杂,也是影响风险分析的可信度的最重要因素。风险损失可分为直接损失和间接损失。直接损失是指对正在进行的工程项目所造成的损失,这种损失并不一定会马上表现出来,比如耐久性的损失可能要过很长一段时间才能发现。而间接损失是指由于工程的建设、运营而造成的其他对象的损失,按照保险学里的观点,这属于第三者责任问题。另外,在工程项目风险分析与管理中,决策者往往希望分析结果尽量简化,因此可能就需要将直接经济损失、工期损失、耐久性损失、环境影响损失、社会影响损失、生态环境破坏损失以及人员安全损失进行替换,以统一的标尺衡量各种风险损失。在这种情况下,假定项目是纯经济型的,不考虑政治影响等方面的价值。其中常用到的替代是以费用损失形式替代其他各项损失。这种替代可用转换系数或转换矩阵在数量上加以描述(式2.2)。TC=正,q-I-弓G+%CD+乙o"-t-弓G+瓦Q+瓦Q(2.2)式中,TC一项目总费用潜在损失;Cc一直接经济损失;Cr一工期损失;CD15第二章风险管理的基本原理和方法一耐久性损失;CⅣ一环境影响损失;Cs一社会影响损失;C£一生态环境影响损失;cL一人员安全损失;瓦,弓,乙,乃,rs,瓦,瓦一各项损失的转换系数矩阵。峨图2.1风险损失的替代7、风险效益(RiskBenefit)所谓风险效益是指对风险事故采取某项措施而产生的风险改善效果,也即风险的减小程度。风险效益的产生来自两方面的原因,一个是风险概率的降低,另一个是风险损失的减少。相对来说,后者比较难以控制,因此,风险效益主要来自对孕险环境和致险因子的控制,从而达到降低风险概率及风险损失的目的。8、风险成本(RiskCost)风险成本可分为广义风险成本与狭义风险成本。广义的风险成本,既包括风险本身造成的损失费用,也包括对风险的前期预防费用以及后续的风险处置费用,用公式表示为:CR=cP+以+CM失;CM一表示风险处置费用。(2.3)式中,CR.一表示广义风险成本;CP-表示预防费用;C卜表示风险实际损广义风险成本的特点,是立足于考虑从风险产生到风险处理的全过程,分析和计算因风险而发生的全部费用。16第二章风险僚理的基本原理和方法狭义的风险成本仅仅指风险发生时引发的实际损失,即CL。狭义风险成本建立在考察风险实际损失基础之上,只分析风险造成的实际损失,以局部为着眼点,表现m较强的针对性。狭义风险成本的大小只取决于风险本身的影晌程度和范围。2.2.2风险机理隧道工程的风险事故产生机理可以简单的描述为:由于孕险环境的存在,加上致险因子的诱导,就有可能引发风险事故的发生,进一步对各种承载体造成损失。风险事故的损失分析由于是在事故发牛前进行的,对项目决策者来说属于潜在损失。而这种潜在损失是不确定的,同时随着工程项日的不断进展,这种潜在损失的状态也会随着外界情况的变化而产牛波动。那么,这种潜在损失的发生、发展、变化过程也就可以认为是工程项目风险发生、发展、变化的过程。即风险分析就是以潜在损失为主体目标的研究。以第二章风险管理的基本原理和方法图2.2隧道工程风险产生机理2.3风险管理的一般步骤2.3.1风险的辨识风险识别是风险管理的第一步,是整个风险管理系统的基础。风险识别就是从系统的观点出发,横观工程项目所涉及的各个方面,纵观项目建设的发展过程,将复杂的事务分解成比较简单的、容易被人识别的基本单元,对潜在的和客观存在的各种风险进行系统地、连续地识别和归类,并分析产生风险事故的原因的过程口71。风险识别的甘的是帮助决策者发现风险和识别风险,为决策减少风险损失,提高决策的科学性、安全性和稳定性。风险识别一般分三步进行:第一步,收集资料,主要包括工程项目环境方面的数据资料、类似工程的历史数据、工程的设计施工文件及外界部门的风险信息等;第二步,估计项目风险形势;第三步,根据直接或间接的症状将潜在的风险识别出来u引。风险识别的主要方法有检查表法、头脑风暴法、流程图法、德尔菲法、SWOT分析法、幕景分析法、事件树法、事故树法等,需要有经验的专家进行系统分第一二章风险管理的基本原理和方法析,在具体应用过程中要结合项目的具体情况,组合起来应用这些方法。2.3.2风险的估计风险估计就是对识别的风险源进行估计,估计潜在损失的规模和损失发生的可能性,即损失发生可能性的估算和严重性的估算,以便于评价各种潜在损失的相对重要性,从而为确定风险管理对策的最佳组合提供依据。风险估计就是要给出某一危险发生的概率以及其后果的性质和概率,即在过去损失资料分析的基础上,运用概率论和数理统计方法对某一或某几个特定风险事故发生的概率和风险事故发牛后可能造成损失的严重程度做出定量或定性分析。风险估计一般分三步进行¨…:图2.3风险估计的步骤风险估计,不仅有定性的方面,也有定量的方面,而定性方法和定量方法各有优缺点。风险估计定性分析方法是运用风险估计者的知识、经验,理智地对工程项目风险作出主观判断的方法。常用的定性分析方法有集合意见法、德尔菲法、层次分析法和事故树分析法、主要风险障碍分析以及领先一落后指标分析等。风险估计的定量分析法是根据过去实际的风险数据,如风险成本、风险损失、风险收益、风险概率、风险事件发行次数等,运用统计方法和数学模型进行计算,对工程项目的风险作出定量估算。衡量工程项目风险的定量方法很多,其有①风险指数法;②概率方法,这包括主观概率法、随机方法(包括随机模拟法、二阶矩法、随机模型数值分析法)、蒙特卡罗法等;③模糊论方法,包括模糊概率法、模糊参数回归分析法、模糊矩阵分析法等;还有移动平均法、19第二章风险管理的基本原理和方法指数平滑法、因果关系预测法、方差和协方差矩阵方法、历史性模拟方法等其他方法。两类方法有紧密的关系,没有定量分析测定性估计难以准确,而定量分析要以定性估计作指导,否则定量分析的数据毫无意义和价值。因此,两类方法最好结合在一起运用,这样,可以提高对工程项目管理风险事件预见的准确率。2.3.3风险的评价风险评价(RiskAssessment)是指在风险识别和风险估计的基础上,把风险发牛的概率、损失严重程度,结合其他因素综合起来考虑,得出项目发牛风险的可能性及其危害程度n71。并与公认的风险评价标准比较,确定项目的风险等级。然后根据项目的风险等级,决定是否需要采取控制措施,以及控制措施采取到什么程度。因此,风险评价是风险管理活动的重要一环,是选择风险管理技术的基础。风险评价的步骤主要有n引:(1)确定项目风险评价标准。工程项目风险评价标准就是工程项目主体针对不同的项目风险,确定的可以接受的风险水平。一般而言,对单个风险事件和工程项目整体风险均要确定不同的风险评价标准,可分别称为单个风险评价标准和整体安全标准。(2)确定评价时的工程项目风险水平。其包括单个风险水平和整体风险水平。工程项目整体风险水平是综合了所有风险事件之后确定的。要注意的是,确定工程项目整体风险水平的方法很有讲究。确定工程项目整体风险水平后,总是要和工程项目的整体风险评价标准相比较,因此整体风险水平的确定方法要和整体评价标准确定的原则和方法相适应,否则两者就缺乏可比性。(3)对应比较。即将工程项目单个风险水平和单个风险评价标准、整体风险水平和整体风险评价标准进行比较,进而确定其风险等级是否在可接受的范围之内,或者考虑采取什么样的风险应对措施。风险评价方法有定性和定量两大类,常用的风险评价方法包括:层次分析法、模糊数学法、敏感性分析法、道氏指数法、计划评审技术(PERT法)、影响图法。第二章风险管理的基本原理和方法2.3.4风险的应对风险应对是指根据风险管理的目标和宗旨,在科学的风险分析结果的基础上,合理选择风险管理工具,从而制定出处置风险的总体方案的活动,对项目风险提出处黄意见和方法,尽可能把风险转化为机会或使风险造成的损失降低到最低¨9。。一般来讲,风险应对的程序主要有以下三个过程:(1)确定风险管理目标。以最小的成木获得最大的收益是风险管理的总目标,也是风险管理必须遵循的基本原则。(2)拟定风险处理方案。风险处理方案是指所选择的风险处理手段的有机结合。(3)选择最佳风险处理方案。工程项目常用的风险应对措施包括:风险控制、风险转移、风险缓解以及这些策略的组合。2.3.5风险监控风险监控是指通过对项目风险发展变化的观察和掌握,评估风险危险程度和风险处理策略和措施的效果,并针对出现的问题及时采取措施的过程乜01。在项目的实施过程中,风险会不断发生变化,可能会出现许多未预料到的新情况,冈此必须反复进行风险识别,风险分析与评估,细化风险应对措施,及时修改风险应对计划,实现消除或减轻风险的目标。工程项目风险豁控的主要内容乜门有:(1)工程项目风险处理措施是否按计划正在实施,是否像预期的那样有效,是否需要制定新的风险处理措施。(2)对工程项目施工环境的预期分析以及对工程项目整体目标实现可能性的预期分析是否仍然成立;(3)工程项目风险的发展变化是否与预期的~致,对工程项目风险的发展变化作出分析判断;(4)已识别的工程项目风险哪些已发生、哪些正在发生、哪些可能在后面发生:(5)是否出现了新的风险因素和新的风险事件,它们的发展变化趋势如何。工程项目风险监控方法主要有:审核检查法、横道图、S曲线法、控制图法、费用偏差分析和风险图表等瞳利。2l第二章风险符理的基本原理和方法2.4风险分析方法汇总及选择2.4.1风险分析方法汇总各种风险分析方法发展到今天已经有几十种之多,但其中各种方法的适用范围不同,所以,我们需要对其进行研究并找出适用于隧道工程的分析方法。同时,由于各分析方法各有优缺点,我们在原有的方法上进行改进或将两种方法综合运用,分别取其优点进行风险分析,得出的结果更科学合理。风险分析方法可分为定性方法和定量方法,有的方法即可进行定性分析又可进行定量分析,我们称其为定性定量方法心3。。因为风险分析在金融领域的应用时间长且早,所以,很多的风险评估方法是从金融领域发展起来的,不太适用于隧道工程,经过初步筛选,找出下列适合于隧道风险分析的方法。为简单明了,将各种风险分析方法进行归类并列出其各自优缺点以及适用范围,将其汇总成表格乜41,如表2-1所示。go寒i器制七鞲疑茧翅因卣泵徘子长饔R瑚}墨砌忙每圃泛暖卿正翠岳赠.。螺墨L垛詹铎巾融罡粘恩I宣酞匡旺牛I窭辖1#求求樱g■嚣星肇耳已莲蚕驾。害《享蟮翌口姜掣§§≤镫一日号镫套匠怛圈.温烟长互蕃K筌辎星蒙毫R毒嚣足.燧求隧疆嚣蓁蓁茎蓁蓁蓁薹萋饕鎏H’薛螺螺旺午髅帐蜊:斗<÷口捌∈髓镫岳}H’杠蹩擦暖酸恹垛蜊1蟋H’乓翊}霉萋型羹詹梨矗蝽差求窖强积如谍婚.g颖较备<水掣嚣剑砖娌啦懒咂塔图基矍羹骂霆喜平酱挚≤翟赫帮啦涩篓羹饕耋蔹缸函l一血筮馊喇馁鬟阵秘g螵曩。帮K鑫毒尊鑫惠羹莲*嫠翌j叠。姬.oⅡ,厘懒水.妲g据S耀求刊E最仗熏独涩:妲口四j封,。墨日墨水芒雉醭骚箍:K霜黾七辎螺蓬邕姑嶙≮聚卿七积畏靶磐期螺目*涩嵝乓莨≮牛镫■晕1懈落器十辎格赵灰较棣球罢燃懈喀,、辎求盏耋摹薹霎薹羹塞基妻凄硼争霸掣楚髦赛g辎托《S壬霪互稼如裂篷靛器。翁g饔涩罄婶。菇餐星状丑樱餐.目壬姆,警嚼眶翻舛夺厦羹萎萋藁孽毳主蓄霉羹耍童零攀燃素睬:《暑:增基釜蚕。蒸蒸莲蜞制乓疆搿g簿坪燃椒丑燃糕恹燃苍生搽舢囊|纂茎萋蓁蓁蓁罐求媳掣段删辖较竭∈差水妲。斗<鄹掣碳慨舔g镫;君∞椎靛叶’啦警毒蹙E蜊王寨笾区g怠铎H,*暖H’因蔡掣。罂谁b.鲻堡妊螺。?证鼍《。套S餐粼星惫期螵蜗羹涩剜系翟垂墓袢蒌宦,h噙j’耋意‘‘惑鼍。.十籍权王烈蠢嚣萋篓薹茹鞫。督§蓬餐主螺妥蝼掣窭=嶙卜壤剞蟠。臣g《毫{枉糯器鬟鏊荤隶墨塔米≤众芒浦螺匠拟峨蜊≮星趟翅二<絮辖搿芒毒巾恃路王妒丑主萋萎薹喾裘目薹耋主要一Io罢三鬻蕃三球=聂葛翊器牲爆越§收≮旨巫婴司蜃蜃.罐碘暮窭章谜刿窜基翌掣辎隧窭赳斌蜊十隧。域旺噩|∈《钕莓窿艘冀萎芒蓁垂萋蓁g避忙咏{:‘窖埒矮图芒饔鼷叶,匣∞蕾区旺鋈雾耋蓁垂萋萋茎。囊囊薹。蠢薹茎蕃蓁鏖翟凳蚤粪蓦《。犀¥l妻蔷掣基甘_簧列脊‘漪≤饔蜊《丁毯薄嗡毒鞋蛔妊鑫掣姑整裂攀鬈妻鬟襄鐾。唾鬟幕煮量嚣篓铽丑哥g捌划楚漤嫡螺銎嚣旨暹琏,嶙-晨谁盟N婚星燃嚣衽赫冥燃窭斗赫喇唱嚣囊星刮翅g妊歪品熟藩林燃。{ⅢI|’髭擦撂甄谁褒髅,型餐,制耧翠¥匝酃嚣跫窖霹革辖《求吝眯娶垛《茫I纛鼍萎蒜||l擅基墓妻蒜羹量茬燃霉窭援芒豸,、幡、一蜒靛雨郫.掣臻蠢基毒弩蠢茎蠢洋燃投囤蜃醛I8区g隧燃咪烁燃霉籍僻侧嚣粕I燃区蟮隧求蓑鑫蕞霉出g妻蜜枣j蠹}§≤蜊『云’掣七塑重转口1谣妄*瓤><屡理餐≮蓬萋羹莓也L器#鋈塞蓍萋群嗣毒匠{。兰洒晕窨犁蒋函摆蚕贷扑童‘‘、‘一LL举藻S。.筌丑薹薹摹I耋荤匠≤餐螺翠磐挈南旨鉴掣氰匠型墨嚼峨垂萋萋塞蒌霉囊蓁窭晕妲.一善l’拳剜燃臻暮星.《[斌罨艇革娱饕妻霉雩委薹型蠢善j|j!∈始.冬,*蜊R复专:螺曩}:《邻匠《辎阵喽衽嫂蹬麓妻翅刨星竭∈竖鐾《萎蓦{|薹哩临姆睾g豢耋鼍革薹攥垮誊耋羞喜摹萋。萋萋蒺霎主譬隧震簧豢.怒毒漆惴薹摹霎羞耋蓁萋蕈霍壑囊霉萎茬鐾詈壅彗垂薹垂震蓁嫠羹餐妇薹萋蚕丢簧芋辇莹摹娄错娄孽襞是墓羹攀萋霎鍪兰薹霉垂鍪蠢嚣蓍喜篓蓬二莨≤妖乓篚伯删《区翳罢聪辎恻掣求婊聋删掣薰器。,.辎七《螺臀暴;封聋倏1冬墨gj乓晕瑙詹擦罪《各.帕摇至。矍差善性嘿.爿冥怒悟j(|(世旺壅|鲻鬲求寒林錾薹j|萋羹《犟掣寒,蹬.删《Ⅱ蜒螺筐氐卿坦K嫂冥斛,寒g掣蠼。匠晕壬涩颦睾卿§妇E娶求缸言辎g米删嗽蓁。萋蓁萋霎耋囊篓蒸重莹燃赠燃籁扑燃塔襞燃拳v襄::垃辅慕求牛套翟簌童砉蒌曩拳憨磐辎邬‘40踏繇坦永燃蚓奴删塔回鼬蠼错避。婚g嘲口姬林曩。毯降霹靼蓁蓁霉蓁萋篱萋霎薰重辎如喇睁窭逢鍪皤蠼鼠芸毫鲟杈k羞水S+H整蜒睇艟长冀星蘧.^:筠七牛≮璃2E:∈逛饕≤垣制姑弋型警蛞曩S誊冰《匿莹舞烈乓鼙嚼毒.暌擦÷嗡嚣苎浦宅王长碟蒌区套难菡糨扭亘烟莨辇盖蘧.胬善半}g目罩o.燃邻由剞。蹿暴袢裔埘芒燃辖丑蜊巾丑重辎删盏籁螂椒求迥擀哥王臀求{心t,辎赠星聚辎K?i《∑戈餐Ⅱ,始警Ⅱ,窨二寸8≤‘姑毒:罡。.f;州回∈匡暴篷釜{|||萋萋耋喜萋萋詈玺肇墓蟊要妻重慧耋萋薹霉萋辇塞冀耋薹蓁薹譬魏掣基鳎囊茎薹萎t礤弃K型蓐r.r-压星。蛊窖诞鄹燃恹鉴H蓉錾#睾¥¥区柱门^,始匣宦墨台梏.竹rr¥犀于容饔。、1莨碍孵禽徊塑鞭.鼙■列,。姑h较划。格釜斟琳棣蜷崆-H_‘亡区四。忙划瓤求眯埋右罢訾靛慑《斟笾垛静按贬燃掣牛楗避辐湮基釜肇糸制牒赶絮娃醛警.茸塞g谢篓犀辂餐S望藁删g1斗<饔丽球皑孽捌翅堰怠盛;-皇r旧怔姑鬲制g晕乓,《醯魁瞰啦靶嘟蚓g穴S髑恹《辎芒制般踌罐g区喇.矧匝.区蔓丙燃鼷《匝甘姣太塑高孙恹州S昏稻缸释式林g糌<g蛙.匠裁掣n慧蚺。遨五婪五长七燃球巨|∈巡睡.漆五邕q卜罐猷恹七妲收鞭错回如薹墓薹囊髫冀忙燃螂l笾蝰£陕壕斌球恹燃剥极塔燃团辎酶求籁链匿套磐匮茎蜊锓。神6攥震蜘+H燃逛求蜒如恹婚蜷罢罾燃窨霹鬻。毹轻瓤i悴o燃?螺j,淋.罨生叵捌{l垦<Ⅱ嚣N器撩燃塔翅曩窭訇‘聋辎疆景辍廿醉÷掷固?暖圻谋匝!|鸳回旺棵训裂蜊暖蛾蚓丑旺卿星塔匡gg燃裂求,?燃删窭露≤毫恹器辑g嗵星怖嚣型萋删!善琊菩乓队=’爱变登畚幕星妻粪登畚瘿窭N拳笾《≮]鬟耋||;耋萎羹窭N最笾《盎嚣警如曩g婚辎掣辎靛忙。辎掣曩卜要犀卜’晾《卜饔辎篮棒燃篮茁塔笾州罨蜒锵落R困譬。辑S鬲基¥鹱《镣g瞳S状燃。拳皋泛《c婶釜g.霎燃枣霹溪¥萎雾蒹爿辎警囊悴甏霪奏羹蒌羹怒-W-,囊薹囊鳖2i苍窖昭慑诺篓霎萋|幕。燃靛辎卜’未套《筏¥忙球妄蛋g蝰表。糇蒯蠡‘g≤靛《‘≤饔二《≤‘窨蟠燃霉辎蒹嚣《椒辑。盎求啮磐碲霉如《a曩叁曩衽蝾岛辎如辎燃钿}’曩g褒第二章风险管理的基本原理和方法2.4.2盾构隧道工程的风险分析方法选择对于隧道工程而言,由于风险分析处于刚刚起步阶段,所以,很多数据资料都很缺乏,所以有些风险分析方法是不适用的。同时,有的分析方法是针对单项工艺或单个领域适用的,不能应用于隧道工程或只能应用于隧道工程的某一项工艺,针对整体工程不能适用。在具体的风险分析中采用什么方法,主要是由研究者的最终目的和现有的资料情况以及研究对象的性质来决定的,比如说,研究者只想知道一个项目的风险的大概情况,我们就可以采用定性分析方法:或者是现有资料相当缺乏,就只能利用专家调查法来获得我们需要的数据。具体方法选择方式如下所示:1、如果我们要对一个系统整体进行分析,例如对一条隧道丁期进行分析,我们可以选择的方法有:层次分析法、事故树法、模糊综合评判法、神经网络法、蒙特卡罗数值模拟法等,到底选用那种方法,需要通过研究者的最终目的和现有资料情况来决定。如果研究者只想得到各风险因素对工期风险的重要程度,并且数据资料很缺乏,可以采用层次分析法;如果研究者想得到工程的工期分析具体有多大,并且数据资料比较充足,可以选用蒙特卡罗数值模拟法或神经网络方法,若处于二者之问,可选用事故树法和模糊综合评判法。2、如果我们要对系统内某一个具体环节进行风险分析,比如说隧道施工过程中常遇到的渗漏水风险,可以采用如果一怎么办法、失效模式和后果分析法、原因一结果分析法、事故树法、事件树法、影响图法等。如果研究者不但想知道风险后果如何,还想得到控制措施,可以采用如果一怎么办法、失效模式和后果分析法、原因一结果分析法,反之,则可采用其他方法。并且方法的选择也与现有资料的充足与否有很大的关系。3、如果研究者只想得到各风险因素对于风险事故的重要度排序,以便在具体施工过程中有目的的进行控制,可以采用层次分析法、事故树法、主成分分析法等。如果想得到一个具体风险值,就可以采用事故树法、事件树法、模糊综合评判法、神经网络法、蒙特卡罗数值模拟法等。4、如果想在几个方案中选择一个最适合的方案,可以采用蒙特卡罗法、层次分析法等。对于复杂系统而言,由于计算复杂,如果有较多的数据积累,可以采用蒙特卡罗方法和神经网络法等,若数据很少,就只能借助专家调查法或模糊数学方法与其他方法想结合来进行研究。第二章风险管理的基本原理和方法2.5本章小结本章详细介绍了风险的定义、分类和本质,研究了风险产生的机理并总结了风险管理的一般步骤。国内外的风险分析方法有很多种,但是应用的领域和侧重点各不相同。第三章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程第三章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程3.1层次分析法原理层次分析法(AnalyticHierarchyProcess,简称AHP)是对一些较为复杂、较为模糊的问题作出决策的简易方法,它特别适用于那些难于完伞定量分析的问题。它足美国运筹学家T.L.Saaty教授于70年代初期提出的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法H训。3.1.1层次分析法的基本原理与步骤人们在进行社会的、经济的以及科学管理领域问题的系统分析中,面临的常常是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂而往往缺少定量数据的系统。层次分析法为这类问题的决策和排序提供了~种新的、简洁而实用的建模方法。运用层次分析法建模,大体上可按下面四个步骤进行:(1)建立递阶层次结构模型;(2)构造出各层次中的所有判断矩阵;(3)层次单排序及一致性检验;(4)层次总排序及一致性检验。下面分别说明这四个步骤的实现过程。3.1.2递阶层次结构的建立与特点应用AHP分析决策问题时,首先要把问题条理化、层次化,构造出一个有层次的结构模型。在这个模型下,复杂问题被分解为元素的组成部分。这些元素又按其属性及关系形成若干层次。上一层次的元素作为准则对下一层次有关元素起支配作用。这些层次可以分为三类:(1)最高层:这一层次中只有一个元素,一般它是分析问题的预定目标或理想结果,因此也称为目标层。(2)中间层:这一层次中包含了为实现目标所涉及的巾间环节,它可以由若干个层次组成,包括所需考虑的准则、子准则,因此也称为准则层。(3)最底层:这一层次包括了为实现目标可供选择的各种措施、决策方案第j章盾构区问隧道施工风险管理原理及过程等,凶此也称为措施层或方案层。递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及需要分析的详尽程度有关,一般地层次数不受限制。每一层次中各元素所支配的元素一般不要超过9个。这是因为支配的元素过多会给两两比较判断带来困难。用层次分析法评价工程项目风险,首先是确定评价的目标,再明确方案评价的准则和各指标,然后把目标、评价准则连同各方案构成一个层次结构模型,如图3.1所示。在这个模型Ifl,评价口标、评价准则和评价方案处于不同的层次n引。圈圈囤圈图3.1层次分析法风险评价模型下而再结合一个实例来说明递阶层次结构的建立。例1假期旅游有暑、罡、只3个旅游胜地供你选择,试确定一个最佳地点。在此问题中,你会根据诸如景色、费用、居住、饮食和旅途条件等一些准则去反复比较3个侯选地点。可以建立如下的层次结构模型。目标层D准则层C措施层尸景色只费用选择旅游地居住只饮食只旅途3l第三章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程3.1.3构造判断矩阵层次结构反映了凶素之间的关系,但准则层中的各准则在目标衡量中所占的比重并不一定相同,在决策者的心目中,它们各占有一定的比例。在确定影响某因素的诸凶子在该因素中所占的比重时,遇到的主要困难是这些比重常常不易定量化。此外,当影响某因素的因了较多时,直接考虑各因子对该因素有多大程度的影响时,常常会因考虑不周全、顾此失彼而使决策者提出与他实际认为的重要性程度不相一致的数据,甚至有可能提出一组隐含矛盾的数据。为看清这一点,可作如下假设:将一块重为l千克的石块砸成力小块,你町以精确称出它们的重量,设为wl,…,%,现在,请人估计这刀小块的重量占总重量的比例(不能让他知道各小石块的重量),此人不仅很难给出精确的比值,而且完全可能因顾此失彼而提供彼此矛盾的数据。设现在要比较疗个因子X=(五,…,%)对某凶素z的影响大小,怎样比较才能提供可信的数据呢?Saaty等人建议可以采取对因子进行两两比较建立成对比较矩阵的办法。即每次取两个因子五和X,,以%表示玉和x,对z的影响大小之比,全部比较结果用矩阵A=(口I,)。。表示,称A为Z-X之间的成对比较判断矩阵(简称判断矩阵)。容易看出,若薯与X,对Z的影响之比为口∥则x,与薯对Zl的影响之比应为口。=一1【l羽。’a《定义1若矩阵A=(%)~满足1(1)%>0,(2)aji=二(f,J=1,2,…,行)%则称之为正互反矩阵(易觅口。=1,i=l,_刀)。关于如何确定口;,的值,Saaty等建议引用数字1~9及其倒数作为标度。下表列出了1~9标度的含义啪1:表3.1风险评价分值表分值口,』13579定义因素%与因素“J同样重要因素甜,比因素/4,略重要因素“f比因素“J稍重要因素“,比因素“/重要得多因素材,比因素球』重要得很多32第一章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程从心理学观点来看,分级太多会超越人们的判断能力,既增加了作判断的难度,义容易因此而提供虚假数据。Saaty等人还用实验方法比较了在各种不同标度下人们判断结果的正确性,实验结果也表明,采用1~9标度最为合适。最后,应该指出,一般地作―t-n--,1次两两判断是必要的乜¨。有人认为把所n,.1…o,2有元素都和某个元素比较,即只作玎一1个比较就可以了。这种作法的弊病在于,任何一个判断的失误均可导致不合理的排序,而个别判断的失误对于难以定量的系统往往是难以避免的。进行掣次比较可以提供更多的信息,通过各种Z刁i同角度的反复比较,从而导出一个合理的排序。3.1.4层次单排序及一致性检验判断矩阵4对应于最大特征值k的特征向量∥,经归一化后即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值,这一过程称为层次单排序。上述构造成对比较判断矩阵的办法虽能减少其它因素的干扰,较客观地反映出一对因子影响力的差别。但综合全部比较结果时,其中难免包含一定程度的非一致性。如果比较结果是前后完全一致的,则矩阵A的元素还应当满足妇引:%口肺=%,Vi,/,k=l,2,…,刀(3.1)定义2满足关系式(3.1)的正互反矩阵称为一致矩阵。需要检验构造出来的(正互反)判断矩阵A是否严重地非一致,以便确定是否接受A。定理1正互反矩阵A的最大特征根k必为正实数,其对应特征向量的所有分量均为正实数。A的其余特征值的模均严格小于k胁1。定理2若A为一致矩阵,则1)A必为正互反矩阵。2)A的转置矩阵A7也是一致矩阵。3)A的任意两行成比例,比例因子大于零,从而rank(A)=l(同样,4的任意两列也成比例)。4)A的最大特征值k=刀,其中n为矩阵A的阶。A的其余特征根均为零。33第三章盾构区问隧道施工风险管理原理及过程5)若彳的最大特征值九。对应的特征向量为形=(Ⅵ,…,%)r,则嘞2蚩,Vi,_『=l,2,…,力,即一●一●A=(3.2)M―M%一M一%一嵋Ⅵ一%心一心~%一%一●Ⅵ一%心一%~M一%一●3.1.5一致矩阵最大特征根近似求解方法简介1.和法,步骤女Il下瞄”:1)将A的每一列规一化得%:{L;∑%2)对%求和得到特征向量彳缈;3)对AEo进行规一化处理得到权向量;4)按k=去善盖求得最大特征值;5)利用公式a:尘:型计算一致性指标a:6)查找相应的平均-随-机1一致性指标彤,利用公式cR=是计算一致性比例CR.7)判断矩阵的一致性。2.根法,步骤如下:1)将A的每一列规一化得%:{L;∑%2)对%行求积并开n次方q:f卉%.1i,得到特征向量彳缈:h);LplJ3)对彳功进行规一化处理得到权向量;第三章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程4)按‰2丢善云求得最大特征值;5)利用公式a:尘型计算一致性指标a;/'/一l6)查找相应的平均随机一致性指标彤,利用公式cR=茜计算一致性比例CR;7)判断矩阵的一‘致性。若矩阵A为t’致矩阵,则我们自然会取对应于最大特征根n的归一化特征向量{wl,w2,w3…H),∑w=1,w表示下层第f个因素对上层某因素影响程度的权值。若成对比较矩阵不是一致阵,Saaty等人建议用其最大特征根对应的归一化特征向量作为权向量W,则AW=彳形,形={Ⅵ,%,嵋…%}这样确定权向量的方法称为特征根法。(3.3)根据定理3,我们可以由k是否等于行来检验判断矩阵A是否为一致矩阵。由于特征根连续地依赖于%,A的非一致性程度也就越严重,k对应的标准化特征向量也就越不能真实地反映出x={一,…,吒}在对因素Z的影响中所占的比重。因此,对决策者提供的判断矩阵有必要作一次一致性检验,以决定是否能接受它。对判断矩阵的一致性检验的步骤如下啪1:(i)计算一致性指标aC/:―'彳'rrmx―--/'I刀一l(3.4)(2)查找相应的平均随机一致性指标魁。对/I=l,…,9,Saaty给出了尺J的值,如下表所示:表3.2肼取值表刀1O230.5840.9051.1261.24781.419融O1.321.45肼的值是这样得到的,用随机方法构造500个样本矩阵:随机地从1"-9及其倒数中抽取数字构造正互反矩阵,求得最大特征根的平均值t,并定义第=三章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程R/:兰型二!门一l(3.5)(3)计算一致性比例CR伽:旦砒(3.6)当CR<O.10时,认为判断矩阵的一致性是可以接受的,否则应对判断矩阵作适当修正。3.1.6层次总排序及一致性检验上面我们得到的是一组元素对其上一层中某元素的权重向量。我们最终要得到各元素,特别是最低层中各方案对于目标的排序权重,从而进行方案选择。总排序权重要自上而下地将单准则下的权重进行合成。设上一层次(A层)包含4,…,以共朋个因素,它们的层次总排序权重分别为an,…,am。又设其后的下一层次(B层)包含胛个因素墨,…,最,它们关于4的层次单排序权重分别为6I/,…,%(当忍与4无关联时,%=o)。现求B层中各因素关于总目标的权重,即求B层各因素的层次总排序权重6l,…,屯,计算按下表所示方式进行,即包:y%aj,i=1,…,刀阱3。』=l表3.3B层中各冈素关于总目标的权重‘\层刀\BlAl4IA2口2A。层B\.召2B层总排序权值口屑bnbi2.6l屑∑buajj-1以l●●●如…6跏∑b巧口,』_l;玩6―1k匕∑b.jajj-l对层次总排序也需作一致性检验,检验仍象层次总排序那样由高层到低层逐层进行。这是因为虽然各层次均已经过层次单排序的一致性检验,各成对比较判断矩阵都已具有较为满意的一致性。但当综合考察时,各层次的非一致性仍有可能积累起来,引起最终分析结果较严重的非一致性。第互章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程设B层中与Aj相关的因素的成对比较判断矩阵在单排序中经一致性检验,求得单排序一致性指标为c1(j),(J=1,…,所),相应的平均随机一致性指标为RI(j)(CI(j)、RI(j)已在层次单排序时求得),则B层总排序随机一致性比例为∑CI(j)ajCR=』:!nr(3.7)∑RI(j)aj当CR<0.10时,认为层次总排序结果具有较满意的一致性并接受该分析结果。3.1.7层次分析法面临的问题在应用层次分析法研究问题时,遇到的主要困难有两个:际情况抽象出较为贴切的层次结构;(1)如何根据实(2)如何将某些定性的量作比较接近实际定量化处理。层次分析法对人们的思维过程进行了加工整理,提出了一套系统分析问题的方法,为科学管理和决策提供了较有说服力的依据。但层次分析法也有其局限性,主要表现在:(1)它在很大程度上依赖于人们的经验,主观因素的影响很大,它至多只能排除思维过程中的严重非一致性,却无法排除决策者个人可能存在的严重片面性。(2)比较、判断过程较为粗糙,不能用于精度要求较高的决策问题。AttP至多只能算是一种半定量(或定性与定量结合)的方法。AHP方法经过几十年的发展,许多学者针对AHP的缺点进行了改进和完善,形成了一些新理论和新方法,像群组决策、模糊决策和反馈系统理论近几年成为该领域的一个新热点。3.1.8工程应用应用层次分析法建立天津津滨轻轨西段工程七经路站至天津站站区间盾构隧道穿越天津站铁路股道施工风险凶素评价指标的权重体系。经过专家调查,汇总分析,得出以下判断矩阵:表3.4比较判断矩阵风险因素搿I“I“2甜3甜47zf5l1/32537第j章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程l,2H33l4l841631/21/71/51/41/81/6U4”51/41/31/3131.首先计算判断矩阵第i行所有元素的几何平均值得到缈.,石=(1.8783.5651.0840.2710.506)2.然后将国,归一化,得到缈,(9--(0.2600.4940.1500.0380.070)@即是风险因素重要程度系数。3.由公式五一=喜訾计算判断矩阵的最大特征根名一A(9=(1.3412.5980.7660.1980.368)兄一25.1984.一致性检验:计算一致性指标CIa:垫:!:!!!二!:0.050刀一I5一l查表得平均随机一致性指标R/=1.12计算一致性比例一=一=.(.I因此该判断矩阵满足一致性检验要求。一CI:竺竺:0.044<0.1剧1.12归一化所得到的缈.即为各风险指标的相对权重,结果如表3.5所示。表3.5风险因素相对权熏风险因素相对权重撕缈l=0.260舭如纵(02=0.494(93=0.150(04=0.038第三章盾构区间隧道旎工风险管理原理及过程3.2模糊综合评判原理3.2.1模糊数学简介美国学者LA.Zadeh于1965年首次提出模糊集合的概念,对模糊行为和活动建立模型。模糊数学从二值逻辑的基础上转移到连续逻辑上来,把绝对的“是”与“非”变为更加灵活的东西,在相当的限阙上去相对地划分“是”与“非”,这并非让数学放弃它的严格性去迁就模糊性,相反,是以严格的数学方法去处理模糊现象m1。模糊数学的优势在于:它为现实世界中普遍存在的模糊、不清晰的问题提供了一种充分的概念化结构,并以数学的语言去分析和解决它们。它特别适合用于处理那些模糊、难以定义的并难以用数字描述而易于用语言描述的变量。地铁盾构隧道施工中潜含的各种风险因素很大一部分难以用数字来准确地加以定量描述,但都可以利用历史经验或专家知识,用语言生动地描述出它们的性质及其可能的影响结果。并且,现有的绝大多数风险分析模型都是基于需要数字的定量技术,而与风险分析相关的大部分信息却是很难用数字表示的,但易于用文字或句子来描述,这种性质最适合于采用模糊数学模型来解决问题【57】模糊数学处理非数字化、模糊、难含义的变量有独到之处,并能提供合理的数学规则去解决变量问题,相应得出的数学结果又能通过一定的方法转为语言描述。这一特性极适于解决盾构隧道施工中普遍存在的潜在风险。介绍几个基本概念:1、模糊集设x是论域,称映射心:x一[0,1];XI一线(x)。确定了X的一个模糊子集,简称模糊集,记为j。∥。称为模糊集彳的隶属函数,∥。(z)称为元素x隶属于彳的程度,简称隶属度嘞1。X中的模糊集的全体记为F(x),即F(x)={jl彳是X的模糊集)。2、隶属函数隶属函数的确定是模糊理论的基础,隶属函数的确定带有人的主观因素,39第三章盾构区间隧道施工风险管理原理及过程但决不可以任意臆造,而必须以客观规律为基础。隶属函数的确定通常是先初步确定粗略的隶属函数,然后通过不断的实践检验,逐渐修正和完善,最终达到主观和客观的一致。隶属函数的确定有许多确定方法,例如:五点法、三分法、选择法、遗传算法、专家经验法、典型函数法、模糊统计法、可变模型法、相对选择法、二元对比排序法、人工神经元网络学习法等。3、模糊数模糊数是一种特殊的模糊集,是模糊化的区间数,它不但能表示区间全体,而且还能表示区间内各元素对该区间的隶属度。定义:设7为实数域R上的模糊集,/tr(材)是它的隶属函数,设∥=Sup/zr(u)(符号Sup表示j的上模,即所(甜)的极大值),若对任意力∈(O,励,L={衫所@)≥A)都是一个闭区间,则称7是一个模糊数晦¨。模糊数是一种特殊的模糊集,凶此,模糊数的表示方式和模糊集的表示方式相同。若彳:(口,b,c,d),其中a’历Gd是实数,则称彳为梯形模糊数,梯形模糊数彳是实数集R的模糊子集,其隶属函数∥:满足下

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