隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益向地下空間延伸，因地下巖土層擾動造成地表建筑開裂變形的問題越來越突出。目前許多城市尤其地下空間利用充分的大城市，類似地鐵、地下隧道等地下工程往往需要穿越繁華的主城區(qū)，這造成地表上的連片的房屋建筑不得不面臨因地基擾動造成的墻體開裂和變形等質(zhì)量問題。不過，并不是所有的因?yàn)榈叵萝壍澜煌üこ淌┕?dǎo)致材料開裂變形的都需要修復(fù)，實(shí)際上這也無法完成的工作，因此我們需要對開裂變形的房屋建筑材料進(jìn)行合理精確的分析評估以判斷是否存在質(zhì)量風(fēng)險，是否需要進(jìn)行修復(fù)。
   地表建筑開裂和變形是地下巖土層強(qiáng)力擾動的結(jié)果，這涉及到巖石力學(xué)概念。巖石力學(xué)概念認(rèn)為，房屋建筑材料在開裂后，其受力變形情況會進(jìn)入峰后區(qū)間(post-failure),而對開裂評估監(jiān)測就是建基于對峰后力學(xué)的研究。在工程力學(xué)界，Willam和Warnke合作提出了反應(yīng)脆性材料開裂的W-W本構(gòu)關(guān)系，這是一大突破，隨后美國的Desai開創(chuàng)了擾動狀態(tài)概念（disturbed state concept），也即是DSC，由此拉開了峰后材料力學(xué)研究的大幕。在此基礎(chǔ)上，我國學(xué)者也就DSC模型進(jìn)行了細(xì)致化研究分析，使基于DSC模型對地表房屋開裂的評估和監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用日漸成熟，并在許多大型工程中得到驗(yàn)證。
一、DSC本構(gòu)模型工作原理介紹
   由于地面建筑材料存在不穩(wěn)定現(xiàn)象而導(dǎo)致出現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)力應(yīng)變，這是房屋開裂的實(shí)質(zhì)，但傳統(tǒng)力學(xué)理論無法精準(zhǔn)地描述出力學(xué)行為，自然也無法解決這一問題，而DSC模型則由于很好地組合了材料相對穩(wěn)定狀態(tài)和完全調(diào)整狀態(tài)，從而精準(zhǔn)地描述出了峰后力學(xué)行為，為房屋開裂研究打開了口子。在（機(jī)械類、熱力）擾動中，房屋材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)從原初的相對完整狀態(tài)逐漸過渡到完全調(diào)整狀態(tài)，在這一轉(zhuǎn)換過程中存在一個擾動函數(shù)，函數(shù)核心參數(shù)值擾動因子D是材料破壞程度的一個度量指標(biāo)，經(jīng)過函數(shù)計(jì)算得出的D值存在多個區(qū)間，而這些區(qū)間對應(yīng)的是國家頒布的《危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（式一）：
     (0.8  1.0) D級，危房
 D   (0.5  0.8) C級，房屋結(jié)構(gòu)受損、開裂等
     (0.2  0.5) B級，房屋局部開裂
(0.0  0.2)  A級，房屋安全
由于擾動函數(shù)很好地解決了觀測響應(yīng)、初始響應(yīng)和臨界響應(yīng)之間的動態(tài)關(guān)系，并以宏觀測量的視角來對擾動演化進(jìn)行描述，因此確保了相對完整的初始狀態(tài)和完全調(diào)整狀態(tài)下互相作用的兩部分材料就是被觀測的材料，這一材料的真實(shí)響應(yīng)直接關(guān)系著擾動因子D起耦合和內(nèi)插作用。
二、房屋開裂的定量評估
（一）DSC模型特征分析
DSC模型在經(jīng)過模型標(biāo)定、驗(yàn)證和參數(shù)影響分析之后，基本上得出了以下幾個顯著特征：一是峰前應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系主要由初始參考狀態(tài)決定，峰后關(guān)系則由初始參考狀態(tài)(R1)和完全調(diào)整狀態(tài)(FA)耦合構(gòu)成，而二者之間的相互作用則有擾動函數(shù)來決定；二是R1在取非線性彈性模型時，可使DSC模型對脆弱跌落計(jì)算誤差影響較大，由此說明DSC模型具有彈性-塑性硬化-塑性軟化的明顯特征，而當(dāng)R1和FA狀態(tài)均處于理想彈塑性時，DSC則為彈塑性軟化模型；三是房屋材料開裂、軟化等問題的解決需要事先經(jīng)過應(yīng)變空間轉(zhuǎn)化來進(jìn)行處理，而DSC模型組合R1和FA狀態(tài)后，則可以實(shí)現(xiàn)在應(yīng)力空間下描述材料的峰后力學(xué)行為，也即DSC可以利用穩(wěn)定材料模型來描述不穩(wěn)定材料的力學(xué)響應(yīng)。而且需要指出的是，R1和FA狀態(tài)的適應(yīng)范圍大，數(shù)值穩(wěn)定性、聚斂性和延展性都容易控制，從而使DSC模型具備了強(qiáng)大的延展能力和廣泛的適用范圍。
(二)基于DSC模型的房屋開裂評估
基于DSC本構(gòu)模型研究房屋開裂問題由于充分利用了DSC模型具備的超強(qiáng)的峰后描述能力、廣泛的本構(gòu)關(guān)系選取、明確物理意義的擾動函數(shù)以及穩(wěn)定性、健壯性和收斂性極佳的函數(shù)數(shù)值而使得研究的優(yōu)勢十分明顯。如在廈門機(jī)場路梧村山隧道上方房屋變形開裂安全控制中，研究人員選取某一座實(shí)驗(yàn)樓應(yīng)用DSC模型對房屋進(jìn)行計(jì)算分析，分別求出了RI和FA狀態(tài)下相關(guān)參數(shù)，經(jīng)過擾動函數(shù)計(jì)算得出的數(shù)值對比到（式一）區(qū)間值，發(fā)見實(shí)驗(yàn)樓房屋局部點(diǎn)開裂程度嚴(yán)重（D＞0.8），于是將該實(shí)驗(yàn)樓的開裂評估級別為定為C級，由此可以斷定隧道施工對地面建筑物產(chǎn)生了極為負(fù)面的影響，急需進(jìn)行停止施工以作維護(hù)。
三、結(jié)語
    經(jīng)過引入一系列函數(shù)值點(diǎn)和應(yīng)用精確的函數(shù)計(jì)算，再加上諸多成功的實(shí)踐案例，證明了DSC模型從房屋應(yīng)力受力、峰前峰后力學(xué)描述來對房屋的開裂程度和過程進(jìn)行評估監(jiān)測，具有一定的科學(xué)性和可行性。由于DSC模型涉及到的擾動因素物理意義明確，數(shù)值穩(wěn)定，從而確保了計(jì)算上的便利，避免了計(jì)算過程的繁瑣，因此其也具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
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