Метод анализа скользящих блоков Ньюмарка — это инженерия, которая вычисляет постоянные смещения склонов грунта (также насыпей и плотин) во время сейсмической нагрузки. Анализ Ньюмарка не вычисляет фактическое смещение, а скорее является значением индекса, которое может быть использовано для указания вероятности разрушения конструкций во время сейсмического события. Его также называют просто анализом Ньюмарка или методом скользящих блоков анализа устойчивости склона .
Метод является расширением метода прямой интеграции Ньюмарка, первоначально предложенного Натаном М. Ньюмарком в 1943 году. Он был применен к проблеме скользящего блока в лекции, прочитанной им в 1965 году на 5-й лекции Ранкина Британской геотехнической ассоциации в Лондоне и опубликованной позднее в научном журнале Ассоциации Geotechnique . [1] Расширение во многом обязано Николасу Амбразису, чья докторская диссертация [2] о сейсмической устойчивости земляных плотин в Имперском колледже Лондона в 1958 году легла в основу метода. На своей лекции Ранкина сам Ньюмарк признал вклад Амбразиса в этот метод посредством различных дискуссий между двумя исследователями, когда последний был приглашенным профессором в Университете Иллинойса .
По словам Крамера [3] , метод Ньюмарка является улучшением по сравнению с традиционным псевдостатическим методом , который рассматривал разрушение сейсмического склона только при предельных условиях (т. е. когда фактор безопасности, FOS, стал равен 1) и предоставлял информацию о состоянии обрушения, но не информацию о вызванных деформациях. Новый метод указывает на то, что когда FOS становится меньше 1, « разрушение » не обязательно происходит, поскольку время, за которое это происходит, очень короткое. Однако каждый раз, когда FOS падает ниже единицы, возникают некоторые постоянные деформации , которые накапливаются всякий раз, когда FOS < 1. Метод далее предполагает, что падающая масса со склона может рассматриваться как блок скольжения массы (и, следовательно, скользящий блок ) [4] на наклонной поверхности только тогда, когда инерционная сила (ускорение x масса), действующая на нее, равна или превышает силу, необходимую для скольжения.
Следуя этим предположениям, метод предполагает, что всякий раз, когда ускорение (т. е. сейсмическая нагрузка) превышает критическое ускорение , необходимое для обрушения, которое может быть получено с помощью традиционного псевдостатического метода (например, метода Сармы [5] ), будут происходить постоянные смещения. Величина этих смещений получается путем двукратного интегрирования (ускорение является второй производной смещения по времени) разности приложенного ускорения и критического ускорения по времени. [6]
Метод до сих пор широко используется в инженерной практике для оценки последствий землетрясений на склонах. В особом случае земляных плотин он используется в сочетании с методом сдвиговой балки, который может предоставить историю времени ускорения на уровне поверхности разрушения. Было доказано, что он дает разумные результаты и вполне сопоставимы с измеренными данными. [7] [8]
Однако скользящий блок Ньюмарка предполагает жесткость – идеальную пластичность , что нереалистично. Он также не может по-настоящему учитывать давление поровой воды, создаваемое во время циклической нагрузки, что может привести к началу разжижения и другим отказам, чем простые отдельные поверхности скольжения. В результате были разработаны и используются в настоящее время более строгие методы для преодоления этих недостатков. Используются численные методы, такие как конечно-разностный и конечно-элементный анализ , которые могут использовать более сложные упругопластические конститутивные модели, имитирующие упругость до текучести.