Поведение грунтов — это весьма сложное явление. Используемые модели грунтов так или иначе могут отражать только некоторые особенности. На рисунке ниже показаны характерные варианты поведения моделей материалов.
Варианты поведения моделей материалов
Это массивные скальные, горные, породы или строительные материалы (бетон), которые разрушаются при небольших деформациях. Такое поведение может быть описано моделью Мора-Кулона при условии контроля предельных деформаций. Для этого можно использовать показатель $T_{rel}$ < 1 или отслеживать появление красных точек предельного состояния, поскольку после появления точки деформации продолжают расти, а модель Мора-Кулона проявляет идеальную текучесть (см. ниже).
C долей условности такое поведение для грунтов может быть применимо для уплотнённых слоев — дорожные одежды, земляное полотно — или для небольших значений напряжений (линейная зависимость). Шатровые модели грунтов SS, SSC, HS, HSS и др. могут воспроизводить это поведение в пределах заданного или рассчитанного на предыдущей фазе давления предуплотнения (OCR, POP). Если напряжения не превышают предельных, то допускается использование модели упругого поведения Linear elastic, но в этой модели нет предельного состояния, что необходимо учитывать в расчётах.
Такое поведение характерно для многих видов грунтов, в которых проявляется внутреннее трение. Так работает модель HS(S) и с некоторыми допущениями модель SS(C). Каждый новый уровень напряжений, вызвавший пластические деформации, является пределом текучести. Напряжения, не превышающие предел текучести, вызывают только упругие деформации.
См. также: Расчёты осадки в котлованах и выемках.
Это наиболее известный билинейный график модели Мора-Кулона. Популярность этой модели объясняется соединением теории упругости, где наклонная часть — упругое поведение, определяемое жёсткостью, и теории пластичности, где горизонтальная линия определяется предельным состоянием и параметрами прочности. При напряжениях более предельных, когда график выходит на полку, в PLAXIS появляется красная точка. Это означает, что наступило предельное состояние, а касательные напряжения превысили сопротивление сдвигу. В дальнейшем расчёте этот узел участвует, по сути, без сопротивления, однако при этом программа «раскидывает» избыток напряжений на соседние точки, что способствует потере устойчивости или несущей способности системы.
См. также: Зоны предельного состояния (красные точки).
Подобное поведение присуще плотным пескам, переуплотнённым глинам и некоторым скальным грунтам. Проявляется в тех случаях, когда после пиковой прочности по мере роста деформаций сопротивление сдвигу падает, то есть происходит разуплотнение, дилатансия. Поведение деформационного разупрочнения (Softening) — задача весьма сложная для реализации в МКЭ. Предельное состояние развивается преимущественно в зонах сдвига и приводит к росту деформаций, в то время как остальная часть объёма находится в допредельном состоянии. Такая существенная неоднородность вызывает проблемы с сеткой конечных элементов и требует особых подходов к её решению.
В PLAXIS реализовано несколько моделей с разупрочнением:
Пример поведения разупрочнения в модели OC-Clay
См. также: Модели для горных пород в PLAXIS (скальные грунты).