Известно, что в металлах есть процесс повышения прочности и изменения упругих свойств металлических элементов путём пластического деформирования, называемый наклепом.
Диаграмма растяжения металла
Результатом такого процесса является изменение предела упругости. Начальный участок упругого поведения был ограничен точкой А, а после приложения напряжений, превышающих предел упругости (но менее предельных), и последующей разгрузки повторное нагружение будет происходить по линии М-Н, и теперь напряжения в точке Н будут новым пределом упругости.
Интересно отметить, что грунтам присуще схожее поведение, причём не только по жёсткости, но и по прочности.
Рассмотрим для примера компрессионную кривую в полулогарифмических координатах:
Компрессионная кривая в полулогарифмических координатах
Если её повернуть против часовой стрелки, то она будет похожа на диаграмму растяжения металлов:
Повёрнутая компрессионная кривая
Важно, что в таком виде наглядно видно, как изменяется поведение грунта, а именно его жёсткость при нагружении, разгрузке и повторном нагружении.
1-2
участок первичного нагружения: деформации большие и включают в себя как упругие, так и остаточные; характеризуется модулями деформации $E_{деф}$ (иногда называемым общим)
2-3-4
участок разгрузки и повторного нагружения: характеризуется упругими деформациями и описывается модулями упругости $E_{упр}$
Точка 2(4) становится первым пределом упругости, созданным путём нагрузки и разгрузки. В грунтах принято называть этот предел упругости давлением предуплотнения $𝜎_{р1}$. См. также: Давление предуплотнения.
3-4-5
участок, характерный для поведения переуплотнённых грунтов или грунтов под фундаментом на дне котлованов; состоит из двух разных участков:
Если снова произвести разгрузку 5-6, то появится новый предел упругости $𝜎_{р2}$.
5-6-7
участок, аналогичный упругому участку 2-3-4
6-7-8
участок, аналогичный 3-4-5, с двумя областями: упругой и упругопластической, то есть используются два модуля $E_{упр}$ и $E_{деф}$
<aside> <img src="/icons/light-bulb_purple.svg" alt="/icons/light-bulb_purple.svg" width="40px" />
Таким образом, разгрузка приводит к «запоминанию» максимального напряжения, при непревышении которого грунт будет вести себя упруго. Если приложенная нагрузка будет больше, чем та, что действовала ранее, то после разгрузки «запомнится» новое максимальное напряжение, которое станет новым пределом упругости.
Предел упругости (давление предуплотнения) — это такое напряжение, до которого грунт ведёт себя упруго, и деформации будут малыми (упругими), а после превышения которого прирост деформаций увеличится, и будут проявляться остаточные деформации.
</aside>
Использование описанного поведения в геотехнике: