برای خاک گروه اول، مقدار تراکم و اندازه­ تنش برشی حالت بحرانی با افزایش تنش مؤثر قائم، افزایش می­یابد. برای خاک­­های گروه دوم، تنش برشی حداکثر با افزایش تنش مؤثر قائم رفته­رفته از بین می­رود، تنش برشی حالت بحرانی افزایش می­یابد و انبساط حجمی نمونه کاهش می­یابد (شکل ۳-۱۵-a و ۳-۱۵-b).

اگر تنش برشی حداکثر و تنش برشی حالت بحرانی را برای هر تنش مؤثر قائم برای دو گروه خاک رسم نماییم شاهد موارد زیر خواهیم بود:
۱- خط مستقیم تقریبی (OA در شکل ۳-۱۵-c) که تمام مقادیر تنش برشی حالت بحرانی خاک­های دو گروه را به هم متصل می­نماید. زاویه­ی بین خط OA و محور ، زاویه­ی اصطکاک حالت بحرانی ( ) می­باشد. خط OA پوش منحنی گسیختگی است زیرا هر تنش برشی­ رسیده به آن، یک تنش برشی حالت بحرانی است.
۲- یک منحنی (OBCA در شکل ۳-۱۵-c) که تمام مقادیر تنش برشی حداکثر را برای خاک گروه دوم به هم متصل می­نماید. OBC (قسمت منحنی OBCA) پوش منحنی تنش برشی حداکثر می­باشد زیرا هر تنش برشی که روی آن بیفتد، تنش برشی حداکثر خواهد بود.
در تنش­های مؤثر قائم بزرگ، تنش برشی حداکثر برای گروه دوم از بین می­رود و تنها تنش برشی حالت بحرانی مشاهده می­ شود. برای خاک­های گروه II-A تنش­های برشی باقیمانده روی خط OD زیر خط OA می­افتد. زاویه­ی بین OD و محور ، زاویه اصطکاک باقیمانده ( ) نام دارد. با افزایش تنش مؤثر قائم، نسبت تخلخل بحرانی کاهش می­یابد (شکل ۳-۱۵-d)؛ بنابراین نسبت تخلخل بحرانی به مقدار تنش مؤثر قائم وابسته است.
شکل ۳-۱۵: تأثیر افزایش تنش مؤثر قائم بر پاسخ و واکنش خاک­ها (بودهو، ۲۰۱۱)
۳-۵-۴-۲- تأثیر نسبت پیش­تحکیمی
حالت اولیه­ خاک، پاسخ خاک در برابر نیروهای برشی را به آن دیکته می­نماید. برای مثال، دو خاک همگن پیش­تحکیم یافته با نسبت­های پیش­تحکیمی مختلف اما ترکیب معدنی کاملاً یکسان، تنش­های برشی حداکثر و انبساط حجمی مختلفی را از خود نشان می­ دهند. این امر در شکل ۳-۱۶ نشان داده شده است. خاک­هایی که شدیدتر پیش­تحکیم یافته­اند، مقاومت برشی حداکثر و انبساط حجمی بیش­تری را از خود نشان می­ دهند.
شکل ۳-۱۶: تأثیر OCR بر مقاومت حداکثر و انبساط حجم (بودهو، ۲۰۱۱)
۳-۵-۴-۳- تأثیر زهکشی فشار آب منفذی
شرایط زهکشی زمانی رخ می­دهد که فشار آب منفذی توسعه ­یافته در طول بارگذاری یک خاک، زایل شود، یعنی . شرایط زهکشی­نشده زمانی رخ می­دهد که فشار آب منفذی، حداقل به‌صورت سریع، قادر به زهکشی شدن نباشد، یعنی . برقراری هر یک از شرایط ذکر شده به نوع خاک، آرایش ژئوتکنیکی (ترک­ها، وجود لایه­ های ماسه در رس و غیره) و آهنگ بارگذاری بستگی دارد. آهنگ بارگذاری تحت شرایط زهکشی­نشده اغلب سریع­تر از آهنگ زایل شدن فشار آب منفذی است و درنتیجه تمایل خاک به تغییرحجم سرکوب می­ شود. نتیجه­ این سرکوب تغییر فشار آب منفذی در طول برش است. یک خاک با تمایل به متراکم شدن در طول بارگذاری زهکشی­شده، یک افزایش در فشار آب منفذی (فشار آب منفذی مثبت، شکل ۳-۱۷) تحت شرایط زهکشی­نشده خواهد بود که منجر به کاهش تنش مؤثر می­ شود. یک خاک که در طول بارگذاری زهکشی­شده انبساط می­یابد، کاهشی را در فشار آب منفذی تحت شرایط زهکشی­نشده خواهد داشت که منجر به افزایش تنش مؤثر می­ شود. چنین تغییراتی در فشار آب منفذی به دلیل عدم‌تغییر نسبت تخلخل در طول بارگذاری زهکشی­نشده رخ می­دهد.
در طول عمر یک سازه­ی ژئوتکنیکی که شرایط بلندمدت نامیده می­ شود، فشار آب منفذی توسعه ­یافته با بارگذاری، زایل می­ شود و شرایط زهکشی­شده اعمال می­ شود. این فرایند برای رس­ها معمولاً تا چندین سال زمان می­برد. در طول ساخت و تا مدت کوتاهی بعدازآن که شرایط کوتاه­مدت نامیده می­ شود، خاک­های با نفوذپذیری کم (خاک­های ریزدانه) زمان کافی برای زایل شدن فشار آب منفذی را ندارند و شرایط زهکشی­نشده برای آن­ها اعمال می­ شود. هدایت هیدرولیکی خاک­های درشت­دانه به‌اندازه کافی بزرگ است تا تحت بارگذاری­های استاتیکی، فشار آب منفذی سریعاً زایل شود. درنتیجه، شرایط زهکشی­نشده به خاک­های تمیز درشت­دانه تحت بارگذاری استاتیکی اعمال نمی­ شود و فقط به خاک­های ریزدانه و یا مخلوطی از خاک­های ریزدانه و درشت­دانه اعمال می­ شود. بارگذاری دینامیکی، مثلاً در حین وقوع زلزله تا حدی سریع اعمال می­شوند که حتی خاک­های درشت­دانه نیز زمان کافی برای زایل کردن فشار منفذی را ندارند.
شکل ۳-۱۷: تأثیر شرایط زهکشی­شده و زهکشی­نشده بر تغییرات حجم (بودهو، ۲۰۱۱)
۳-۵-۴-۴- تأثیر چسبندگی
عبارت چسبندگی که اکثراً در مهندسی ژئوتکنیک استفاده می­ شود، یک مقاومت برشی ظاهری است که تأثیرات نیروهای بین­مولکولی ( )، کشش خاک ( ) و سیمانته شدن ( ) را بر مقاومت برشی خاک­ها نشان می­دهد. در این بخش، این عوامل به‌صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته­اند. چسبندگی ( ) نشان­دهنده تأثیر نیروهای بین­مولکولی بر مقاومت برشی خاک­ها است. این نیروها سهم قابل­توجهی در مقاومت برشی ندارند و از آن­ها صرف‌نظر می­ شود. در نمودار تنش برشی حداکثر در مقابل تنش مؤثر قائم پس از برازش خط گذرنده از نقاط داده ­های آزمایش برش، مقدار قابل مشاهده است (شکل ۳-۱۸).
شکل ۳-۱۸: پوش منحنی تنش برشی برای خاک­ها ناشی از چسبندگی، کشش خاک و سیمانته شدن (بودهو، ۲۰۱۱)
کشش خاک، ناشی از کشش صفحه­ی آب بر دانه­ های خاک در خاک­های غیراشباع، یک مقاومت برشی ظاهری را ایجاد می­ کند که اگر خاک اشباع شود، این مقاومت از بین می­رود. برای خاک به‌عنوان یک ماده­ اصطکاکی، افزایش تنش مؤثر قائم منجر به افزایش مقاومت برشی می­ شود. زاویه­ی اصطکاک داخلی یا زاویه­ی اصطکاک حالت بحرانی تغییری نمی­کند. در استفاده از این مقاومت برشی اضافی، یعنی کشش خاک، در کاربردهای ژئوتکنیکی باید آگاهانه عمل نمود.
تقریباً همه خاک­های طبیعی دارای درجه­ای از سیمانته شدن هستند، یعنی دانه­ های خاک با پیوندهای شیمیایی به هم متصل شده ­اند. محدوده­ درجه­ سیمانته شدن می ­تواند بسیار وسیع باشد. از مقاومت پیوندی خیلی ضعیف گرفته (حالتی که خاک با فشار انگشت خرد می­ شود) تا مقاومت صخره­های ضعیف. خاک­های سیمانته شده تا حدودی دارای مقاومت برشی هستند، حتی اگر تنش مؤثر قائم وارد بر آن­ها صفر باشد. مقاومت برشی ناشی از سیمانته شدن در کرنش­های کوچک (کم­تر از ۰/۰۰۱%) قابل استفاده است. در اغلب سازه­ها، توده خاک در معرض کرنش­های برشی بیش­تری از حد ذکر شده قرار می­گیرد؛ بنابراین در استفاده از مقاومت برشی ناشی از سیمانته شدن باید دقت و دانش کافی داشت زیرا حالت سیمانی خاک­ها در کرنش­های بزرگ از بین می­رود.
۳-۶- نمودار گسیختگی موهر و معادله­ گسیختگی کلمب
خاک­ها مانند اغلب مواد جامد دیگر، هم در کشش و هم در برش گسیخته می­شوند. تنش­های کششی ممکن است باعث گشایش ترک­هایی شود که تحت برخی شرایط دارای اهمیت عملی بوده و نامطلوب و زیان­آور است. بااین‌حال در اغلب مسائل مهندسی، تنها گسیختگی ناشی از برش نیازمند ملاحظه است.
گسیختگی برشی در یک نقطه از توده خاک، در صفحه­ای گذرنده از این نقطه، زمانی رخ می­دهد که یک ترکیب بحرانی از تنش­های برشی و قائم ایجاد شود. ابزارهای مختلفی برای تعیین و بررسی این ترکیب­های بحرانی توسعه داده شده است. در حال حاضر دستگاهی که به‌طور گسترده­ در این زمینه استفاده می­ شود، دستگاه سه­محوری است. از آنجایی­که فرض شده است تنها تنش­های اصلی به مرزهای نمونه اعمال می­ شود، حالت تنش در هر صفحه­ی دیگری به‌جز صفحه­های اصلی باید به‌صورت غیرمستقیم تعیین شود.
با توجه به اصول مکانیک، تنش قائم و تنش برشی در یک صفحه­ای که دارای شیب با زاویه نسبت به صفحه تنش اصلی حداکثر و عمود بر صفحه تنش اصلی میانی ­باشد (شکل ۱۷٫۵a)، به‌وسیله معادلات ۳-۷ و ۳-۸ تعیین می­ شود:
(۳-۷)
(۳-۸)
این معادلات نقاطی را در یک دایره در یک سیستم مختصات مستطیلی بیان می­ کند (شکل ۳-۱۹-b) که در آن محور افقی مربوط به تنش­های قائم و محور عمودی مربوط به تنش­های برشی می­باشد. اصطلاحات مشابهی ممکن است برای تنش­های قائم و برشی روی صفحاتی که تنش اصلی میانه به آن­ها اثر می­ کند، نوشته شود. مؤلفه‌های مطابق تنش به‌وسیله‌ی نقاطی در دایره­های خط­چین رسم شده در محور یکسان در شکل ۳-۱۹-b بیان شده است. از آنجایی­که در آزمایش تراکم سه­محوری رایج، تنش اصلی حداکثر در یک راستای عمودی اثر می­ کند و فشار سلولی هر دو تنش حداقل و میانه اصلی که باهم برابر هستند را بیان می­ کند، ما به‌طورکلی تنها با دایره­ی بیرونی همراه با تنش­های اصلی حداکثر و حداقل ( و ) در ارتباط هستیم. این شکل به‌عنوان دایره­ی تنش شناخته می­ شود.
هر نقطه مانند D روی دایره تنش، تنش قائم و تنش برشی را در یک صفحه­ی مخصوص که با صفحه تنش اصلی حداکثر زاویه­ی دارد، بیان می­ کند. با توجه به هندسه می­توان نشان داد که زاویه­ی مرکزی برابر با می­باشد.
اگر تنش­های اصلی و مطابق یک حالت گسیختگی در نمونه باشد، پس حداقل یک نقطه روی دایره­ی تنش باید یک ترکیبی از تنش قائم و برشی را که منجر به گسیختگی در آن صفحه می­ شود، نشان دهد. علاوه­ بر آن اگر مختصات آن نقطه مشخص باشد، شیب صفحه­ای که گسیختگی در آن رخ می­دهد، از طریق دانستن زاویه قابل تعیین است.
شکل ۳-۱۹: نمودار نشان­دهنده دایره­ی موهر a) تنش­های اصلی و صفحه شیب­داری که تنش­های قائم و برشی و بر آن وارد می­شوند، b) دایره­ی تنش، c) خط گسیختگی به‌دست‌آمده از دایره­های گسیختگی، d) رابطه بین زاویه­ های و (مصری و همکاران، ۱۹۹۶)
اگر چند آزمایش انجام شود و دایره­ی تنش­های مربوط به آن­ها رسم شود، حداقل یک نقطه روی هر دایره باید تنش­های قائم و برشی همراه با گسیختگی را نشان دهد. اگر تعداد آزمایش­ها به‌طور نامحدودی افزایش یابد و نیز مواد همگن و همسان باشد، مشهود است که دایره­های پوش گسیختگی (شکل ۳-۱۹-c) مکان هندسی نقاط همراه با گسیختگی در نمونه­ها را بیان می­ کند. پوش به‌عنوان خط گسیختگی ماده مورد نظر تحت شرایط مشخص سری آزمایش­ها شناخته می­ شود.
از هندسه شکل ۳-۱۹-d برای هر دایره­ی گسیختگی داریم:
(۳-۹)
بنابراین زاویه­ی بین‌صفحه‌ای که گسیختگی در آن رخ می­دهد و صفحه­ی تنش اصلی حداکثر برابر است با:
(۳-۱۰)
به‌طورکلی خط گسیختگی برای یک سری از آزمایش­ها روی یک خاک تحت یک شرایط مشخص به‌صورت منحنی است. بااین‌حال یک قسمت از منحنی ممکن است با یک خط مستقیم با معادله ۳-۱۱ تقریب زده شود:
(۳-۱۱)
این عبارت به‌عنوان معادله کلمب شناخته می­ شود. در این معادله نماد که بیان­کننده تنش برشی است با علامت جایگزین شده است که نشان­دهنده مقاومت برشی یا استحکام برشی می­باشد، زیرا نقاط روی خط گسیختگی به‌طور خاص اشاره به تنش همراه با گسیختگی دارد. پارامترهای و روی شکل ۳-۱۹-c تعریف شده ­اند.
در مکانیک خاک راه­حل ریاضی برای مسائل پایداری ابتدا با تعیین آزمایشگاهی مقادیر و و متعاقباً جایگزینی خاک واقعی با یک ماده خمیری ایده­آل که مشخصات برشی و اختصاص داده شده، انجام می­ شود. این جایگزینی با این فرض انجام می­ شود که هر دو پارامتر و مستقل از کرنش هستند؛ بنابراین خاک­ها نباید تا زمانی که تنش برشی در هر نقطه از صفحه مستعد پیوسته لغزش به مقدار تعریف شده توسط معادله ۳-۱۱ برسد، گسیخته شوند. گسیختگی­های این‌چنینی هم­زمان نامیده می­شوند. منحنی تنش- کرنش برای یک آزمایش سه­محوری روی یک ماده خمیری ایده­آل نشان­دهنده این گسیختگی هم­زمان است، نمونه ­ای از آن­ها در شکل ۳-۲۰-a نشان داده شده است. زمانی گسیختگی رخ می­دهد که اختلاف تنش به مقدار برسد و ابهامی درباره محل خط گسیختگی رسم شده بر اساس تنش­های مؤثر نباشد.
شکل ۳-۲۰: a) منحنی­های تنش-کرنش برای مواد پلاستیک ایده­آل نشان­دهنده گسیختگی آنی؛ b) منحنی تنش-کرنش برای خاک واقعی، نشان­دهنده مقاومت­های حداکثر و نهایی؛ c) خطوط گسیختگی متداول برای مقاومت­های حداکثر و نهایی یک خاک یکسان (مصری و همکاران، ۱۹۹۶)
در مقابل، منحنی تنش- کرنش برای یک خاک واقعی به‌احتمال‌زیاد یک نقطه­ی اوج مطابق با یک کرنش کوچک را نشان می­دهد (شکل ۳-۲۰-b) که روی آن مقدار ای که نمونه می ­تواند تحمل کند از مقدار حداکثر آن ( ) کاهش می­یابد و در کرنش­های بزرگ به یک مقدار کم­تر که به‌عنوان مقدار نهایی شناخته می­ شود، می­رسد؛ بنابراین محل خط گسیختگی به مقداری از که برای بیان گسیختگی در نظر گرفته شده است، بستگی دارد. مقادیر اوج مشابه خط گسیختگی بالایی در شکل ۳-۲۰-c می­باشد. به‌عبارت‌دیگر اگر حد پایین مقاومت برشی مدنظر است، یک خط گسیختگی بر اساس مقادیر نهایی ممکن است ایجاد شود. بااین‌حال هنگامی­که یک ماده با یک منحنی تنش- کرنش نشان­دهنده نقطه اوج توصیف شود، شرایط برای گسیختگی همزمان احتمالاً نقض می­ شود، زیرا حتی در یک ماده همگن، کرنش­ها در طول یک صفحه مستعد لغزش به‌احتمال‌قوی یکنواخت نیست. درنتیجه خاک در طول قسمتی از صفحه لغزش ممکن است متحمل مقاومت نهایی خود باشد درصورتی‌که در باقی قسمت ممکن است مقدار کوچک­تری را داشته باشد. تحت این شرایط، گسیختگی از نقطه­ای که تنش برشی برابر با می­ شود (معادله ۳-۱۱)، شروع می­ شود و از این نقطه احتمالاً به بالای تعادل صفحه مستعد گسیختگی گسترش می­یابد. به چنین گسیختگی­هایی پیش­رونده گفته می­ شود که نتایج محاسبات مبتنی بر فرضیات معمول گسیختگی همزمان را باطل می­ کنند.
به علت این اختلاف بین خاک­های واقعی و ایده­آل، محاسبات پایداری مبتنی بر نتایج آزمایش و معادله­ ۳-۱۱ تنها برای مواد خمیری ایده­آلی که با خاک واقعی جایگزین شده است، معتبر است. نتایج عملی اختلافات مشاهده شده بین خاک­های واقعی و جایگزین آن­ها، باید توسط ضریب اطمینان­های مناسب تصحیح شود. اهمیت این اختلافات به نوع خاک و برای یک نوع مشخص خاک، به تاریخچه­ بارگذاری آن بستگی دارد.
۳-۷- آزمایش برش مستقیم
قدیمی­ترین روش برای بررسی مقاومت برشی خاک­ها، آزمایش برش مستقیم (DS) است. این آزمایش به‌وسیله‌ی دستگاه نشان داده شده در شکل ۳-۲۱ انجام می­ شود. دستگاه شامل یک جعبه بالایی ثابت و یک جعبه پایینی است که می ­تواند در راستای افقی حرکت کند. نمونه بین دو سنگ متخلخل که شرط زهکشی را در طول مرحله­ اول و دوم آزمایش برقرار می­ کند، قرار می­گیرد. صفحات تماس بین نمونه و سنگ­های متخلخل، برای جلوگیری از لغزش بین نمونه و سنگ­های متخلخل در طول آزمایش، همان­طور که در شکل نشان داده شده است، دندانه­دار می­ شود. ازآنجایی‌که زهکشی به‌آسانی قابل‌کنترل نیست، دستگاه برش مستقیم برای آزمایش­های زهکشی­شده- تحکیم­شده مناسب­تر است. ازآنجایی‌که نمونه توسط جعبه برش صلب بالایی و پایینی محدود شده است، تغییرات نمونه در طول مرحله­ اول و دوم به‌وسیله یک گیج اندازه­گیر تغییرشکل عمودی که متصل به سنگ متخلخل بالایی است، اندازه ­گیری می­ شود.
در مرحله­ اول، یک بار عمودی بر واحد سطح، به سنگ بالایی اعمال می­ شود و به‌اندازه‌ای نگه داشته می­ شود تا بار عمودی به‌طور کامل به‌وسیله تنش­های مؤثر عمودی داخل نمونه حمل شود. این کار با قرائت گیج عمودی با زمان و تفسیر روند تحکیم همانند آزمایش اودئومتر انجام می­ شود. در مرحله­ دوم، جعبه­ی پایینی در معرض یک آهنگ ثابت از تغییرشکل افقی قرار می­گیرد و نیروی برشی افقی تحمیل‌شده بر واحد سطح ، به‌وسیله یک حلقه یا بارسنج که جعبه بالایی را ثابت نگه می­دارد، اندازه ­گیری می­ شود. جعبه پایینی با آهنگی جابجا می­ شود که فشارهای آب حفره­ای ناشی از برش محسوسی در طول مرحله­ دوم ایجاد نشود. تغییرشکل­های ناشی از برش به‌عنوان یک تابع از جابجای افقی، با گیج تغییرشکل عمودی اندازه ­گیری می­ شود.
مزیت آزمایش برش مستقیم این است که به دلیل اینکه نمونه­های رس یا شیل معمولاً با ضخامت حدود استفاده می­ شود، تحکیم در طول مرحله­ اول و شرط زهکشی در مرحله­ دوم به‌طور منصفانه­ و معقولی و به‌سرعت به دست می ­آید.
شکل ۳-۲۱: نمونه­ خاک در آزمایش برش مستقیم (مصری و همکاران، ۱۹۹۶)
بااین‌حال دستگاه برش مستقیم، چند اشکال ذاتی نیز دارد. در درجه­ اول این­که در ناحیه صفحه لغزش همانند روند آزمایش، توزیع غیریکنواخت کرنش­های برشی و تنش­های برشی در صفحه مستعد لغزش را داریم. موازی با این­که جا به ­جایی افقی جعبه پایینی بیش­تر می­ شود، ناحیه تماس بین نیمه بالایی و پایینی نمونه کاهش می­یابد. این مشکل در آزمایش­های برش مستقیم معمول با محدود کردن جابجایی برشی در حدود و رسیدن به جابجایی­های بزرگ­تر با روند برش معکوس، به حداقل می­رسد. برای اجتناب از تصحیح مساحت، نتایج آزمایش برش مستقیم ممکن است برحسب نسبت ، نیروی برشی بر واحد سطح بر نیروی عمودی مؤثر بر واحد سطح، تفسیر شود.
در یک نمونه­ برش مستقیم، گسیختگی برشی همزمان در همه نقاط صفحه مستعد لغزش رخ نمی­دهد. گسیختگی پیش­رونده در دو لبه شروع می­ شود و به سمت مرکز پیش می­رود (راسکو^[۸۶]، ۱۹۵۳؛ هورسلو^[۸۷]، ۱۹۶۰)؛ بنابراین مقدار حداکثر مقاومت برشی به‌وسیله نتایج آزمایش، از مقدار حداکثر واقعی کم­تر است. ازآنجایی‌که توزیع کرنش­های برشی یکنواخت نیست و ضخامت ناحیه برشی صریحاً مشخص نیست، مقدار کرنش برشی به‌عنوان یک تابع از جابجایی برشی، شناخته شده نیست. همچنین راستاهای اصلی معلوم نیست و تنش­های اصلی نمی­تواند به‌آسانی برای نمونه­ آزمایش برش مستقیم تعیین شود (هانسون^[۸۸]، ۱۹۶۱). هرچند اکثر این اشکالات ممکن است با افزایش نسبت طول در راستای برش به ضخامت نمونه، کم شود (مقادیر معمول این نسبت ۳ الی ۶ می­باشد)، تفسیر اصلی آزمایش­های برش مستقیم معمول، برحسب رابطه بین و جابجایی برشی می­باشد.
۳-۸- خزش
۳-۸-۱- مقدمه
در تحلیل هر سازه جهت تعیین تنش­ها و تغییرشکل­ها، ابتدا بایستی رفتار صحیح مصالح تشکیل­دهنده آن سازه را در برابر بارهای وارده شناخت، سپس با انتخاب الگوی رفتاری مناسب به تحلیل آن پرداخت. به‌عبارت‌دیگر برای دست­یابی به یک محاسبه­ی قابل‌اطمینان، بایستی تا حد امکان شرایط محاسباتی را به حقیقت نزدیک نمود تا بتوان از پایداری سازه مورد نظر اطمینان حاصل کرد. دراین‌ارتباط برخی پدیده ­ها باعث پیدایش آثار غیرخطی در رفتار مصالح شده که این امر تحلیل سازه را پیچیده­تر می­نماید. علت آن است که روش­های محاسباتی غالباً قادر به همراهی با آثار پدیدار شده غیرخطی نبوده و محدودیت­ها و خطاهایی را به همراه خواهند داشت. لذا استفاده از روش­های عددی بخصوص روش اجزای محدود می ­تواند به گستردگی و کامل بودن و صحت محاسبات کمک نماید.
ازجمله عواملی که باعث رفتار غیرخطی مصالح می­ شود؛ بستگی رفتار آن­ها به زمان است که گونه­ نظریه­پردازی­شده آن به‌صورت شناخت پدیده­ خزش یا تحکیم ثانویه می­باشد. خزش یا وارفتگی عبارت است از؛ افزایش تدریجی تغییرشکل یک ماده در طول زمان که در حالت ساده تحت اثر بار ثابت قرار دارد. بسیاری از مصالح شامل: فولاد، بتن، خاک، سنگ و غیره در رفتارشان خزش نشان می­ دهند. مطالعات تجربی بر روی پدیده­ خزش از حدود سال­های ۱۹۱۰ میلادی آغاز شد و هنگامی­که اولین نتایج آزمایش­ها منتشر گردید، توجه و علاقه­ همه مهندسان را به خود جلب نمود. از همان ابتدا آشکار شد که آزمایش خزش حتی در مورد کشش ساده­ی یک قطعه نیز با مشکلات بسیاری روبروست. طولانی بودن مدت آزمایش، نیاز آزمایش به دستگاه­های پیچیده و غیره ازجمله مشکلات تحقیق بر روی مسئله‌ی خزش می­باشد. خزش دارای گونه­ های مختلفی است که ازجمله خزش خمیری را می­توان نام برد. خزش خمیری پدیده­ای برگشت­ناپذیر و دائمی است که می­توان آن را مشابه رسیدن به حالت خمیری فلز دانست. در بسیاری از حالات ایجاد تغییرشکل­های خمیری به علت خزش، نه تنها تغییر اندازه تنش، بلکه به‌طورکلی تغییر توزیع تنش در جسم را به همراه خواهد داشت. هنگامی­که تغییرشکل­های جسم در نقاطی از آن به علت قیود و درگیری­های حدی محدود شده باشد، تغییرات تنش در اثر خزش چشمگیرتر خواهد بود. در این حالت تغییرشکل­های کشسانی جسم که در آغاز بارگذاری ایجاد شده است، با گذشت زمان پیوسته کاهش می­یابد و درنتیجه تغییرشکل­های خمیری رو به رشد خواهد گذاشت. این پدیده سبب کاهش تنش در جسم می­ شود. افت شدت تنش در جسم به علت کاهش تدریجی تغییرشکل کشسانی و افزایش تدریجی تغییرشکل­های خمیری در شرایطی که تغییرشکل کلی ثابت است؛ پدیده آسودگی نامیده می­ شود. برای آشنا شدن با خصوصیات خزش در یک ماده، کافی است نمونه ­ای از آن ماده تحت تنش ثابت قرار داده شود و تغییرات تغییرشکل نسبی آن با زمان مورد بررسی قرار گیرد.