É possível uma situação em que, ao adicionar um elemento ao std::vector, não haja memória suficiente alocada?

Да, такая ситуация возможна. При добавлении элемента в std::vector, если текущий выделенный буфер заполнен, происходит попытка выделить новый блок памяти большего размера и скопировать туда существующие элементы.

Если при этом система не сможет выделить необходимый объём памяти (например, из-за нехватки свободной памяти или ограничений ОС), операция выделения памяти (обычно через оператор new) выбросит исключение std::bad_alloc.

Таким образом, добавление элемента может завершиться неудачей из-за нехватки памяти, и это нужно учитывать, особенно в ресурсно-ограниченных средах.