本发明属于岩土工程，具体涉及一种干湿循环作用下土体强度劣化的多尺度研究方法。
背景技术：
1、干湿循环作用是导致土体强度劣化的关键环境因素，在边坡工程、路基稳定性及地质灾害防治等领域引发显著工程隐患。传统研究多集中于宏观力学性能测试，而针对多尺度协同劣化机制的研究仍存在方法学不足，制约了长效治理技术的发展。
2、现有的宏观抗剪强度测量技术主要是利用三轴试验和直剪试验，细观裂隙性研究通过高清拍摄照片进行定性分析和利用cias软件等进行定量分析，微观结构演化特性研究主要通过ct扫描、sem扫描等技术分析。但现有的方法大都以宏观现象描述为主，微观机制解释甚少，单尺度分析多，多尺度关联少。
3、因此，需要设计一种干湿循环作用下土体强度劣化的多尺度研究方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种干湿循环作用下土体强度劣化的多尺度研究方法，以解决背景技术中提出的现有的方法大都以宏观现象描述为主，微观机制解释甚少，单尺度分析多，多尺度关联少的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种干湿循环作用下土体强度劣化的多尺度研究方法，包括以下步骤：
3、s1、将采集到的试验用土按最优含水率和最大干密度制备试样，并对试样进行干湿循环过程；所述试样包括三轴试样、环刀试样和微观结构试样；
4、在制备试样过程中包括至少一次干湿循环过程，一次干湿循环过程包括一次脱湿过程和一次加湿过程，脱湿过程采用自然风干的方式，加湿过程采用双向水膜增湿的方式；
5、s2、利用步骤s1制备的三轴试样进行土体宏观抗剪强度测试；
6、s3、利用步骤s1制备的环刀试样进行土体细观裂隙测试；
7、s4、利用步骤s1制备的微观结构试样进行土体微观孔隙测试；
8、s5、利用土体宏观抗剪强度测试、土体细观裂隙测试和土体微观孔隙测试的测试结果分析采集到的试验用土在干湿循环作用下的土体强度劣化规律。
9、在一种具体的实施方式中，所述土体宏观抗剪强度测试所采用的测试设备包括slb-1a型应力应变控制式三轴主机，围压及孔压测量控制器，反压及体变测量控制器；所述土体细观裂隙测试所采用的测试设备包括高清摄像机；所述土体微观孔隙测试所采用的测试设备包括scientz-n型冷冻干燥机和autopore v全自动压汞法孔径分析仪。
10、在一种具体的实施方式中，所述s1中，在干湿循环作用下制备试样时，制备三轴试样的具体步骤包括：
11、s1.1.1、先根据室内击实试验得到试验用土的最大干密度和最优含水率；
12、s1.1.2、将试验用土过筛烘干，在容器内将试验用土和水按最优含水率进行配制，搅拌均匀后用保鲜膜密封闷料23～25h；
13、s1.1.3、闷料完成后，根据三轴模具体积、最大干密度和最优含水率计算出三轴试样总质量，然后利用三轴模具使用分层击实法将土制成三轴试样；
14、s1.1.4、放入饱和缸中使试样饱和；
15、s1.1.5、对饱和完成的三轴试样进行干湿循环；
16、s1.1.6、在干湿循环过程中，定期称量三轴试样质量，当三轴试样质量含水率为最优含水率时，即用保鲜膜包裹备用。
17、在一种具体的实施方式中，所述脱湿过程为：将饱和完成的三轴试样取出脱模，自然风干至三轴试样的质量在3～5天内保持不变时，即完成脱湿过程；
18、所述加湿过程为：
19、将脱湿完成的三轴试样放在两块透水石之间，透水石与三轴试样之间间隔一张土工滤纸以防止细颗粒堵塞透水石孔隙；将透水石放在吸水海绵上，下端透水石通过海绵吸水给三轴试样增湿，上端则通过隔一段时间用洗耳球滴加水到透水石上给三轴试样增湿；当试样表面水分无法浸入土体时，用保鲜膜包裹三轴试样12h以保证土样内部水分分布均匀，即完成加湿过程。
20、在一种具体的实施方式中，所述s1中，在干湿循环作用下制备试样时，制备环刀试样的具体步骤包括：
21、s1.2.1、先根据室内击实试验得到试验用土的最大干密度和最优含水率；
22、s1.2.2、将试验用土过筛烘干，在容器内将试验用土和水按最优含水率进行配制，搅拌均匀后用保鲜膜密封闷料23～25h；
23、s1.2.3、闷料完成后，根据环刀模具体积、最大干密度和最优含水率计算出环刀试样总质量，然后利用环刀模具将土制成环刀试样；
24、s1.2.4、放入饱和缸中使试样饱和；
25、s1.2.5、对饱和完成的环刀试样进行干湿循环；
26、s1.2.6、在干湿循环过程中，定期称量环刀试样质量，当环刀试样质量含水率为最优含水率时，即用保鲜膜包裹备用。
27、在一种具体的实施方式中，所述s1中，在干湿循环作用下制备试样时，制备微观结构试样的具体步骤包括：
28、s1.3.1、先根据室内击实试验得到试验用土的最大干密度和最优含水率；
29、s1.3.2、将试验用土过筛烘干，在容器内将试验用土和水按最优含水率进行配制，搅拌均匀后用保鲜膜密封闷料23～25h；
30、s1.3.3、闷料完成后，根据环刀模具体积、最大干密度和最优含水率计算出环刀试样总质量，然后利用环刀模具将土制成环刀试样；
31、s1.3.4、放入饱和缸中使试样饱和；
32、s1.3.5、对饱和完成的环刀试样进行干湿循环；
33、s1.3.6、在干湿循环过程中，定期称量环刀试样质量，当环刀试样质量含水率为最优含水率时，从环刀样内部切取体积小于1cm3的试样备用，即微观结构试样。
34、在一种具体的实施方式中，所述土体宏观抗剪强度测试采用非饱和土三轴固结不排水剪切试验，即依据土水特征曲线中吸力和含水率的对应关系，通过控制含水率实现对吸力的控制，直接进行等吸力固结和剪切，之后通过滤纸法测定剪切试样的吸力，检验吸力是否与土水特征曲线的吸力相近。
35、在一种具体的实施方式中，在土体宏观抗剪强度测试中，试样进入剪切阶段时，设置试样剪切至最大变形量15％时，剪切完成。
36、在一种具体的实施方式中，所述土体细观裂隙测试具体步骤如下：
37、先通过相机拍照出每次干湿循环过程中产生的裂缝；
38、再将图片进行灰度化处理，导入cias裂缝图像分析软件中，得到二值化图片，之后进行噪点清除，得到降噪后的图片；
39、接着用segmentation和crack模块分别对应裂隙区域分析和裂隙局部参数分析；
40、通过裂隙参数的获取，计算裂隙率和裂隙平均宽度来对裂隙变化发展规律进行分析。
41、在一种具体的实施方式中，所述土体微观孔隙测试具体步骤如下：
42、先对微观结构试样进行冷冻干燥处理，使得在对试样内部结构破坏极小的情况下，去除试样内的水分；
43、再利用全自动压汞法孔径分析仪分析试样孔隙结构。
44、相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
45、本发明采用通过控制含水率的方法实现对吸力的控制，直接进行固结、剪切试验，最后通过滤纸法检验剪切后试样的吸力，节省总体试验时间。
46、本发明分别考虑脱湿和加湿两种水力路径下的试验结果。
47、本发明综合了宏观-细观-微观三个尺度分析土体在干湿循环下强度劣化机理因。
48、本发明通过多尺度分析(宏观抗剪强度、细观裂隙发育、微观孔隙演化)，使得相关企业能更全面地评估土体在干湿循环作用下的劣化规律，从而优化工程建造设计方案，降低因土体强度下降引发的滑坡、塌方等工程事故风险。
49、根据本发明的微观孔隙和细观裂隙的演化规律，相关企业能通过筛选或开发更有效的土体改良材料(如固化剂)，或优化施工工艺(如压实度控制、排水设计)，从而延缓土体劣化进程。
50、本发明通过分析不同干湿循环次数下的土体性能变化，能帮助相关企业制定更具针对性的维护周期和措施，从而延长工程使用寿命。
51、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面对本发明作进一步详细的说明。