1.一种适用于高低固结应力的不等密度土单元体试验方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1、首先在场地进行土体取样以得到土体样品,根据土体样品的取样深度确定该土体样品的固结压力(σ′) tar ,在室内对土体样品进行土力学试验,获得土体样品的基本物理参数;所述的基本物理参数包括孔隙比、比重G s 和相对密实度;步骤S2、根据步骤S1中获得的基本物理参数判断该土体样品是否满足初始的三轴固结试验要求,若满足,则进入步骤S3;否则,则回到步骤S1重新选取新的土体样品,直到土体样品满足初始的三轴固结试验要求;步骤S3、开展不同固结压力下初始的三轴固结试验,获取不同固结压力下土体样品的临界状态孔隙比e c 和平均有效应力p c ′,并根据临界状态孔隙比-平均有效应力曲线拟合确定出拟合参数;步骤S4、设计目标三轴固结试验对应的应力比N σ ,根据应力比N σ 和拟合参数确定土单元体试样的目标干密度ρ dt ,并以目标干密度ρ dt 作为土单元体试样的实际干密度,制备出土单元体试样;步骤S4.1、首先,设计一个目标三轴固结试验对应的应力比N σ ,应力比N σ 按照以下公式处理得到:其中,(σ′) tar 为土体样品的固结压力,(σ′) test 为预设的目标三轴固结试验的固结压力;步骤S4.2、根据应力比N σ 按照下式获得土单元体试样的目标孔隙比(e 0 ) test 和目标干密度ρ dt :(p c ′)tar=(σ′)tar式中,b和c均为拟合参数,(e 0 ) tar 为土体样品固结后的孔隙比,(p c ′) tar 为土体样品固结后的平均有效应力;步骤S4.3、最后,将目标干密度ρ dt 作为待测土单元体试样的实际干密度,制备出土单元体试样;步骤S5、对土单元体试样开展目标三轴固结试验,获得目标三轴固结试验过程中土单元体试样的初始物理参数;所述的初始物理参数包括待修正物理参数和不修正物理参数;步骤S6、对土单元体试样的待修正物理参数进行修正,得到目标物理参数,并将土单元体试样的目标物理参数作为土单元体试样最终的力学性能结果。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高低固结应力的不等密度土单元体试验方法,其特征在于:所述步骤S1中土体样品基本物理参数的获取方式具体为:首先在室内对土体样品进行土力学试验,得到土体样品的最大孔隙比e max 、最小孔隙比e min 、比重G s 按以及固结后的孔隙比(e 0 ) tar ;接着,按照以下公式处理得到土体样品的干密度ρ d 和相对密实度D r :其中,(e 0 ) tar 为土体样品固结后的孔隙比,D r 为土体样品固结后的相对密实度,e max 为土体样品的最大孔隙比,e min 为土体样品的最小孔隙比,G s 为土体样品的比重。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高低固结应力的不等密度土单元体试验方法,其特征在于:所述的步骤S2具体为:根据土体样品的相对密实度D r 和固结压力(σ′) tar 判断该土体样品是否满足初始的三轴固结试验要求:若土体样品的相对密实度D r <40%,或土体样品的固结压力(σ′) tar 大于给定的固结应力阈值σ max ,则表明该土体样品满足初始的三轴固结试验要求,进入步骤S3;否则,则表明该土体样品不满足初始的三轴固结试验要求,回到步骤S1重新选取新的土体样品,直到土体试样满足初始的三轴固结试验要求。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高低固结应力的不等密度土单元体试验方法,其特征在于:所述的步骤S3具体为:步骤S3.1、对土体样品进行三轴固结试验,在试验过程中实时监测土体样品的体变、应变和偏应力,同时生成土体样品的“体变-应变”和“偏应力-应变”曲线,当“体变-应变”和“偏应力-应变”曲线均呈现水平后,表明土体样品进入临界状态,记录临界状态时土体样品的平均有效应力p c ′,并根据临界状态下的体变得到土体样品的临界状态孔隙比e c ,临界状态孔隙比e c 具体按照以下公式处理得到:e c =(e 0 ) tar +ε v (1+(e 0 ) tar )其中,(e 0 ) tar 为土体样品固结后的孔隙比,ε v 为土体样品进入临界状态时的体变,V w ′为三轴固结试验过程中土体样品内排水或进水体积,V为土体试样总体积;步骤S3.2、改变三轴固结试验过程中的固结压力,重复多次步骤S3.1以获得不同固结压力下土体样品的平均有效应力p c ′和临界状态孔隙比e c ,按照以下公式对所获得的平均有效应力p c ′和临界状态孔隙比e c 进行拟合,以得到拟合参数:其中,a、b、c均为拟合参数。
5.根据权利要求1所述的一种适用于高低固结应力的不等密度土单元体试验方法,其特征在于:所述步骤S6的具体方式为:将土单元体试样的待修正物理参数乘以应力比N σ ,并将相乘后得到的积值作为土单元体试样的目标物理参数,并将修正后土单元体试样的目标物理参数作为土单元体试样最终的力学性能结果。
6.根据权利要求1所述的一种适用于高低固结应力的不等密度土单元体试验方法,其特征在于:所述的待修正物理参数包括平均有效应力、剪应力、峰值强度、失稳强度和超静孔隙水压力,不修正物理参数包括应变、峰值摩擦角和抗液化强度。