干湿循环下煤系土抗剪强度与微观结构参数关联度研究

摘要

通过直剪试验和微观扫描电子显微镜试验,研究了干湿循环作用下非饱和煤系土宏微观参数随含水率和干湿循环次数的变化规律,通过灰色关联分析得到了显著影响强度参数的微观结构参数。研究表明:煤系土试样抗剪强度及总黏聚力随含水率增加而逐渐减小,随干湿循环次数增加发生劣化,经历1次干湿循环后劣化程度较高,经历3次干湿循环后趋于稳定;含水率和干湿循环次数对总内摩擦角变化影响较小;随含水率和干湿循环次数增加,煤系土大颗粒平均直径和数量减小、大孔隙平均直径和数量增大、颗粒形态趋于简单、孔隙形状趋向圆形、颗粒排列更加有序;干湿循环过程中宏观总黏聚力与微观结构参数中孔隙丰度、颗粒分形维数、颗粒定向概率熵、颗粒平均直径密切相关。总之,干湿循环造成的煤系土颗粒崩解、破碎、胶结连接弱化是导致煤系土抗剪强度劣化的主要原因。