土体宏观力学性质与其微观结构特征紧密相关,对其深入研究有利于充分认识土体宏观变形和破坏的微观机制和规律。论文从野外地面沉降工程实例分析,室内砂土固结实验,计算机离散元法数值模拟三个方面,开展了土体压缩过程的宏微观研究,取得了如下成果:(1)以苏州地面沉降区200m的钻孔土样为研究对象,开展了快速固结、液塑限测定等一系列土工试验。使用了 PCAS分析软件对土样进行微观结构分析;结合了钻孔分布式光纤应变监测数据。结果表明,沉积土层的含水率,液性指数,压缩系数随深度递减:随着深度的增加,土层的定向性由差变好;第二承压含水层土层孔隙大且数量多,稳定性较差,未来具有压缩潜力。(2)在室内试验上,采用改进的固结盒实现了砂土压缩过程中微观结构的固定和提取。基于此方法,使用了压力传感器测得此方法中环氧树脂溶液的注入压力。通过了一系列注入压力试验,得到了此方法最适宜的粒径范围,最优的环氧树脂溶液比例与注入压力极值。获得了三组粒径不同的砂土样品微观结构与宏观力学性质。研究结果表明,宏观上粗粒组分的砂样在高压下表现出较大的压缩性,细粒组分砂样则反之;微观上,内部颗粒的破坏是砂样压缩量增大的主要贡献因素;使用了 PCAS软件得到样品的微观结构统计学参数表明,粗粒组分砂样内部结构变化较细粒组分更为显著。(3)使用了磨圆石英砂颗粒开展固结和微观结构提取实验,探究了砂样内部颗粒的相互作用机制。结果表明,整体上砂样中的破坏呈现区域性;砂样受压缩应力时,砂颗粒形成力链骨架,汇合导致破坏区的出现;从单个颗粒来看,破坏最严重的区域存在于颗粒间的接触点,此处易发生应力集中现象,造成微观上的破坏,宏观上的不稳定性。(4)使用了球形石英砂与实验室标准砂,开展了一系列的室内试验固结实验。结果表明,落砂法对砂样的初始孔隙比影响较大;砂样中颗粒粒径变化范围愈宽,在制样后砂样的可压缩性愈大;应力历史的存在会导致颗粒间咬合现象更为明显,降低后期压缩量;细粒相对数量越多,砂样中的颗粒配位数越多,压缩性越小;颗粒形态不规则的石英砂在重力沉积后不易形成稳定结构,压缩量较大。(5)开展了砂土固结实验的离散元法模拟研究,构建了级配范围与颗粒形态不同的数值模拟砂样,建立了三维离散元固结实验盒。模拟结果表明,单元粒径变化范围变宽,造成砂样内部力链较少,稳定性差,导致压缩性增高;不规则颗粒形态的砂样压缩性较高;砂样受压过程中出现力链与应力集中现象;从能量角度可以直观的了解整个模拟中的动态演化过程。