软土是工程建设中最常见的多孔介质材料,广泛分布于沿海、河流中下游及河口冲击平原等地区,其物理力学性质非常复杂,具有结构性明显、地域特征突出、含水率高、孔隙率大、渗透性低、强度小等特点,其主要由固态的粘土颗粒、有机物、矿物及液态水组成。南沙位于珠江三角洲冲积平原的前沿,广泛覆盖着厚度达数十米的软土层,并于2012年9月经国务院批复成为第六个国家级新区,随着其开发建设上升到国家战略层面,各种大型市政工程及建筑群都在不断规划与建设当中。本文为了从微观角度研究南沙软土结构性对其宏观性质的影响,进一步加深对南沙软土工程特性的了解,采用了宏观实验与微观试验相结合的方法,分析了软土微观结构特征对土体宏观强度指标的影响机理、软土微观孔隙特征对土体宏观渗透特性的影响机理,并建立了考虑软土微观孔隙特征的修正达西渗流模型,对软土的渗流进行拟合与模型验证。本文的主要研究工作和成果有如下几个方面:(1)通过直剪试验、三轴压缩试验与单向动三轴试验可知,结构性不同的南沙原状土与重塑土的抗剪强度指标,如黏聚力c、内摩擦角、剪切应力、主应力差与动应力变化范围等,存在较大差异,主要表现为原状土在各强度指标上均明显高于两种重塑土。(2)通过对软土进行微观结构特征分析发现,原状土与重塑土在土颗粒单元的方向性、外形特征及土颗粒单元堆叠形成的微观结构方面存在较明显的差异,原状土的土颗粒单元具有更集中的方向性与更复杂的外形轮廓,在堆叠后会形成极限强度更高的土体受力骨架,并在宏观上表现为原状土的各种强度指标均大于重塑土。(3)通过渗流试验与渗流固结法试验可知,结构性不同的同种软土在渗透特性上存在明显差异,其中南沙原状土的渗透系数仅为其重塑土的17%-29%;对比不同固结压力下软土的渗透系数可知,随着固结压力的增加软土的渗透系数会逐渐下降,但结构性不同的软土渗透系数的变化也不同,表现为原状土的渗透系数下降幅度远小于重塑土。(4)通过对软土进行微观孔隙特征分析发现,原状土与重塑土在孔隙孔径分布情况及孔隙复杂程度上存在较大的差异,具体表现为原状土中较小的孔隙占比更多,且原状土的孔隙复杂程度更高,而上述的软土微观孔隙特征会不同程度地影响孔隙液流过孔隙的难易程度,小孔隙占比越高,孔隙孔径越小,孔道越曲折复杂,越会增大孔隙液流过土体的难度,导致在宏观上出现原状土的渗透系数远小于重塑土的现象。(5)建立了考虑软土孔隙孔径分布情况、结合水膜对孔隙液阻碍作用的修正达西渗流模型,并通过拟合各级固结压力下软土的渗透系数对模型的合理性进行验证,证明修正后的达西渗流模型与低渗透性软土的实际情况更相符。