本文围绕与非饱和土中团聚体有关的一系列基础性问题进行了相关的理论和试验研究，取得了一些有意义的成果。主要包括以下几方面内容： 1.在详细回顾总结了土力学界和岩土工程界在微观结构尤其是土中各种结构单元研究成果的基础上，借鉴农业土壤学相关研究理念，提出了岩土工程领域中对团聚体概念的新认识，得到了广义团聚体的概念。 2.研究了同倍率下，扫描电镜图像取不同图幅区域进行定量分析时，尺寸效应产生的规律，发现土的相关物理参数对图像分析中的尺寸效应有敏感性的差异。 3.以扫描电镜图像中团聚体结构的形态分维为基础，通过一种简单的基于GIS的分维提取方法，找到了能反映团聚体真卖形态结构的最优放大率。同时提出最优放大率的选取原则就是寻找特定物理参数研究条件下放大倍率的分形无标度区。 4.针对国产滤纸吸力率定试验中采用经典拟合方法如指数函数法、van公式法等误差比较大的问题，用BP神经网络技术对国产滤吸力进行了率定，取得了令人满意的结果。 5.成功地将表面化学中的气体吸附理论和试验方法引入到改性土的微观孔隙定量研究中。利用自动吸附仪对石灰、水泥改性膨胀土进行了液氮吸附试验，并通过吸附理论对改性膨胀土内微观孔隙进行了定量研究。发现改性膨胀土中存在较多窄缝状孔隙；膨胀土改性前后其微孔体积以8.4A左右的孔隙为主；30A以上的中等孔隙离散分布；改性材料对膨胀土结构的影响主要是针对200A以上的孔隙；石灰与水泥的掺入使得膨胀土内的微孔体积减小，中孔以上孔隙体积增加。最后通过改性膨胀土的扫描电镜图象对吸附试验的结果进行了对比分析。 6.研制出了国内第一台用于土质材料内部团聚体强度分布测量的SMP-1超微型贯入仪。详细介绍了超微型贯入仪的工作原理、仪器组成、操作方法、仪器率定及数据后处理技术等。 7.应用SMP-1超微型贯入仪对小麦面粉制作的面团和宁连高速公路石灰改性膨胀土内部团聚体强度分布进行了测量分析，得到了样品内部三维空间上团聚体的强度分布情况，验证了仪器的可靠性。贯入试验还从能量学的角度给出了一种评价土样均质性和各向异性的定量方法；此外，贯入试验还为我们深入了解土质改良机理和效果、土中水分迁移、污染物的弥散以及土样的破坏机理等提供了一种全新的方法。