在水文循环中,砂土是地表水和地下水的纽带,具有重要的作用,尤其对于缺水的干旱地区。因此研究非饱和带中的砂土水,对生态环境和水土保持具有重要意义。目前,在土壤物理领域,利用CT扫描确定土壤水力性质的研究基本处于空白状态。应用工业CT大型高分辨率仪器来定量研究多孔介质的微观结构和流体运动规律,已成为地学和材料学领域的新兴研究方向。本研究利用最新的工业CT扫描仪器XTH225ST,对5个砂土样品(石英砂、地大粗砂)进行高分辨率扫描进行砂土微观结构的研究。本次试验使用VG-Studio和ImageJ软件对图像进行处理,可以识别出固体颗粒、水和空气的分界面,统计粒径分布和截面含水率。扫描对比4种粒径石英砂样品,发现大型CT扫描仪XTH225ST可以扫描的最优粒径为1-2 mm。由定量获得的孔隙率可知,随粒径的减少砂土的总孔隙率也随之增大。基于人工识别和VG-Studio软件的传输现象模块对CT扫描图像进行识别,定量识别了砂样的等效毛细管直径和等效毛细水柱的直径。结果表明,同一砂柱中毛细水的平均等效直径小于毛细管平均等效直径。不同粒径的砂样,在其他条件相同的情况下,随着粒径的增加,平均孔隙直径也随之增加。选取粒径1-2 mm的地大粗砂进行吸湿和脱湿实验,达到稳定状态后,进行CT扫描分析,通过识别截面含水率随高度的变化,初步确定了非饱和砂土的水分特征曲线。吸湿和脱湿状态的水分特征曲线有明显的差异,反映了滞后效应的存在,呈现闭合的“回环”特征。在此基础上初步为Van Genuchten公式提供了部分参数值。毛细水在砂柱中的三维分布十分复杂,具有“蚯蚓”状路径。CT扫描方法的优势,是可以直接识别含水率与基质吸力的关系,获取土壤水分特征曲线,为研究非饱和土水分特征提供了一种新思路。