粘性土体微观结构的研究实质上是力求以微观的视角解释土体宏观实践中一系列力学性状的本质问题及其微观形变机理。目前定量研究仍处于起始阶段,存在着许多问题有待解决。本文从土体微观结构研究对于一些土类的研究极少（关注点较集中于粘土）,以及目前图像处理过程中SEM图像的阙值选取方式对应于土微观结构的研究特点适用性较差,这两点问题着手设计实验。主要研究工作及结论如下:（1）通过XRD实验明确了高城山地区土样的主要矿物成分,红粘土主要矿物成分为高岭石族及水云母族矿物,而粉质粘土及粘土均为水云母族矿物。通过SEM实验,基于5000倍率图像进行定性分析发现:颗粒形态受矿物成分控制,但排列特征无明显规律性。粉质粘土及粘土颗粒之间的接触方式以面-面、边-面接触为主,有凝块状结构存在;红粘土颗粒以点-面、边-面、面-面接触方式为主,观察到骨架状结构存在。施加K₀荷载后,三种土样颗粒边-面、面-面接触方式明显增多,颗粒发生聚合向团聚粒转化。（2）通过对9张原状样SEM图像,每张256位灰度阙值对应的微观结构参数的逐一测量,统计分析灰度阙值对于土体微观结构参数的影响,并从SEM图像中实际所包含的三维结构信息入手做出以二阶导数法确定阙值的尝试。对比验证阙值选取方法间的优缺点,结果表明:二阶导数法是目前四种方法中最贴近土体宏观孔隙率的方法,具有偏差小、人为误差小、契合单张图像土结构特征等特点。（3）以2000倍率SEM图像为研究对象,在K₀固结实验的基础上从不同角度测量分析孔径分布、圆度、扁平度、分维、定向概率熵、各向异性率等结构参数。结果表明:结构定向性及扁平度参数直接体现主要矿物成分组成不同的土类之间的差异。随着轴向荷载的施加,红粘土颗粒扁平度增长、定向概率熵减小,孔隙的定向概率熵及各向异性率增加。而粘土及粉质粘土颗粒扁平度减小、定向概率熵增加,孔隙定向概率熵及各向异性率减小。这是由于红粘土颗粒呈板状,而粉质粘土、粘土呈薄片状,薄片状颗粒与受到荷载之后形成的团聚粒形态学差异相对板状更大,固结后部分颗粒聚合转化为团聚粒,更大的团聚粒占比导致二者定量数值的差异性变化。粉质粘土及粘土微观结构的定量参数变化特征也具有差别,粉质粘土在固结作用下孔隙圆度及分维数减小,而粘土则增加。孔径分布结果显示粘土孔径虽随固结作用主要呈降低趋势,但却有新的大孔径孔隙产生,而粉质粘土未出现这一现象。推测由于粉质粘土中较多的粉粒组份占比,导致二者微观结构强度的差异,粘土团聚粒更多的面-面接触挤压,导致新的通气裂隙生成。