地面沉降是我国常见的地质灾害之一。在部分地区,砂土层成为地面沉降的主要沉降层。因此,研究受力压缩下砂土宏微观变形机制,对地面沉降中砂土层变形和破坏机制的理解及其预测具有重要现实意义。论文通过设计一种砂土压缩过程中微观结构提取技术,实现了在砂土进行侧限压缩试验的同时,有效地实现砂土微观结构的固定和提取,在此基础上,进一步采用PCAS软件对提取的微观结构进行定量分析。论文选用不同粒径、不同级配和不同颗粒形状的三类砂样展开研究,取得了如下成果:(1)为实现对砂土压缩过程中微观结构的固定、提取和量化,设计了一种砂土压缩过程中微观结构提取技术,其主要由环氧树脂胶注入装置和改进的固结仪砂样采集盒两部分组成。在砂土侧限压缩试验中,采用步进电机推动注射器中蓝色环氧树脂胶,通过预设的硅胶软管,从透水石底部进入压缩中的砂样。待环氧树脂胶固结后,制作薄片,并用光学显微镜拍摄得到其微观结构图像。应用该技术,能实现粒径0.05mm及以上砂土在压缩过程中微观结构的固定和提取。(2)基于侧限压缩试验数据,分析了粒径、级配和颗粒形状对砂土压缩性和蠕变的影响。粒径较单一时,粒径与砂样压缩性和蠕变量呈正相关。粒径分布较宽且具有一定级配时,级配更好的砂样具有更大的压缩性和蠕变。粒径和级配对砂样的压缩性相互影响和制约,整体上级配更好的砂样能获得更高的压缩密实度,而随着粒径不断增大,砂颗粒越容易受压破碎,粒径逐渐成为控制砂样压缩性的主因。三类影响因素中,颗粒形状对砂样的压缩性和蠕变影响最大,形状规则的不同粒径球的球形砂样,其压缩性和蠕变均十分接近,且其值均明显小于非球形砂样。不同级配球形砂样表现出类似性质。(3)对识别的砂样微观结构部分参数进行分析。数据表明:砂样粒径较单一时,由于平均粒径越大的砂样更容易受压破碎,使得平均形状系数越小,压缩量和蠕变量越大;在级配较差且粒径在一定范围内的砂样,平均形状系数成为砂土蠕变的主控因素,平均形状系数和蠕变量具有较好的相关性,平均形状系数越大,蠕变量越小。基于颗粒微观参数提出了颗粒破碎率,在砂样粒径较单一时,该参数能在一定程度上反映砂样颗粒破碎程度。