黄土作为一种特殊的散体材料,由于其特殊的性质多与其微观结构紧密相关,黄土的微观结构一直是黄土领域的研究热点。一方面,黄土微结构特征最直观的就是孔隙结构,其作为水气运移通道,直接影响黄土的渗流,进而影响其水理性质;另一方面则是组成黄土的土颗粒及胶结物,其大小、形态、胶结类型、排列组合方式等直接影响黄土体的力学性质及水理性质。黄土的骨架颗粒和孔隙作为其微观结构重要的两大部分,二者关系密不可分,从这两个部分对黄土的微结构开展研究有助于进一步认识黄土的水理性质、力学性质,乃至从该角度揭示黄土灾变机理,因此具有重要的理论和实际意义。本文以吕梁山区西部黄土为例,通过黄土微结构样品制备,三维图像获取、处理、分析,针对黄土的微结构开展了一系列研究,取得的主要成果如下:系统研究了注胶磨片流程和CT扫描流程所用黄土样的制备工艺,形成了一套完善的黄土三维图像获取流程,并对这两类代表性的技术方案进行了对比,并探讨了不同方案在微结构研究中的侧重性。基于获取的微观图像,通过对常用图像处理算法进行比对,确定了适于黄土三维图像预处理的操作流程。依据此流程可以很好地完成土骨架和孔隙的分离、清晰边界颗粒的提取、连通孔隙的检测等过程,且该流程不局限于某个软件平台,同时适于其他数字图像处理软件平台。对黄土颗粒的等效直径、球度、各向异性、比表面积进行统计发现:土颗粒的球度随等效直径的增大而减小;小颗粒的各向异性变化区间很大,而大颗粒的各向异性整体逐渐变大但变化区间并不大,分析认为这种偏向长型的大颗粒之间的咬合作用有助于土体强度的增强。基于物理模型法,使用体积和表面积数据对土体的比表面积进行了预测,预测结果与激光粒度仪所测结果吻合较好。统计了均匀致密区的连通孔隙,并分析了连通孔隙的孔隙和孔喉关系,结果表明:吕梁山区的6个土样的连通孔隙率均在99.6%以上,只有0.1%-0.3%的孔隙为孤立孔隙。虽然孔隙体积存在不同程度的差别,但孔隙所连接的孔喉的频率分布在统计学上表现为良好的一致性,均为典型的右偏分布。且经过统计发现,连通孔隙中有0.1%的孔隙所连接的孔喉数高于40个,从连通性的角度来看,这类高连通的核心节点孔隙会对土体的渗透性产生重大影响,途径此类核心孔隙的渗流通道一定是土体中的优势渗流通道所在,从而从数学统计角度证明了微观尺度下黄土中存在优势渗流通道的这一客观事实。