红粘土是贵州岩溶地区分布最广泛的土体类型,其孔隙结构决定了土壤的导水率、水分特征曲线、水动力弥散系数等水力参数。近些年来,飞速发展的扫描电子显微镜(SEM)探测及影像信息技术成为土壤微结构研究的利器,但基于SEM贵州红粘土微结构定量表征研究尚处于探索阶段。因此,贵州红粘土微结构SEM探测和分形分析,探究红粘土的微观孔隙结构与其宏观物理性质之间的关系,不仅为深度认知贵州红粘土微结构提供一定的理论方法和技术应用依据,而且对贵州岩溶关键带土壤的侵蚀与石漠化防治、生态环境保护和地下水污染防治等技术难题的解决具有重要参考价值。本文以贵州黔南地区红粘土为研究对象,野外采集6处代表红粘土样品,首先通过颗粒分析试验、压汞试验和扫描电子显微镜试验,分析土壤粒径分布规律和孔隙微观结构;其次,利用IPP(Image-Pro Plus)图像技术对SEM微观结构影像进行信息处理、分类、计算分析,获取红粘土的三维结构参数;最后,分别应用数理统计方法和分形分维理论对红粘土的微观孔隙结构进行定量化表征研究。论文取得的主要研究成果如下:1、6组土样的颗粒分析试验结果表明,土壤颗粒最小粒径为0.049μm,最大粒径为69.61μm,其中0.12μm～0.93μm的粒级分布最为集中,占67.6%～72.9%;土样均不能同时满足土的级配不均匀(Cu≥5),且级配曲线连续(Cc=1～3),属于级配不良土,决定了土壤渗透差的性质。2、由压汞试验数据分析可知,对于不同干密度的红粘土试样,其累计进汞体积与其干密度成反比,孔径分析范围为0.005μm～340μm;可以将红粘土划分为四类,分别为微孔隙(<0.01μm)、小孔隙(0.01μm～3μm)、中孔隙(3～60μm)、大孔隙(>60μm),红粘土的小孔隙极其发育,占比高达62%,小孔隙在外荷载条件下变形不大,印证了红粘土的高孔隙率却是透水差、低压缩的宏观物理力学性质。3、应用IPP图像处理技术,对SEM扫描电镜影像信息处理和分类,提取了红粘土的0.1μm以上微观孔隙结构表征参数,将红粘土的微结构形式分为四种空间结构类型:絮状结构、叠片状结构、骨架状结构和凝块状结构。4、孔隙丰度主要分布于>0.4～0.6(39.0%～41.9%)、>0.6～0.8(23.8%～29.1%)这两个区间,表明红粘土的微观孔隙结构以扁圆状居多,长条形和等轴型的孔隙较少,孔隙在红粘土中是随机分布的,它反映出结构单元处于一种不规则排列的球形体。样品的定向频率测量结果表明,不同试样点的孔隙定向频率在各个区间的分布有一定的差异,但是孔隙的定向角在每个区间都有分布,没有显著性差异。5、应用分形分维理论,建立了红粘土微观孔隙率与分维数关系模型,计算结果表明:红粘土的Sierpinski分形维数在1.84～1.90之间,分维数随着孔隙率的增大而减小;Korcak分形维数在0.60～0.76之间,分维数随着微孔隙数量的增加而增大;红粘土的Menger分维数在2.94～2.97之间,分维数随孔隙率的增大而减小。