历史上黄河泛滥经过多次改道,形成了自西向东呈带状分布的冲积平原。该区域内存在大量层状分布的表层粉砂土,这类粉砂土以砂粒和粉粒为主,粘粒含量极少,无粘聚力,强度较低无法直接利用。在外界的振动和荷载作用下,容易造成破坏甚至液化,影响地基的承载力。因此,对表层土的处理是亟待解决的问题。本文以取自开封地区的粉砂土作为研究对象,从改性粉砂土的宏观力学特性和微观视角相结合的方式来揭示土体强度变化的关联性。在宏观方面研究了各因素下超细水泥单液和MC-S双液作为改性剂,掺入粉砂土后得到重塑击实试样的抗压强度的变化情况;对部分试样通过SEM进行微观结构分析,采用Matlab2016a运行代码对SEM图像二值化处理,并对颗粒的粒径、形状、排列的定向性以及孔隙变化的结构参数进行定量化分析,主要研究成果如下:(1)通过XRF实验确定了开封地区粉砂土的矿物成分主要是Ca O、Si O2,伴随着少量的Al2O3、Mg O、Fe2O3和SO3。通过SEM实验,基于50×、200×、500×、1000×四个不同倍率下对开封地区原状粉砂土的SEM图像进行微观形貌观测,发现原状粉砂土的结构形式整体上是呈单粒结构,小部分出现团聚状结构,主要是以微小孔隙为主,颗粒间的接触方式主要是以面-面、点-面、边-边为主,且较为分散,颗粒间的胶结作用不明显。(2)超细水泥单液和MC-S双液固结粉砂土的强度破坏模式主要表现为脆性拉裂破坏和塑性剪切破坏。随着掺量的增加以及养护龄期的延长,脆性拉裂破坏更为显著。(3)超细水泥单液改性对粉砂土试样的抗压强度随着养护龄期和掺量的增加而逐渐增大。当掺量为2%时,超细水泥对粉砂土的强度及形变改性效果不明显,当掺量在6%左右时,超细水泥对粉砂土的性能有较为显著的提高。当超细水泥掺量为8%时,随养护龄期的延长对改性粉砂土的强度提升有限。(4)MC-S双液加固粉砂土的抗压强度从纵向来看,在相同养护龄期下,随着MC-S双液掺量的增加,固化后粉砂土的抗压强度和峰值应变增加,但增长的幅度总体上是在不断的减小。抗压强度和峰值应变在14d后增长速度变慢,28d后基本上增长不大。当MC-S双液掺量低于2%,0.7%对粉砂土的强度及形变改性效果不够好,这与超细水泥改性相似。总体上讲,MC-S双液加固粉砂土的效果要比超细水泥单液改性好。通过抗压强度以及峰值强度变形曲线分析与正交试验数据的极差分析,确定了MC-S双液掺量为8%,0.4%,养护龄期为28d为最优方案。(5)基于对200×倍率12张SEM图像的基础上,进行相应的微观结构参数的提取和测量,分析了各参数的变化规律。颗粒的粒径变化从整体上来看是由微小颗粒趋向团粒化,随着养护龄期的增加,胶粒被带有相反电荷的粒子中和而发生胶体聚沉现象,粘粒与周围无胶结能力的大颗粒聚集在一起,土体结构的整体性趋于稳定。颗粒圆形度主要集中在0.4～1.0之间,尤其是在0.4～0.8之间椭圆形颗粒含量所占比例较多。整体上看,随着养护龄期的增加,颗粒的圆形度由狭长状态的长条形向更为规整的椭圆形和圆形发展,胶结物质的晶体受水化温度的影响,晶体生长过程中活化能发生了变化,导致晶体结构发生了改变,增加了颗粒之间的咬合度。颗粒的定向角在一定的养护龄期下近似呈现正态分布,主要集中在70°～150°之间,定向性发生了小幅度的变化。颗粒内部由于挤压而产生应力作用,迫使颗粒向团粒化发展,在此期间颗粒被调整的程度和速度的难度逐渐加大,导致定向概率熵在0.949上下波动,呈现出先下降后稳定的趋势,定向角指向基本保持不变。随着养护龄期的增加,小孔隙的变化则与微、中、大孔隙的变化正好相反,呈上升的趋势。孔隙的变化总体上是由大孔隙向小孔隙、中孔隙转变,土体结构变的更加密实。