砂土是一种典型的颗粒材料,它的各向异性可由材料内部的孔隙方向分布来定量衡量。本文结合图像分析与三维重建技术提出了基于三维重建的虚拟剖切方法,对颗粒材料内部的孔隙方向分布开展了研究。首先介绍并推导了孔隙张量分析的数学原理,然后对原始砂土 CT图像进行了图像分析与处理,得到了颗粒、孔隙清晰的序列断面图像,通过砂土细观参数的提取与计算,得到了每幅CT图像中砂土颗粒的标量信息。最后分别利用面绘制和体绘制两种算法尝试进行砂土样品的三维重构。其中,面绘制使用了轮廓线算法与移动立方体(MC)算法进行了土样重建,体绘制用光线投射法进行土样重建。通过商业软件ImageJ的结果对比以上几种方法,最终确定使用移动立方体算法作为本文的三维重构方法。同时对虚拟剖切算法进行了研究,并讨论了算法的可行性。用商业软件和本文程序分别对三维重构体进行剖切并提取剖切面,将所剖切出的断面与对应位置的实际CT断面进行对比,确定使用本文方法提取细观信息。用新方法分别做了三组砂土正交各向异性试验,成功得到了每组试验结果,在对结果作对比分析后增大样本容量,准确获得了目标样品的各项细观信息,包括平均颗粒面积、颗粒总面积、颗粒总周长、孔隙率、各向异性幅值参量等,最终计算出样品的三维孔隙张量,试验证明了目标土样具有正交各向异性。