孔隙结构是反映土体物理、力学性质变化的本征指标。本文使用分辨率为6.5μm的显微CT对连续失水状态下南京砂试样进行了扫描,分级控制质量含水率,选定干砂样和质量含水率分别为30%、25%、20%、15%、10%、0%等7组状态,获得不同含水率条件下土样的显微CT扫描图像。提出一种基于灰度级聚类的动态阈值算法,在此基础上自动获得扫描切片序列二值图像,提取内部典型切片作为研究对象,分析了封闭气泡和环状裂隙的形成原因及发展过程;选取典型REV作为研究对象,生成孔隙网络模型,分析孔隙结构参数,得出连续失水状态下南京砂的孔隙结构演化趋势与特征,并得出以下结论:1)加水饱和过程会重塑砂土孔隙结构,失水过程影响程度相对较小。2)在基质吸力的作用下,加水饱和会使砂土体内部形成封闭气泡。含水率从30%降至10%时,试样从上至下4.5-5.2mm高度处,砂土试样封闭气泡贯通,形成一条约8mm的环状裂隙。3)非饱和南京砂土样存在三种形态孔隙,第一种为裂隙尺寸的环状裂隙,尺度最大,长约8mm,宽150μm左右;第二种为圆形气泡形态,其直径约为500μm,最后一种为普通孔隙,即颗粒接触位置的宽度,约为70μm。4)在加水饱和过程中,试样孔隙率、配位数减小,孔隙体积减小、孔隙半径减小、孔隙数量增加、形状因子增大、分形维数变化不明显;在连续失水过程中,试样孔隙率、配位数逐渐增大,孔隙体积、孔隙半径逐渐增大,孔隙数量减少,形状因子减小,分形维数小幅度波动。5)质量含水率降至10%左右时,砂土样品的孔隙结构趋于稳定,后随含水率的下降,孔隙结构基本保持稳定。