多孔介质的内部空间由多相物质构成,其中固体部分称为固体骨架,被气体或液体所占据的空间为孔隙部分,即高度分散的基质体系中包含有分布极其复杂的孔隙结构,这些孔隙可能是互相连通的,也可能是互不相连的。多孔介质中的孔隙所占体积不一定很大,但是对多孔介质的各种性质产生很大影响。因此,研究多孔介质的三维孔隙结构模型对于探讨其物理力学性质具有十分重要的意义。水泥基材料是土木工程领域用量最大且应用最广泛的建筑材料。作为非连续多孔介质,水泥基材料的渗流和力学性质与孔隙特征参数有着密切的关系。基质与孔隙网络在微观或纳观尺度的几何与拓扑特征决定了材料在宏观尺度的力学响应。研究水泥基材料的三维孔隙结构有助于更透彻地了解其特性。传统的孔隙介质建模方法一般都是将孔隙部分简化为由简单单元组成的网络。虽能满足材料的真实孔隙率或孔径分布,但无法体现出孔隙分布的随机性及孔隙形状的复杂性。本文基于该问题的科研现状,力求突破该科研瓶颈,提出了一种不考虑任何特定孔形状的孔隙网络模型构建方法,可以用来描述多孔介质孔隙网络的一般表示。本文研究了数学偏移集理论,并将其应用于连续分布的高斯随机场中。随机场阈值化后形成的具有随机形态的二相场可以用来代表多孔介质的基质和孔隙。通过多个二相场联合叠加后扩展了模型的孔径分布跨度,从而完成了模型构建。采用数学形态学图像处理方法（如腐蚀、膨胀、开运算、测地重建等）对模型的孔隙率、孔径分布、开孔隙、闭孔隙等特征进行了分析。通过与直接扫描技术得到的图像进行比较,验证了该方法构建多孔介质孔隙结构模型的准确性。基于模型,可进一步开展多孔介质渗流及物理力学性质的研究。本文的研究内容对于多孔介质的微观结构、微观结构建模以及微观结构所决定的材料宏观响应等方面的研究工作具有较高的参考价值。