对土材料力学性质的研究逐渐由宏观到兼顾微观,土材料微小尺度的研究已经成为一个不容忽视的课题。在其他材料领域,材料微小尺度力学性质的研究同样备受关注。纳米压痕技术已经成为人们研究材料微观力学性能的重要手段,论文采用纳米压痕仪对人工制备土样进行试验研究,这对推进土材料微小尺度力学性能的研究具有重要意义。但由于传统的纳米压痕技术理论适用于相应测试尺度下的连续性材料,而将其应用到相应测试尺度下的非连续性材料时不能直接套用,应进行相应的分析和修正。因此本文将粒径相同的玻璃珠作为材料骨架与胶结物混合,经过特殊排列制备出由颗粒与胶结物质组成的理想化复合材料,其力学传递机制明确,力学性质稳定,便于进行细宏观分析。在试验过程中,通过改变压痕的相对位置得到压头作用于连续性材料和非连续性材料时的荷载-位移曲线。分析荷载-位移曲线加载阶段和卸载阶段的特征,并结合传统纳米压痕技术理论,得到压头作用于骨架颗粒和胶结物质的本质区别在于两者与压头轮廓有关的加载函数不同。对比分析理想化复合材料的二维受力断面图,得到纳米压痕技术应用于理想化复合材料时的加载函数。依据压头作用于骨架颗粒和胶结物时各自不同的加载函数,结合微/纳米测试技术现论中关于材料压痕硬度和弹性模量的定义,分别推导得出理想化复合材料的弹性模量和硬度。最后着重分析影响理想化复合材料压痕硬度的两个重要因素即胶结作用和颗粒定向排列,研究结果表明:(1)压入骨架颗粒中心时,随压入深度的增加,荷载-位移曲线在加载阶段表现有所区别,这主要是因为当h<1000nm时压痕结果只受骨架颗粒这一单一相物质的影响,压头为锥形压头,其轮廓函数使用锥形压头对应的轮廓函数;当h>1000nm时两相物质之间存在相互作用,压头可以抽象为圆柱状平底压头,其轮廓函数使用圆柱平底压头对应的轮廓函数。(2)通过分析压痕作用于不同位置时荷载-位移曲线加载阶段的特征,结合理想化复合材料二维受力断面,提出几种特定工况时的加载函数。(3)对试验求得的荷载-位移曲线中卸载曲线上部分的数据进行拟合,得到拟合加载函数。对比后发现,其与前文理论推导求得的加载函数形式相符。依据特定工况时的加载函数,结合纳米测试技术理论中关于材料压痕硬度和弹性模量的定义,分别推导得出理想化复合材料在相应工况时弹性模量和压痕硬度的具体表达式。(4)颗粒间的胶结作用由胶结物自身强度和胶结物、骨架颗粒间的粘结强度两部分组成。骨架颗粒的定向排列方式对该种理想化复合材料压痕硬度有一定影响,当竖向力的作用范围小于一倍的粒径且摩擦强度较胶结强度小时,骨架颗粒松散排列时该种复合材料的压痕硬度较颗粒紧密排列时要高。