花岗岩残积土是花岗岩在物理和化学风化作用下残留在原地的碎屑物,其孔隙比高、压缩性低,物理性质较差,但与此同时又具有较高的结构性强度,其中一个重要原因是土颗粒间存在游离氧化铁。花岗岩在我国的东南地区广泛分布,风化形成的花岗岩残积土是当地常见的岩土材料,各地气候的不同导致花岗岩残积土中游离氧化铁的含量差别很大,直接导致土体微观结构和力学特性的差异。为探究游离氧化铁如何影响花岗岩残积土的微观结构和宏观力学特性,本文对广东省播植地区的花岗岩残积土进行采样,并对土样进行了一系列试验研究。首先,利用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠法(DCB法)去除土样中的游离氧化铁,试验结果表明土样的颜色和触觉随着除铁过程发生了较大改变。然后,对除铁前后的试样进行了X射线荧光光谱分析试验(XRF试验)、化学全分析试验和X射线衍射试验(XRD试验),试验结果表明:花岗岩残积土中的高岭石含量大于50%,且不含原生矿物长石,风化程度高,游离氧化铁主要以针铁矿的形式存在,花岗岩残积土试样经除铁后含有的游离氧化铁由6.5%降至2.5%。其次,进行了SEM电镜扫描试验和CT扫描试验,试验结果表明:花岗岩残积土主要为凝絮状结构,由零乱分布的团粒状矿物和块状矿物组成,表面粗糙不平,黏土矿物边缘不清晰,局部可见被胶结物包裹形成的黏土团;游离氧化铁在花岗岩残积土中的存在形态以包膜为主,桥次之,具体作用表现为黏土矿物被包裹,土体孔隙减少,形成较为致密的结构;图像处理结果表明:游离氧化铁在花岗岩残积土中分布不均匀,除铁后截面密度显著降低,孔隙率从不足10%增至24.4%,等效粒径在0.2-0.6 mm范围内的颗粒含量从不足40%增至53%,远高于未除铁试样。对除铁前后的花岗岩残积土试样进行了固结不排水三轴压缩试验,试验结果表明:游离氧化铁的存在提高了花岗岩残积土的摩擦角和粘聚力;除铁前后试样的偏应力-应变关系均表现为应变硬化,围压越大,试样偏应力的峰值越大,且相同条件下除铁试样的偏应力小于未除铁试样;除铁前后试样的超静孔隙水压力都随着轴向应变的增大而呈现先增大后减小的趋势,相同条件下未除铁试样的峰值超静孔隙水压力更大,且在到达峰值后有明显的消散趋势,游离氧化铁的存在提高了土体的强度。最后,建立了三轴不排水剪切条件下考虑游离氧化铁含量的花岗岩残积土扰动状态模型,研究了游离氧化铁含量与各模型参数间的关系,其中参数K、G和Z_d与游离氧化铁含量呈正相关,参数A_d与游离氧化铁含量呈负相关。