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本发明公开了一种基于图像处理的胶结充填体微观参数敏感性分析方法，包括步骤：一、制成SEM扫描电镜样品和单轴抗压强度测试样品；二、采用胶结充填体单轴抗压强度测试装置分别对多个抗压强度测试样品进行单轴抗压强度测试，得到多个胶结充填体试样的单轴抗压强度；三、得到多个胶结充填体的微观参数组；四、计算机调用微观参数与单轴抗压强度的敏感性分析模块对多个胶结充填体试样的单轴抗压强度与多个胶结充填体的微观参数组进行敏感性分析，确定出胶结充填体对力学响应特性敏感的敏感性微观参数。本发明能够确定出胶结充填体对力学响应特性敏感的敏感性微观参数，能够很好地确定微观参数的主次关系，能够为研究新型胶结充填体贡献力量。