近几十年来,随着我国交通行业的跨越式发展,公路建养需求逐渐扩大。然而,传统半刚性基层沥青路面在使用早期就容易出现反射裂缝病害,不仅影响着道路的正常使用,也给各地公路管理部门带来经济和社会方面的双重压力。为此,本文提出水稳填充大粒径碎石(LSCM)的设计思路,并开展这种基层材料的应用研究,对解决沥青路面的早期开裂问题具有重要意义。首先,本文在总结间断级配设计理论的基础上,依据贝雷法分别确定了水稳填充大粒径碎石中大颗粒碎石的粒径范围(40-60mm)和填充水稳的最大公称粒径(9.5mm),依据CAVF法体积关系提出了可由粗、细集料的振实密度确定二者的组成比例;采用以上方法对试验路段基层材料进行了配合比设计,得到了合成级配与施工配合比,并介绍了相关的基层施工工艺和施工质量控制指标。其次,根据路用性能试验结果提出了填充水稳的控制指标和水稳填充大粒径碎石结构层设计参数;通过计算分析推荐其应用于旧路加铺的补强基层,或作为新建路面基层使用,该材料结构层在路面结构中承受着压应力的作用。然后,在将水稳填充大粒径碎石看作是单一粒径的大颗粒碎石和填充水稳组成的两相复合材料的基础上,运行二维数字试件生成程序和优化过的内聚力模型嵌入程序,借助ABAQUS软件建立了材料的细观断裂模型,并通过试验验证了模型的正确性。最后,本文开展了材料的局部加载模拟和温缩开裂模拟,从宏微观裂缝扩展形态及系统应变能的角度分析了水稳填充大粒径碎石相对于普通水稳材料在抵抗早期开裂方面的特殊优势,并针对粗骨料特性进行了抗裂性能的参数敏感性综合分析,依据分析结果对材料的组成设计和施工过程提出了若干指导性建议。