水在沥青混合料中的传输和分布是沥青路面水损害发生的本源,而细观空隙是水流入侵的核心介质。目前,国内外普遍基于宏观唯象的沥青混合料渗透性研究,忽略了水流在复杂材料结构内部的非均匀分布和传递,无法合理描述沥青混合料的渗流行为和介质传输特性,难以为沥青路面的水损害防治研究提供理论依据。因此,借助细观研究方法,探究沥青混合料细观空隙特征,阐明复杂细观空隙结构中水分的渗流行为,对于准确阐释沥青混合料传质特性,深入探究水作用下沥青路面细观损伤的发生机理具有重要意义。为此,本文融合X-ray CT技术和数字图像处理方法,分析沥青混合料细观空隙形态的特征差异,识别空隙的典型组成结构单元,构建沥青混合料空隙形态特征基因组;在此基础上探讨空隙形态基因特性对空隙内细观渗流流态特征的影响,揭示沥青混合料细观空隙中的渗流行为。主要研究内容如下:首先,采用沥青混合料三维空隙模型的提取和数字化分析手段,提出了细观空隙形态特征的评价方法,研究了空隙断层图像的图片属性对空隙形态特征提取精度的影响,确定了空隙形态特征的计算条件;在此基础上,探讨成型条件和级配类型对空隙细观形态参数分布的影响,阐明了沥青混合料细观空隙的结构特性。其次,运用材料基因组思想,分析了不同尺度空隙的细观形态性状,依据形态性状的代表性差异,划分了空隙的典型组成结构单元;统计了不同典型结构单元的形态参数分布规律,确定了空隙单元之间的分类标准;在此基础上,分析了不同级配类型和不同典型结构单元下的空隙形态基因特性,采用数理统计方法构建了沥青混合料空隙形态基因组。随后,依据空隙形态基因的表达方式,设计了目标形态基因特性的空隙几何模型;运用有限元数值计算方法,采用细观空隙的饱和恒压渗流条件,建立了特征空隙模型的细观渗流仿真模型;采用流体计算力学的验算结果,研究了渗流仿真模型的流速计算精度,验证了模型的可靠性。最后,采用细观空隙渗流仿真方法,探究了空隙壁表面形貌特征对空隙边缘处细观流态特征的影响,分析了不同形态基因特征的典型结构单元内渗流行为的差异,通过识别真实空隙的典型结构单元组成,研究了典型结构单元的随机排列组合下的细观空隙渗流特性,从而阐述了沥青混合料空隙形态特征下的细观渗流行为。本研究阐明了沥青混合料空隙形态特征下的细观渗流特性,为沥青混合料抗水损害及介质传输特性的研究提供了理论基础。