沥青碎石封层是一种路面预防性养护技术,常用作中、低等级沥青路面主要型式,在国内外已得到广泛应用,然而在交通荷载和环境因素作用下,封层常在开放交通后不久就出现碎石松散、掉粒、脱落、泛油等病害,抗滑性、耐久性降低,严重影响了碎石封层路面使用性能。同时,现阶段我国还没有一套成熟、完整的封层设计方法和施工规范,相关研究大多偏向于宏观试验的唯象研究,忽略了封层内部真实的受力特点,不能很好保证碎石封层路面使用性能和使用寿命。为此,从细观结构角度对封层力学行为及破坏机理展开研究显得尤为必要。本文对沥青碎石封层路面实际使用情况展开调研,归纳总结了封层路面常见损害类型及路面使用性能影响因素,分析了路面产生损害的可能原因。其次,采用剪切蠕变试验获得了沥青材料粘弹性参数,并通过虚拟加载试验验证了剪切蠕变试验、Burgers模型非线性拟合和Prony级数粘弹性系数之间转换过程的正确性,为准确表征材料粘弹性能提供了依据。然后,基于细观结构和粘弹性理论构建沥青碎石封层二维有限元模型,在此基础上分析了封层碎石位移和偏转角度变化以及碎石-碎石间沥青层、沥青-碎石间粘结层和碎石-基层间胶浆层薄弱部位的应力、应变力学响应,同时分析了不同沥青类型、碎石形状、荷载(超载率)、温度、接触状态、水平荷载等因素对沥青碎石封层力学行为的影响,采用统计学软件进行方差分析,比较出各因素对力学指标影响程度的大小。最后,在力学分析基础上,提出了沥青碎石封层路面常见损害形式的力学评价指标,揭示其力学破坏机理,并进一步提出了路面使用性能改进措施。