多孔沥青混合料铺设的沥青路面具有雨天排水、抗滑、降噪等传统密集配路面没有的优点。但在使用过程中,多孔沥青路面由于其较大的空隙易发生空隙衰变问题,使其丧失基本的结构性能要求。多孔沥青混合料作为包含集料、沥青砂浆与较大空隙的复合型材料,其结构性的空隙衰变必然与内部空隙结构、空间分布和体积含量等有关。目前对于多孔沥青混合料空隙问题研究多以室内试验为主,该法成本高、可重复性差。因此,从细观结构层面切入利用离散元数值模拟法对多孔沥青混合料的空隙结构与衰变进行研究,为改善路面使用寿命和路面养护技术提供了理论与依据。研究主要包括:首先,选择最佳数字图像处理技术获取以6个级配生成试件的空隙信息,计算分析多孔沥青混合料的空隙特征参数、孔径分布规律以及空隙分形维数。从空隙率、级配、公称最大粒径3个方面对混合料细观空隙特征进行研究。研究发现断面图像的空隙特征参数、孔径分布规律、分形维数均与沥青混合料的空隙率、公称最大粒径、级配密切相关。其次,根据集料的不规则性,编写程序将不规则集料简化为多面体结构,生成满足实际级配的粗集料。在此基础上,生成多孔沥青混合料三维模型,为后续虚拟车辙试验的进行建立了模型基础。确定混合料中各材料之间的接触类型,并将蠕变试验确定的宏观参数转化为微观参数应用到数值模拟中。研究表明采用离散元方法可以较好地建立与实际相符的三维车辙板模型。接着,采用PFC3D软件进行虚拟车辙试验模拟,并通过室内试验验证了模拟的准确性。基于数字图像处理获取切割模型后剖面的空隙结构,计算二维空隙特征参数并分析各孔径范围内的空隙分布规律,在虚拟车辙试验的基础上,同时获取了混合料内部水平位移和垂直位移分布。模型在荷载作用下,二维剖面内2~4mm孔径内较小空隙数量和面积占比均有所上升,且混合料内部竖向位移呈近似“U”型分布,最大水平位移发生于加载区域两侧一定深度处。最后,利用三维车辙模型模拟的可行性,在环境温度、荷载大小、荷载作用时间各因素影响下研究多孔沥青混合料的空隙衰变规律。研究表明:温度、荷载、时间与沥青混合料的变形与空隙衰变具有良好的相关性。并建立基于重要影响因素的多孔沥青混合料空隙衰变模型。