在我国沥青路面运营期间,早期损坏现象十分普遍,其中开裂与车辙等病害尤其严重。为此,研究者们开展了许多研究,但大多数都集中在宏观试验上,不但费时费力,而且无法深入探究混合料内部的力学机理。同时,沥青混合料是多相复合体系,其力学性质复杂,宏观试验将其假定为均质材料,因而具有局限性。近年来,离散元法逐渐被引入到道路研究领域中来。为弥补宏观试验的不足,从细观角度加深对混合料的认识,本文利用离散元法,并结合X-ray CT断层扫描与数字图像处理技术,对从三维集料模型构建到混合料虚拟试验的全过程进行初步探索,期望对今后的研究提供一定的参考。首先,通过X-ray CT扫描集料得到截面图像,处理图像得到集料表面轮廓点坐标数据;基于坐标数据,计算表征集料形态特性的基本参数,建立更有效的集料针片状评价方法,并通过棱角-纹理特征值来描述集料的棱角纹理特征,最后,通过坐标变换与最小外接矩形法对集料进行三维虚拟筛分。其次,基于坐标数据,在PFC^3D中生成集料与集料骨架三维离散元模型,研究各相关参数对生成结果和运算效率的影响;建立骨架结构受力特性评价指标,通过虚拟加载试验,研究集料骨架结构的内部受力特性和抵抗荷载、应力传递与应力扩散等力学性能。然后,基于相关参数计算各档粗集料的体积,通过在模型空间内逐档逐粒生成各档集料和规则排列的小球,并判断集料与小球相对位置的方式,生成由小球组成的粗集料相与沥青砂浆相,并对其密度进行调整,再结合实际试件的空隙分布规律,生成空隙相,由此构建沥青混合料三维离散元虚拟试件;选择合适的接触模型,通过室内单轴静载蠕变试验以及劈裂试验,并结合宏观参数与细观参数的换算关系,获得细观接触参数。最后,进行混合料虚拟弯曲试验,观察试件内部的应力变化和裂缝产生与扩展过程,分析试件断裂的内在力学机理和混合料抗裂性能的影响因素;进行混合料三轴剪切虚拟试验,分析试验结果并与实际试验比较,验证虚拟试验的可行性,并研究各因素对混合料抗剪性能的影响。