初始结构是影响粗粒土结构演化的根本内在因素,同时也是困扰着粗粒土结构性研究的一个难题。研究粗粒土初始结构特性,揭示剪切过程中粗粒土初始结构演化规律,对于工程建设中粗粒土结构特性及稳定性评价等具有重要的指导意义。本文围绕粗粒土剪切过程中初始结构演化规律这一核心内容,在对粗粒土物质组成和颗粒接触特点分析的基础上,结合初始结构评价指标特征,根据粗颗粒(P20)含量不同对粗粒土的初始结构类型进行划分;随后开展不同初始结构类型粗粒土的可视化室内直剪试验,同时利用颗粒流(PFC2D)数值模拟直剪试验,研究不同初始结构类型粗粒土的剪切峰值强度特性和细观力学性质;并结合剪切带颗粒运动和铝丝变形特征,对不同初始结构类型粗粒土剪切带宏观变形特征进行分析;然后运用图像识别处理技术,获取初始结构评价指标,定量描述不同初始结构类型粗粒土结构特征,同时重点研究200k Pa法向荷载条件下的初始结构评价指标变化规律,并结合初始结构转变点特征,以确定不同初始结构类型粗粒土初始结构转变点剪切位移区间;最后通过Matlab编程获取结构图像位移场信息,基于颗粒变动率分析剪切关键节点,并划分分析初始结构演化阶段,同时分析不同初始结构类型粗粒土结构演化特征,从而揭示粗粒土初始结构演化规律。主要研究成果如下:（1）在总结前人有关粗粒土结构类型研究成果的基础上,结合粗粒土物质组成、颗粒接触特点和初始结构评价指标特征,依据粗颗粒(P20)含量的不同将粗粒土划分为4种初始结构类型:悬浮密实结构(P20≤30%)、镶嵌密实结构(30%＜P20≤50%)、接触密实结构(50%＜P20≤70%)和接触孔隙结构(P20＞70%)。（2）根据获得的剪应力-剪切位移曲线,对比不同初始结构类型粗粒土的剪切峰值强度可发现峰值强度整体呈现出以下规律:镶嵌密实结构＞接触密实结构＞悬浮密实结构＞接触孔隙结构。初始结构峰值应力的差异主要受控于初始结构特性和正应力,不同的初始结构特性会影响剪切过程中的初始结构状态转变,进而导致初始结构演化不同。（3）根据不同初始结构类型粗粒土剪切带颗粒运动和铝丝变形特征,将剪切带形态划分为:近水平带状、似滑梯带状、不规则滑梯带状和不规则状。（4）运用图像识别处理技术,提取了粗粒土的排列熵、平面孔隙比和配位数3种初始结构指标参数,并对不同初始结构类型粗粒土进行量化评价。重点分析200k Pa法向荷载条件下排列熵、平面孔隙比和配位数等结构指标变化规律,同时结合初始结构转变点特征,确定不同初始结构类型粗粒土初始结构转变点剪切位移区间。（5）通过Matlab编程获取结构图像位移场信息,提取颗粒运动参数,计算颗粒变动率以分析剪切关键节点。根据剪切关键节点和初始结构宏观演化特征将粗粒土试样结构演化划分为4个阶段:初始结构调整阶段、初始结构扰动阶段、初始结构重构阶段和初始结构趋稳阶段。分析不同初始结构类型粗粒土结构演化特征,从而揭示粗粒土初始结构演化规律。