滚石受到多种复杂多变的因素共同影响控制。滚石现象的固有随机性和数值模拟中的认识不确定性共同造成滚石路径模拟的复杂性和困难性，进而造成概率模拟的必要性。总结已有模型中的概率模拟表明，滚石路径概率模拟在系统性的概率模拟、随机采样方法、形状的概率模拟以及滚石强度的概率模拟等几个方面都存在不足。由此，引出本文的主要工作内容。具体来说，本文从滚石路径概率模拟的理论模型、模型实现、验证应用和数据准备等方面展开研究。　　本文首先利用刚体运动学和动力学原理建立了考虑形状和转动的滚石运动过程理论模型。该模型不但成功反映了滚石形状影响滚石运动的关键过程，也为进一步实现滚石形状的概率模拟提供了可能。同时，考虑转动的模型克服了只模拟平动不能反映滚石真实运动过程的缺陷，因而为准确预测滚石的速度和能量等强度指标提供了基础。　　其次，本文在滚石模型Rockfall Analyst的基础上实现了考虑形状和转动的滚石运动过程理论模型和滚石路径的系统性概率模拟。更新后的Rockfall Analyst实现了滚石源点、滚石性质、初始条件和运动模型参数等变量的系统性概率模拟，并实现了二维空间随机采样和三维表面规则三角剖分等关键算法。　　本文接着开展了野外控制性试验和滚石大小与形状信息获取的工作，为模型验证和应用做准备。野外控制性试验创造性地重复使用了同一块岩石样品，发现初始条件的微小差异可导致滚石运动路径的显著离散性，不但从试验的角度证实了滚石的固有随机性，也为模型的精细验证提供了案例支持。另外，本文利用激光雷达扫描获取了典型滚石崩塌堆积体和控制性试验岩石样品的表面三维数据，进而得到不同岩性的滚石大小频率分布和单个滚石的精细三维形状多面体模型，为模型的验证和应用提供了数据支持。　　最后，本文严格按照控制性试验的释放源点、释放高度和初始条件等进行了数值模拟试验。模拟与控制性试验的结果对比表明，模型在定性上能够真实反映微小变化导致显著离散性这一滚石的本体不确定性，且在定量上能够重现滚石的运动距离和危险范围。由此，验证了本文结合概率模拟与考虑形状和转动的运动过程模型的滚石路径模拟方案的合理性。　　数值模拟案例的分析表明，本文模型成功地预测了不同形状滚石运动路径的差别。模拟结果显示，球体和椭球相较立方体和长方体具有更小的视摩擦系数，而球体和立方体相较椭球和长方体则具有更大的偏移角。也即，球度更大和形状更规则的滚石威胁距离和威胁范围更大。这一预测结果与事实相符，从而进一步验证了本文模型考虑形状的合理性。模型的数值试验初步揭示，恢复系数分布的集中程度与模拟路径空间分布的集中程度正相关，并且滚石运动路径对能量恢复系数的变化相较法向恢复系数的变化更为敏感。数值试验也显示，碰撞反弹方向偏移角集中分布在小值范围，其概率随偏移角的增大而急剧下降。这一定性结果与野外试验中的观测吻合。